JPH04295169A - ラムロケット用ガスジェネレータのガス流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、可燃性ガスと導入し
た外気とを混合して燃焼させるラムロケットにおいて、
前記可燃性ガスの供給源であるガスジェネレータに用い
られるガス流量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラムロケットは、例えば、昭和５８年４
月に丸善が発行した「日本航空宇宙学会編・航空宇宙工
学便覧・増補板」の第６５５頁１０・４・３・に記載さ
れている。

【０００３】すなわち、ラムロケットは、頭部側からガ
スジェネレータおよび燃焼室を備えると共に、側部には
、頭部側に開口し且つ前記燃焼室に連通するディフュー
ザを備えている。前記ガスジェネレータには、燃料過剰
の組成を有する固体のサステーナ推進薬が装填してあり
、燃焼室には、固体のブースタ推進薬が装填してある。

【０００４】上記ラムロケットは、ブースタ推進薬への
点火によって発進し、ブースト飛翔の終了とともに所定
の速度に達したところでサステーナ推進薬に点火し、前
記サステーナ推進薬の燃焼で生じた可燃性ガスと、ディ
フューザから導入した外気とを混合して燃焼室で連続的
に燃焼させることによって飛翔し続ける。

【０００５】ここで、上記したようなラムロケットには
、図９に示すように、ガスジェネレータ１００の噴射ノ
ズル１０１にガス流量制御装置を設け、ガスジェネレー
タ１００の内圧や導入した空気圧の変化などに応じて可
燃性ガスの流量を調整し、燃焼およびこれに伴う推力の
安定化を図るようにしたものがある。

【０００６】前記ガスジェネレータ１００は、内部にサ
ステーナ推進薬１０２が装填してあって、前記噴射ノズ
ル１０１を介して燃焼室１０３に連通している。前記噴
射ノズル１０１は、コンバージェント部１０１ａに連続
したスロート部１０１ｂを有するものであって、前記コ
ンバージェント部１０１ａには、その直径方向に貫通す
る駆動軸１０４と、ピントル１０５を噴射ノズル１０１
の軸線方向へ移動可能に保持するホルダ１０６とが設け
てある。

【０００７】前記駆動軸１０４は、一端部に、噴射ノズ
ルの外部に設けたサーボモータ１０７の減速機構１０８
が連結してあると共に、噴射ノズルの壁面とのあいだに
シール材１０９が介装してある。前記ピントル１０５は
、円錐状の先端部をスロート部１０１ｂに延出させると
共に、基部には、前記駆動軸１０４に偏心位置を固着し
た球状カム１１０が係合している。

【０００８】上記のガス流量制御装置は、サーボモータ
１０７で駆動軸１０４をその軸回りに回動させるのに伴
って、球状カム１１０を介してピントル１０５を噴射ノ
ズル１０１の軸線方向へ移動させることにより、スロー
ト部１０１ｂの開口面積を変化させて可燃性ガスの流量
を調整する。

【０００９】なお、上記したようなガス流量制御装置は
、例えばＡＧＡＲＤＬｅｃｔｕｒｅ　　Ｓｅｒｉｅｓ　
　Ｎｏ．１３６「ＲＡＭＪＥＴ　　ＡＮＤＲＡＭＲＯＣ
ＫＥＴ　　ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ」（ＮＡＴＯ　　１９
８４年１０月発行）のページ７−２６，２７に開示され
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うなガス流量制御装置を備えた従来のラムロケット用ガ
スジェネレータ１００にあっては、駆動軸１０４や球状
カム１１０等で構成されるピントル駆動機構を噴射ノズ
ル１０１内に設けていたため、駆動軸１０４のシーリン
グ部を高温のガス流から近い配置にせざるを得ず、シー
ル材１０９が熱で劣化し易いほか、上記ピントル駆動機
構がガス流の圧力（例えば２００ｋｇｆ／ｃｍ２　）を
まともに受けるので、充分な出力を有する大型の駆動源
を用いらねばならないなどの課題を有していた。

【００１１】

【発明の目的】この発明は、このような従来の課題を解
決するために成されたもので、可動部分のシーリング部
を噴射ノズル内のガス流から離れた配置にすることが可
能であって、シーリング部の熱保護に伴う耐久性の向上
を図ることができると共に、駆動源の小型化を実現し得
るラムロケット用ガスジェネレータのガス流量制御装置
を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明によるラムロケ
ット用ガスジェネレータのガス流量制御装置は、ガスジ
ェネレータの噴射ノズルから噴射した可燃性ガスとディ
フューザから導入した外気とを混合して燃焼させるに際
して、前記噴射ノズルのガス流量を調整するラムロケッ
ト用ガスジェネレータのガス流量制御装置において、前
記噴射ノズルの本体に、そのノズル径方向に挿入状態で
ガス流路の一部を形成するバルブ体を設けると共に、前
記本体とバルブ体のあいだに、該バルブ体の往復動（直
線方向往復動，回転方向往復動等）によって容積が反比
例的に変化する圧力室を形成し、前記ガス流路と両圧力
室を連通状態にした構成としており、上記構成をもって
課題を解決するための手段としている。

【００１３】

【発明の作用】この発明によるラムロケット用ガスジェ
ネレータのガス流量制御装置では、噴射ノズルの本体に
、そのノズル径方向に挿入状態を成すバルブ体を設けた
ことにより、噴射ノズル内のガス流から離れた位置とし
て、前記バルブ体の両端部分などにシーリング部が設け
られる。また、バルブ体の往復動によって容積が反比例
的に変化する圧力室と、ガス流路を連通状態にしたこと
により、両圧力室内にガス流路内の圧力が作用して圧力
バランスが保たれ、バルブ体に対してガス流が与えるバ
ルブ駆動方向の偏荷重を軽減する。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図４に基
づいて説明する。

【００１５】ラムロケットＲは、図１に示すようにガス
ジェネレータ１の尾部に燃焼室２を備えると共に、側部
に複数のディフューザ３を備えている。ガスジェネレー
タ１の頭部側には、所望の機器類を搭載するためのノー
ズコーン（図示せず）を連結する。

【００１６】前記燃焼室２には、図１の上側半分に示す
ように、固体のブースタ推進薬４が装填してある。また
、図示を省略した燃焼室２の尾部には、ラムジェット用
ノズルがあり、このラムジェット用ノズルの内側に、ロ
ケット用ノズルやブースタ推進薬点火用のイグナイタが
組込まれる。

【００１７】前記ディフューザ３は、当該ラムロケット
Ｒの頭部側に開口すると共に、前記燃焼室２の頭部寄り
に連通しており、燃焼室２内への開口部分がポートカバ
ー５で閉塞されている。前記ポートカバー５には、火工
品６が取付けてある。また、前記ディフューザ３の尾部
側には、収納部７が連設してあって、この収納部７内に
、前記加工品６を作動させるためのポートカバー解除装
置８が収納してある。

【００１８】前記ガスジェネレータ１は、タンク９と噴
射ノズル１０により構成してある。

【００１９】前記タンク９は、本体部分をなす円筒部材
１１の頭部側および尾部側に、各鏡板部材１２，１３を
ねじ結合して成るものであって、内部には、レストリク
タ１４を介して固体のサステーナ推進薬１５が装填して
ある。なお、尾部側の鏡板部材１３には、噴射ノズル１
０側への開口部１３ａのほかに、サステーナ推進薬用の
点火器（図示せず）などが設けてある。

【００２０】前記噴射ノズル１０は、図２にも示すよう
に、タンク９に複数のボルト１６で連結されるブロック
状の本体１０ａを備え、この本体１０ａに、ガス流路１
７や、前記燃焼室２への接合部１０ｂを備えている。そ
して、ガスジェネレータ１のガス流量制御装置として、
前記本体１０ａに、そのノズル直径方向に挿入状態でガ
ス流路１７の中間の一部（１７ａ）を形成するバルブ体
１８が設けてある。

【００２１】この実施例のバルブ体１８は、ノズル直径
方向の軸線に沿って往復動するものであって、両端にバ
ルブロッド１８ａ，１８ｂを有している。このバルブ体
１８は、本体１０ａ自体によって一方のバルブロッド１
８ａが摺動自在に保持され、本体１０ａに固定した抜け
止め用ブッシュ１９およびリニアボールベアリング２０
により、他方のバルブロッド１８ｂが摺動自在に保持さ
れている。

【００２２】前記本体１０ａとバルブ体１８との間には
、バルブ体１８の往復動によって容積が反比例的に変化
する二つの圧力室２１ａ，２１ｂが形成されている。 また、前記バルブ体１８には、ガス流路１７ａと両圧力
室２１ａ，２１ｂとを連通状態にする支流路２２ａ，２
２ｂが形成してある。

【００２３】さらに、前記本体１０ａの外部には、図３
および図４に示すように、固定台２６を介してサーボモ
ータ２３が取付けてあり、バルブ体１８の他方のバルブ
ロッド１８ｂには、駆動アーム２４が連結してある。前
記サーボモータ２３の出力軸２３ａには、駆動アーム２
４に設けたボールねじ２５が係合している。これにより
、サーボモータ２３を正逆回転させると、駆動アーム２
４を介してバルブ体１８が往復動することとなる。なお
、前記本体１０ａの外部には、入力軸を駆動アーム２４
に連結したポテンショメータ２７が設けてあって、バル
ブ体１８の位置制御を行うようにしてある。

【００２４】上記の構成を備えたラムロケットＲは、ブ
ースタ推進薬４による飛翔の終了と共に、ポートカバー
解除装置８による火工品６の作動でポートカバー５を破
砕し、且つサステーナ推進薬１５に点火すると、その燃
焼で生じた可燃性ガスを噴射ノズル１０から噴射し、上
記可燃性ガスとディフューザ３から導入した外気とを燃
焼室２で混合して連続的に燃焼させることによって飛翔
し続ける。

【００２５】このとき、ガスジェネレータ１におけるガ
ス流量制御装置は、タンク９の内圧や導入した空気圧の
検出信号、ならびにポテンショメータ２７からの信号に
応じてサーボモータ２３を駆動し、バルブ体１８を移動
させることによって可燃性ガスの流量を調整し、燃焼室
２における燃焼状態およびこれに伴う推力を安定させる
ようにしている。また、上記ガス流量制御装置では、支
流路２２ａ，２２ｂを通して各圧力室２１ａ，２１ｂ内
にガスが入り込むことにより、ガス流路１７，１７ａ内
と各圧力室２１ａ，２１ｂ内の圧力バランスが保たれる
こととなるので、バルブ体１８に対してガス流が与える
バルブ駆動方向の偏荷重、例えばバルブ体１８を全開状
態にしようとする力が大幅に軽減される。したがって、
出力の小さい駆動源（サーボモータ２３）で充分に駆動
することが可能となる。

【００２６】さらに、上記ガス流量制御装置では、本体
１０ａに挿入状態を成すバルブ体１８を用いているため
、噴射ノズル１０内のガス流から離れた位置として、バ
ルブロッド１８ａ，１８ｂにシーリング部Ａ，Ｂ（図２
に示す）を設けることができ、前記シーリング部Ａ，Ｂ
の熱保護性が確保されることとなる。

【００２７】図５〜図８は、この発明の他の実施例を説
明する図である。なお、先の実施例の構成と同じ部位は
、同一符号を付して説明を省略する。

【００２８】この実施例におけるバルブ体２８は、図５
，図７および図８に示すように、ノズル直径方向の軸線
を中心にして往復回動するものである。このバルブ体２
８の一方のバルブロッド２８ａは、本体１０ａに、軸受
２９ａおよびフランジ付ブッシュ３０ａを介して回動自
在に保持されている。他方のバルブロッド２８ｂは、本
体１０ａに固定した補助ブロック３３に、軸受２９ｂお
よびフランジ付ブッシュ３０ｂを介して回動自在に保持
されている。

【００２９】前記本体１０ａとバルブ体２８との間には
、バルブ体２８の両端位置に、該バルブ体２８の往復回
動によって容積が反比例的に変化する二つの圧力室３１
ａ，３１ｂが形成されている。これらの圧力室３１ａ，
３１ｂは、支流路３２ａ，３２ｂによってガス流路１７
ａと連通状態となっている。

【００３０】さらに、前記本体１０ａの外部には、図６
に示すように、サーボモータ２３が設けてあって、その
出力軸２３ａと他方のバルブロッド２８ｂとのあいだに
は、複数の歯車を組合わせて成る回転伝達機構３４が設
けてある。

【００３１】上記の構成を備えたガス流量制御装置にお
いても、先の実施例と同様の効果を得ることができる。 またバルブロッド２８ａ，２８ｂにシーリング部Ａ，Ｂ
（図５に示す）を設けることにより、これらのシーリン
グ部Ａ，Ｂが噴射ノズル内のガス流から離れた配置とな
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明のラ
ムロケット用ガスジェネレータのガス流量制御装置によ
れば、バルブ体の両端部分等のように、噴射ノズル内の
ガス流から離れた位置にシーリング部を設けることが可
能となって、前記シーリング部を高熱から保護し且つ耐
久性を向上させることができる。また、ガス流路内と圧
力室内の圧力バランスにより、バルブ体に対してガス流
が与えるバルブ駆動方向の偏荷重が軽減されるので、出
力の小さい駆動源による駆動が可能となり、結果として
駆動源の小型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例におけるラムロケット用ガスジェネレ
ータのガス流量制御装置を説明する断面図である。

【図２】図１の状態からバルブ体が移動した状態を示す
噴射ノズル部分の断面図である。

【図３】噴射ノズル部分の平面図である。

【図４】噴射ノズル部分の尾部側からの正面図である。

【図５】他の実施例におけるラムロケット用ガスジェネ
レータのガス流量制御装置を説明する噴射ノズル部分の
断面図である。

【図６】図５に示す噴射ノズルの尾部側からの正面図で
ある。

【図７】図６中のＣーＣ線に基づいてガス流路全開状態
を示す断面図である。

【図８】図６中のＣーＣ線に基づいてバルブ体回動状態
を示す断面図である。

【図９】従来におけるガス流量制御装置を説明する断面
図である。

【符号の説明】

Ｒ　　ラムロケット １　　ガスジェネレータ ３　　ディフューザ １０　　噴射ノズル １０ａ　　（噴射ノズルの）本体 １７，１７ａ　　ガス流路 １８，２８　　バルブ体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスジェネレータの噴射ノズルから噴
   射した可燃性ガスとディフューザから導入した外気とを
   混合して燃焼させるに際して、前記噴射ノズルのガス流
   量を調整するラムロケット用ガスジェネレータのガス流
   量制御装置において、前記噴射ノズルの本体に、そのノ
   ズル径方向に挿入状態でガス流路の一部を形成するバル
   ブ体を設けると共に、前記本体とバルブ体のあいだに、
   該バルブ体の往復動によって容積が反比例的に変化する
   圧力室を形成し、前記ガス流路と両圧力室を連通状態に
   したことを特徴とするラムロケット用ガスジェネレータ
   のガス流量制御装置。