JPH05256195A - Ram jet engine - Google Patents

Ram jet engine

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JPH05256195A
JPH05256195A JP5274792A JP5274792A JPH05256195A JP H05256195 A JPH05256195 A JP H05256195A JP 5274792 A JP5274792 A JP 5274792A JP 5274792 A JP5274792 A JP 5274792A JP H05256195 A JPH05256195 A JP H05256195A
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JP
Japan
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central body
outer cylinder
air intake
ramjet engine
head
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Hirohide Ikeda
田 博 英 池
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To stabilize an intake efficiency on an orbit in a ram jet engine launched especially into the upper atmosphere. CONSTITUTION:A pointed center body 3 is provided at the head part inner side of an outer cylinder 2 forming a combustion chamber 1, and an air intake 4 is formed between the outer cylinder 2 and the center body 3. The head part of this center body is covered with ablating material 9, and the ablating material 9 is fused and evaporated by aerodynamic heating so as to gradually enlarge the opening area of the air intake 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ラムジェットエンジン
の改良に関し、とくに、高層大気圏に打ち上げて使用さ
れるラムジェットエンジンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a ramjet engine, and more particularly to a ramjet engine which is launched and used in the upper atmosphere.

【0002】[0002]

【従来の技術】ラムジェットエンジンは図3に示すよう
に、外筒101の頭部側の内部に中心体102を収容し
て、外筒101と中心体102との間に、空気取入口1
03およびディフューザ104を形成し、前記中心体1
02の尾部後方に燃焼室105を備えると共に、外筒1
01の尾部にジェットノズル106を備えている。
2. Description of the Related Art A ramjet engine, as shown in FIG. 3, accommodates a central body 102 inside the head portion of an outer cylinder 101, and an air intake port 1 is provided between the outer cylinder 101 and the central body 102.
03 and diffuser 104 to form the central body 1
A combustion chamber 105 is provided behind the tail of 02, and the outer cylinder 1
A jet nozzle 106 is provided at the tail of 01.

【0003】このようなラムジェットエンジンは、例え
ば、昭和58年4月に丸善が発行した「航空宇宙工学便
覧・増補版」の第608頁および第609頁に記載され
ている。
Such a ramjet engine is described, for example, on pages 608 and 609 of "Aerospace Engineering Handbook / Supplementary Edition" issued by Maruzen in April 1983.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
高層大気圏に打ち上げられる飛翔体にラムジェットエン
ジンを適用することが考えられている。この場合、ラム
ジェットエンジンは、固体ロケット等のブースタにより
加速され、作動を開始することとなる。
By the way, in recent years,
It is considered to apply a ramjet engine to a projectile launched into the upper atmosphere. In this case, the ramjet engine is accelerated by a booster such as a solid rocket and starts operating.

【0005】しかしながら、上述したラムジェットエン
ジンは、外筒101、中心体102、あるいはこれらに
より形成される空気取入口103の各形状や寸法が一定
であって、所定領域の高度および速度で最適な空気取入
効率が得られるように設計してある。
However, in the above-described ramjet engine, the outer cylinder 101, the central body 102, and the air intake 103 formed by them have the same shape and size, and are optimal at a predetermined altitude and speed. It is designed to obtain air intake efficiency.

【0006】このため、上記ラムジェットを高層大気圏
に打ち上げることを想定すると、その軌道上では高度が
急激に増大するのに伴って周囲の空気密度が著しく低下
することから、空気取入効率が低下することが予想さ
れ、このような面での改善が必要であった。
For this reason, assuming that the above ramjet is launched into the upper atmosphere, the air density in the orbit is drastically reduced along with the abrupt increase in altitude, and the air intake efficiency is reduced. Therefore, it was necessary to improve such aspects.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、上記したような従来の状況に
鑑みて成されたもので、とくに高層大気圏に打ち上げら
れるラムジェットエンジンを対象とし、常に最適な空気
取入効率を維持することができるラムジェットエンジン
を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and is intended especially for a ramjet engine launched into the upper atmosphere, and is capable of always maintaining an optimum air intake efficiency. The purpose is to provide a ramjet engine that can.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるラムジェ
ットエンジンは、請求項1において、燃焼室を形成する
外筒の頭部内側に尖頭状の中心体を備えると共に、前記
外筒と中心体との間で空気取入口を形成し、前記中心体
の頭部をアブレーション材で尖頭状に被覆した構成と
し、また、請求項2において、燃焼室を形成する外筒の
頭部内側に尖頭状の中心体を備えると共に、前記外筒と
中心体との間で空気取入口を形成し、前記中心体の頭部
を機軸方向に進退させる駆動機構を備えた構成としてお
り、これらの構成を課題を解決するための手段としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a ramjet engine in which a pointed central body is provided inside a head of an outer cylinder forming a combustion chamber. The air intake is formed between the head and the body, and the head of the central body is covered with an ablation material in a cusp shape. Further, according to claim 2, inside the head of the outer cylinder forming the combustion chamber. With a pointed central body, an air intake is formed between the outer cylinder and the central body, and a drive mechanism for moving the head of the central body forward and backward in the machine axis direction is provided. The structure is used as a means for solving the problem.

【0009】[0009]

【発明の作用】本発明に係わるラムジェットエンジン
は、打ち上げ後の軌道上において、中心体の頭部を被覆
しているアブレーション材が空力加熱で昇華することに
より、外筒と尖頭状の中心体との間で形成する空気取入
口の開口面積が漸次拡大されることとなり、または、駆
動機構で中心体の頭部を後退させることによって前記空
気取入口の開口面積が漸次拡大されることとなり、高層
大気圏で上昇する間、良好な空気取入効率を維持する。
In the ramjet engine according to the present invention, the ablation material covering the head of the central body is sublimated by aerodynamic heating on the orbit after the launch, whereby the outer cylinder and the pointed center are formed. The opening area of the air intake formed with the body will be gradually expanded, or the opening area of the air intake will be gradually expanded by retracting the head of the central body by the drive mechanism. Maintain good air intake efficiency while rising in the upper atmosphere.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の請求項1に係わる一実施例を
説明する図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment according to claim 1 of the present invention.

【0011】ラムジェットエンジンR1は、燃焼室1を
形成する外筒2の頭部側の内部に尖頭状の中心体3を備
えていると共に、前記外筒2と中心体3との間で空気取
入口4およびディフューザ5を形成した構造になってい
る。また、前記外筒2の尾部には、ジェットノズル6を
備えている。
The ramjet engine R1 is provided with a sharpened central body 3 inside the outer cylinder 2 forming the combustion chamber 1, and between the outer cylinder 2 and the central body 3. It has a structure in which the air intake port 4 and the diffuser 5 are formed. Further, a jet nozzle 6 is provided at the tail of the outer cylinder 2.

【0012】前記中心体3は、燃料タンクおよび燃料噴
射装置(図示せず)等を備えているほか、ペイロードの
搭載部7を備えており、その尖頭状の頭部を形成する円
錐部8がアブレーション材9によって尖頭状に被覆され
ている。
The central body 3 is provided with a fuel tank, a fuel injection device (not shown) and the like, as well as a payload mounting portion 7, and a conical portion 8 forming a pointed head thereof. Are abruptly covered with the ablation material 9.

【0013】この実施例における中心体3は、円錐部8
やペイロード搭載部7の外壁等が、例えば炭素繊維強化
プラスチックで形成してある。また、前記アブレーショ
ン材9は、エロージョン率の高いものとして、シリカか
ら成る内側層10と、アルミナから成る外側層11で形
成されている。この場合、内側層10の方が外側層11
よりもエロージョン率が高いものとなる。
The central body 3 in this embodiment has a conical portion 8
The outer wall of the payload mounting portion 7 and the like are formed of, for example, carbon fiber reinforced plastic. The ablation material 9 is formed of an inner layer 10 made of silica and an outer layer 11 made of alumina, which has a high erosion rate. In this case, the inner layer 10 is the outer layer 11
The erosion rate is higher than that.

【0014】上記構成を備えたラムジェットエンジンR
1は、例えば、燃焼室1内に装填される固体推進薬、あ
るいは外筒2の尾部に接続されるロケットモータ等をブ
ースタとして発進・加速し、所定の速度に到達したとこ
ろで作動を開始する。
A ramjet engine R having the above structure
1 starts and accelerates with a solid propellant loaded in the combustion chamber 1 or a rocket motor or the like connected to the tail of the outer cylinder 2 as a booster, and starts operating when a predetermined speed is reached.

【0015】すなわち、上記ラムジェットエンジンR1
は、空気取入口4から取入れた空気をディフューザ5で
減速させ且つ圧縮して燃焼室1に導入し、その空気に燃
料を噴射して連続的に燃焼させ、燃焼ガスをジェットノ
ズル6から噴出させることによって飛翔し続ける。
That is, the above ramjet engine R1
Is decelerated and compressed by the diffuser 5 the air taken in from the air intake 4 and introduced into the combustion chamber 1, fuel is injected into the air and continuously burned, and combustion gas is ejected from the jet nozzle 6. Continue to fly by.

【0016】ここで、上記ラムジェットエンジンR1を
高層大気圏に打ち上げる場合には、高度が急激に増大す
るのに伴って周囲の空気密度が著しく低下することとな
る。
Here, when the ramjet engine R1 is launched into the upper atmosphere, the ambient air density is significantly reduced as the altitude is rapidly increased.

【0017】そこで、上記ラムジェットエンジンR1で
は、軌道上において、中心体3の頭部(円錐部8)を被
覆しているアブレーション材9が空力加熱で徐々に昇華
することにより、外筒2と尖頭状の中心体3との間で形
成される空気取入口4の開口面積が漸次拡大されるよう
になっており、とくにアブレーション材9の内側層10
が外側層11よりもエロージョン率が高いことから、外
側層11が昇華し終えると前記開口面積の拡大する度合
いが一層大きくなり、上昇に伴う空気密度の著しい低下
に対して良好な空気取入率が維持されることとなる。
Therefore, in the ramjet engine R1, the ablation material 9 covering the head portion (conical portion 8) of the central body 3 is gradually sublimated by aerodynamic heating on the orbit, so that the outer cylinder 2 and The opening area of the air intake port 4 formed between the pointed central body 3 and the apex-shaped central body 3 is gradually enlarged.
Has a higher erosion rate than the outer layer 11, the degree of expansion of the opening area is further increased when the outer layer 11 is completely sublimated, and a good air intake rate with respect to a significant decrease in air density due to the rise. Will be maintained.

【0018】また、上記ラムジェットエンジンR1は、
アブレーション材9の昇華に伴って中心体3の頭部の角
度が減少することとなり、増速に対応して、頭部先端か
ら生じる衝撃波の角度を変化させることができる。
Further, the ramjet engine R1 is
With the sublimation of the ablation material 9, the angle of the head of the central body 3 decreases, and the angle of the shock wave generated from the tip of the head can be changed corresponding to the acceleration.

【0019】図2は本発明の請求項2に係わる一実施例
を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部
位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment according to claim 2 of the present invention. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0020】ラムジェットエンジンR2における中心体
23は、燃料タンク等を収容する本体部21と、尖頭状
の頭部を形成し且つ内側にペイロード搭載部27を備え
た円錐部28とに分割してある。
The central body 23 of the ramjet engine R2 is divided into a main body portion 21 for accommodating a fuel tank and the like, and a conical portion 28 forming a pointed head portion and having a payload mounting portion 27 inside. There is.

【0021】前記円錐部28は、本体部21の頭部に対
して機軸方向に摺動自在に接続してあると共に、本体部
21との間に収納空間22を形成している。この収納空
間22内には、本体部21と円錐部28を連結する油圧
シリンダ31および油圧駆動源32等が収納してあり、
これらにより、中心体23の頭部(円錐部28)を機軸
方向に進退させる駆動機構29を構成している。
The conical portion 28 is slidably connected to the head portion of the main body portion 21 in the machine axis direction, and forms a storage space 22 between itself and the main body portion 21. A hydraulic cylinder 31, a hydraulic drive source 32, and the like that connect the main body portion 21 and the conical portion 28 are stored in the storage space 22,
These constitute a drive mechanism 29 for moving the head portion (conical portion 28) of the central body 23 back and forth in the machine axis direction.

【0022】上記構成を備えたラムジェットエンジンR
2は、先の実施例のものと同様にブースタにより打ち上
げられ、その軌道上において、駆動機構29の油圧シリ
ンダ31を収縮駆動することによって円錐部28を徐々
に後退させ、空気取入口3の開口面積を漸次拡大させて
良好な空気取入効率を維持することとなる。
A ramjet engine R having the above structure
2 is launched by a booster as in the previous embodiment, and on its orbit, the conical portion 28 is gradually retracted by contracting the hydraulic cylinder 31 of the drive mechanism 29, and the opening of the air intake 3 is opened. The area will be gradually increased to maintain good air intake efficiency.

【0023】なお、前記駆動機構29は、当該ラムジェ
ットエンジンR2に搭載した高度計や速度計のデータ、
および予めプログラムされたデータに基づいて作動し、
前述の開口面積の制御のために円錐部28を前進させる
ことも可能である。
The drive mechanism 29 uses data of an altimeter and a speedometer mounted on the ramjet engine R2,
And based on pre-programmed data,
It is also possible to advance the conical portion 28 to control the opening area described above.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のラム
ジェットエンジンによれば、とくに高層大気圏に打ち上
げられる飛翔体に用いた場合、軌道上における周囲の空
気密度の著しい低下に対応して、常に最適な空気取入効
率を維持し、安定した燃焼を持続させることができ、例
えば固定された中心体を用いたラムジェットエンジンと
比較すると、高高度においても安定した作動が行われる
ことから、ペイロード重量の増大を図ることができるな
どの効果がもたらされる。
As described above, according to the ramjet engine of the present invention, particularly when it is used for a projectile launched into the upper atmosphere, in response to a remarkable decrease in the ambient air density on the orbit, It can maintain optimum air intake efficiency at all times and maintain stable combustion.For example, compared to a ramjet engine with a fixed center body, stable operation is performed even at high altitude, The effect that the payload weight can be increased is brought about.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の請求項1に係わるラムジェットエンジ
ンの一実施例を説明する頭部拡大図付の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view with an enlarged head view for explaining an embodiment of a ramjet engine according to claim 1 of the present invention.

【図2】本発明の請求項2に係わるラムジェットエンジ
ンの一実施例を説明する頭部拡大図付の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view with an enlarged head view for explaining an embodiment of a ramjet engine according to claim 2 of the present invention.

【図3】従来のラムジェットエンジンを説明する断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a conventional ramjet engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R1,R2 ラムジェットエンジン 1 燃焼室 2 外筒 3 23 中心体 4 空気取入口 19 アブレーション材 29 駆動機構 R1, R2 Ramjet engine 1 Combustion chamber 2 Outer cylinder 3 23 Central body 4 Air intake 19 Ablation material 29 Drive mechanism

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室を形成する外筒の頭部内側に尖頭
状の中心体を備えると共に、前記外筒と中心体との間で
空気取入口を形成し、前記中心体の頭部をアブレーショ
ン材で尖頭状に被覆したことを特徴とするラムジェット
エンジン。
1. A head part of the central body, which comprises a pointed central body inside the head part of the outer cylinder forming the combustion chamber and forms an air intake between the outer cylinder and the central body. A ramjet engine in which the ablation material is coated in a pointed shape.
【請求項2】 燃焼室を形成する外筒の頭部内側に尖頭
状の中心体を備えると共に、前記外筒と中心体との間で
空気取入口を形成し、前記中心体の頭部を機軸方向に進
退させる駆動機構を備えたことを特徴とするラムジェッ
トエンジン。
2. The head of the central body is provided with a pointed central body inside the head of the outer cylinder that forms the combustion chamber, and forms an air intake port between the outer cylinder and the central body. A ramjet engine, which is provided with a drive mechanism for advancing and retracting the vehicle in the axial direction.
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