JPH06159138A - ラム燃焼器 - Google Patents
ラム燃焼器Info
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- JPH06159138A JPH06159138A JP29249891A JP29249891A JPH06159138A JP H06159138 A JPH06159138 A JP H06159138A JP 29249891 A JP29249891 A JP 29249891A JP 29249891 A JP29249891 A JP 29249891A JP H06159138 A JPH06159138 A JP H06159138A
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- ram combustor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラム燃焼器において、マッハ数３以上の飛行
速度を達成することができるようにする。 【構成】 筒状のライナ１の前方Ａ側端部に空気孔４を
有するスワーラ３を設けた燃焼器本体５と、前記スワー
ラ３に取り付けられ且つライナ１内部へ向って燃料Ｆを
噴射し得る燃料噴射弁６と、前記ライナ１の後方Ｂ側端
部にライナ１に対して略同軸に設けた保炎器８とを備え
てなる。ラム燃焼器の前方側から後方側へ流通する空気
流Ｓ1は、その一部だけが燃焼器本体５内へ流入し、大
部分は燃焼器本体５の外部を流通するので、ラム燃焼器
の圧力損失係数を小さくすることができ、マッハ数３以
上の飛行速度における圧力損失と燃焼効率の要求を両立
させることが可能になる。
速度を達成することができるようにする。 【構成】 筒状のライナ１の前方Ａ側端部に空気孔４を
有するスワーラ３を設けた燃焼器本体５と、前記スワー
ラ３に取り付けられ且つライナ１内部へ向って燃料Ｆを
噴射し得る燃料噴射弁６と、前記ライナ１の後方Ｂ側端
部にライナ１に対して略同軸に設けた保炎器８とを備え
てなる。ラム燃焼器の前方側から後方側へ流通する空気
流Ｓ1は、その一部だけが燃焼器本体５内へ流入し、大
部分は燃焼器本体５の外部を流通するので、ラム燃焼器
の圧力損失係数を小さくすることができ、マッハ数３以
上の飛行速度における圧力損失と燃焼効率の要求を両立
させることが可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラム燃焼器に関するもの
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、マッハ数２．５〜５で飛行する機
体に用いるエンジンとして、地上静止状態から低マッハ
数まで使用する高性能ターボファンエンジンに、マッハ
数３以上で使用するラム燃焼器を組み合せたコンバイン
ドサイクルエンジンを使用することが検討されている。
体に用いるエンジンとして、地上静止状態から低マッハ
数まで使用する高性能ターボファンエンジンに、マッハ
数３以上で使用するラム燃焼器を組み合せたコンバイン
ドサイクルエンジンを使用することが検討されている。
【０００３】図３はコンバインドサイクルエンジンの一
例を示すもので、該コンバインドサイクルエンジンは、
前後方向に貫通するターボファンエンジンスペース１１
及び該ターボファンエンジンスペース１１に並んで前後
方向に貫通するラム燃焼器スペース１２を有する外胴１
３と、圧縮器１４、燃焼器１５、タービン１６等により
構成され、前記ターボファンエンジンスペース１１内に
配設されたターボファンエンジン１７と、前記ラム燃焼
器スペース１２内に配設されたラム燃焼器１８と、前記
ターボファンエンジンスペース１１の前端部を閉止し得
るエンジンスペース用カバー１９とを備えており、上述
したコンバインドサイクルエンジンを有する航空機で
は、地上静止状態からマッハ数３程度の速度までの速度
ではターボファンエンジン１７により飛行し、マッハ数
３を超える速度で飛行する際には、前記エンジンスペー
ス用カバー１９によってターボファンエンジンスペース
１１の前端部を閉止したうえ、ターボファンエンジン１
７に替えてラム燃焼器１８によって飛行を行う。
例を示すもので、該コンバインドサイクルエンジンは、
前後方向に貫通するターボファンエンジンスペース１１
及び該ターボファンエンジンスペース１１に並んで前後
方向に貫通するラム燃焼器スペース１２を有する外胴１
３と、圧縮器１４、燃焼器１５、タービン１６等により
構成され、前記ターボファンエンジンスペース１１内に
配設されたターボファンエンジン１７と、前記ラム燃焼
器スペース１２内に配設されたラム燃焼器１８と、前記
ターボファンエンジンスペース１１の前端部を閉止し得
るエンジンスペース用カバー１９とを備えており、上述
したコンバインドサイクルエンジンを有する航空機で
は、地上静止状態からマッハ数３程度の速度までの速度
ではターボファンエンジン１７により飛行し、マッハ数
３を超える速度で飛行する際には、前記エンジンスペー
ス用カバー１９によってターボファンエンジンスペース
１１の前端部を閉止したうえ、ターボファンエンジン１
７に替えてラム燃焼器１８によって飛行を行う。
【０００４】上記コンバインドサイクルエンジンに用い
るラム燃焼器としては、ガスタービンエンジンの主燃焼
器のように筒状のライナ内に空気を流入させ、その空気
流に燃料を噴射して空気と燃料の混合流体を燃焼させる
もの（主燃焼器型ラム燃焼器）と、上記ガスタービンエ
ンジンに付加的に設けられるアフタバーナのように、Ｖ
ガッタ等の鈍頭形態を有する保炎器内側へ燃料を噴射し
て該燃料を燃焼させるもの（保炎器型ラム燃焼器）とが
考えられている。
るラム燃焼器としては、ガスタービンエンジンの主燃焼
器のように筒状のライナ内に空気を流入させ、その空気
流に燃料を噴射して空気と燃料の混合流体を燃焼させる
もの（主燃焼器型ラム燃焼器）と、上記ガスタービンエ
ンジンに付加的に設けられるアフタバーナのように、Ｖ
ガッタ等の鈍頭形態を有する保炎器内側へ燃料を噴射し
て該燃料を燃焼させるもの（保炎器型ラム燃焼器）とが
考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述したコンバインド
サイクルエンジンに用いるラム燃焼器においては、マッ
ハ数３以上の飛行速度を達成するためには、入口温度６
００〜１３５０゜Ｋ、入口圧力１〜５ａｔｍ、入口マッ
ハ数０．１〜０．３という広い作動条件下で、９９％以
上の燃焼効率と１０以下の圧力損失係数（ラム燃焼器前
後の全圧差を、ラム燃焼器入口の動圧で割った値）が要
求される。
サイクルエンジンに用いるラム燃焼器においては、マッ
ハ数３以上の飛行速度を達成するためには、入口温度６
００〜１３５０゜Ｋ、入口圧力１〜５ａｔｍ、入口マッ
ハ数０．１〜０．３という広い作動条件下で、９９％以
上の燃焼効率と１０以下の圧力損失係数（ラム燃焼器前
後の全圧差を、ラム燃焼器入口の動圧で割った値）が要
求される。
【０００６】ところが、前記主燃焼器型ラム燃焼器は、
圧力損失係数が大きいほどライナ内へ流入する空気の流
速が速くなり、前記ライナ内での空気と燃料の混合が促
進され燃焼効率が高くなるという特性を有しているの
で、燃焼効率の面で有利であるものの圧力損失係数が大
きく（９９％以上の燃焼効率が得られるガスタービンエ
ンジンの主燃焼器の圧力損失係数は２０以上）、マッハ
数３以上の飛行速度で要求される性能を達成することが
困難である。
圧力損失係数が大きいほどライナ内へ流入する空気の流
速が速くなり、前記ライナ内での空気と燃料の混合が促
進され燃焼効率が高くなるという特性を有しているの
で、燃焼効率の面で有利であるものの圧力損失係数が大
きく（９９％以上の燃焼効率が得られるガスタービンエ
ンジンの主燃焼器の圧力損失係数は２０以上）、マッハ
数３以上の飛行速度で要求される性能を達成することが
困難である。
【０００７】一方、保炎器型ラム燃焼器では、圧力損失
係数を小さくできるが、燃焼効率は保炎器型ラム燃焼器
の後流に形成される循環流領域の長さ及び火炎の拡がり
によって支配され、保炎器型ラム燃焼器の形状を工夫し
たとしても入口温度、圧力が低いマッハ数３近傍で大幅
な燃焼効率の向上と圧力損失係数の減少の両立は困難で
あると考えられる。
係数を小さくできるが、燃焼効率は保炎器型ラム燃焼器
の後流に形成される循環流領域の長さ及び火炎の拡がり
によって支配され、保炎器型ラム燃焼器の形状を工夫し
たとしても入口温度、圧力が低いマッハ数３近傍で大幅
な燃焼効率の向上と圧力損失係数の減少の両立は困難で
あると考えられる。
【０００８】更に、保炎器型ラム燃焼器の燃焼効率の向
上が望めない以上、保炎器型ラム燃焼器により機体を飛
行させるということは、燃焼しなかった残りの燃料を大
気圏やオゾン層に撒き散らすことになり、環境破壊を発
生させる原因につながる。
上が望めない以上、保炎器型ラム燃焼器により機体を飛
行させるということは、燃焼しなかった残りの燃料を大
気圏やオゾン層に撒き散らすことになり、環境破壊を発
生させる原因につながる。
【０００９】本発明は、上述した実情に鑑みなしたもの
で、マッハ数３以上の飛行速度での要求性能を達成する
ことが可能なラム燃焼器を提供することを目的としてい
る。
で、マッハ数３以上の飛行速度での要求性能を達成する
ことが可能なラム燃焼器を提供することを目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、筒状のライナ
の前端部にスワーラまたは空気取入口を設けた燃焼器本
体と、該燃焼器本体のスワーラまたは空気取入口に組み
込まれ且つ前記ライナ内部へ向って燃料を噴射し得る燃
料噴射弁と、前記ライナの後端部にライナに対して略同
軸に設けた保炎器とを備えてなるものである。
の前端部にスワーラまたは空気取入口を設けた燃焼器本
体と、該燃焼器本体のスワーラまたは空気取入口に組み
込まれ且つ前記ライナ内部へ向って燃料を噴射し得る燃
料噴射弁と、前記ライナの後端部にライナに対して略同
軸に設けた保炎器とを備えてなるものである。
【００１１】
【作用】ラム燃焼器の前方から後方へ所定の流速の空気
流が流通すると、該空気流の一部はスワーラまたは空気
取入口よりライナ内へ流入する。
流が流通すると、該空気流の一部はスワーラまたは空気
取入口よりライナ内へ流入する。
【００１２】燃料噴射弁によりライナ内へ向って、ライ
ナ内に流入する空気流に含まれる酸素に対して過剰な量
の燃料を噴射すると、該燃料はライナ内に流入した空気
流と混合され、その混合気を着火させると、大部分の燃
料はライナ内で安定に且つ効率よく燃焼し、一部未燃の
燃料を含んだ燃焼ガス流がライナの後方側へ向って噴出
する。
ナ内に流入する空気流に含まれる酸素に対して過剰な量
の燃料を噴射すると、該燃料はライナ内に流入した空気
流と混合され、その混合気を着火させると、大部分の燃
料はライナ内で安定に且つ効率よく燃焼し、一部未燃の
燃料を含んだ燃焼ガス流がライナの後方側へ向って噴出
する。
【００１３】一方、ラム燃焼器に流入しなかった空気流
の大部分はラム燃焼器の外部を前方側から後方側へ向っ
て流通し、保炎器の後方側に循環流領域を形成する。
の大部分はラム燃焼器の外部を前方側から後方側へ向っ
て流通し、保炎器の後方側に循環流領域を形成する。
【００１４】よって、前記空気流の循環領域において、
前記未燃焼の燃料が空気流に含まれる酸素により安定し
た状態で継続的に燃焼する。
前記未燃焼の燃料が空気流に含まれる酸素により安定し
た状態で継続的に燃焼する。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
する。
【００１６】図１及び図２は本発明のラム燃焼器の一実
施例を示すもので、１は周方向に複数の空気流入孔２を
有する筒状のライナ、３はライナ１の前方Ａ側端部に取
り付けられた複数の空気孔４を有する外形が略弾頭型の
スワーラであり、前記ライナ１とスワーラ３によって燃
焼器本体５を構成しており、前記スワーラ３の前方Ａ側
端部には、ライナ１の内部へ向って燃料Ｆを噴射し得る
燃料噴射弁６が設けられている。
施例を示すもので、１は周方向に複数の空気流入孔２を
有する筒状のライナ、３はライナ１の前方Ａ側端部に取
り付けられた複数の空気孔４を有する外形が略弾頭型の
スワーラであり、前記ライナ１とスワーラ３によって燃
焼器本体５を構成しており、前記スワーラ３の前方Ａ側
端部には、ライナ１の内部へ向って燃料Ｆを噴射し得る
燃料噴射弁６が設けられている。
【００１７】また、前記各空気孔４には、空気孔４を経
てスワーラ３内へ流入する空気流に旋回力を付与するた
めの旋回羽根７が設けられている。
てスワーラ３内へ流入する空気流に旋回力を付与するた
めの旋回羽根７が設けられている。
【００１８】８は前記ライナ１の後方Ｂ側端部にライナ
１に対して略同軸に取り付けられた保炎器であり、該保
炎器８は、ライナ１の後方Ｂ側端部外周面に外嵌固着さ
れた略筒状の保炎器基部９と、該保炎器基部９の外周面
に周方向に略等間隔に取り付けられたＶガッタ１０とか
ら構成されている。
１に対して略同軸に取り付けられた保炎器であり、該保
炎器８は、ライナ１の後方Ｂ側端部外周面に外嵌固着さ
れた略筒状の保炎器基部９と、該保炎器基部９の外周面
に周方向に略等間隔に取り付けられたＶガッタ１０とか
ら構成されている。
【００１９】なお、前記ライナ１には、図示されていな
い点火栓が設けられている。
い点火栓が設けられている。
【００２０】以下、本発明のラム燃焼器の作動を説明す
る。
る。
【００２１】ラム燃焼器の前方から後方へ所定の流速の
空気流Ｓ1が流通すると、該空気流Ｓ1の一部はスワーラ
３の空気孔４よりラム燃焼器内へ流入し、このとき、空
気孔４よりラム燃焼器内に流入した空気流Ｓ2には旋回
羽根７によって旋回力が付与される。
空気流Ｓ1が流通すると、該空気流Ｓ1の一部はスワーラ
３の空気孔４よりラム燃焼器内へ流入し、このとき、空
気孔４よりラム燃焼器内に流入した空気流Ｓ2には旋回
羽根７によって旋回力が付与される。
【００２２】一方、ラム燃焼器に流入しなかった空気流
Ｓ1の大部分はラム燃焼器の外部を前方Ａ側から後方Ｂ
側へ向って流通し、保炎器８のＶガッタ１０の後方Ｂ側
に循環流領域を形成し、また、空気流Ｓ1の一部がライ
ナ１の空気流入孔２よりライナ１内へ流入し、そのライ
ナ１内に流入した空気流Ｓ3により前記空気流Ｓ2が撹拌
される。
Ｓ1の大部分はラム燃焼器の外部を前方Ａ側から後方Ｂ
側へ向って流通し、保炎器８のＶガッタ１０の後方Ｂ側
に循環流領域を形成し、また、空気流Ｓ1の一部がライ
ナ１の空気流入孔２よりライナ１内へ流入し、そのライ
ナ１内に流入した空気流Ｓ3により前記空気流Ｓ2が撹拌
される。
【００２３】次いで、燃料噴射弁６によりライナ１内へ
向って空気流Ｓ2，Ｓ3に含まれる酸素に対して過剰な量
の燃料Ｆを噴射すると、該燃料Ｆは空気流Ｓ2，Ｓ3と混
合され、ライナ１に設けた点火栓を作動させると、ライ
ナ１内において前記空気流Ｓ2，Ｓ3に含まれる酸素によ
り燃料Ｆの大部分が、旋回羽根７からの旋回流及び空気
流入孔２よりの噴流との攪拌によって、安定に且つ効率
的に燃焼し、一部未燃焼の燃料Ｆを含んだ燃焼ガス流Ｓ
4がライナ１の後方Ｂ側端部へ向って噴出する。
向って空気流Ｓ2，Ｓ3に含まれる酸素に対して過剰な量
の燃料Ｆを噴射すると、該燃料Ｆは空気流Ｓ2，Ｓ3と混
合され、ライナ１に設けた点火栓を作動させると、ライ
ナ１内において前記空気流Ｓ2，Ｓ3に含まれる酸素によ
り燃料Ｆの大部分が、旋回羽根７からの旋回流及び空気
流入孔２よりの噴流との攪拌によって、安定に且つ効率
的に燃焼し、一部未燃焼の燃料Ｆを含んだ燃焼ガス流Ｓ
4がライナ１の後方Ｂ側端部へ向って噴出する。
【００２４】更に、Ｖガッタ１０の後方Ｂ側に形成され
た空気流Ｓ1の循環領域において、前記燃焼ガス流Ｓ4中
の未燃焼の燃料Ｆが空気流Ｓ1に含まれる酸素により安
定した状態で継続的に燃焼し、ラム燃焼器全体として高
い燃焼効率を達成することができる。
た空気流Ｓ1の循環領域において、前記燃焼ガス流Ｓ4中
の未燃焼の燃料Ｆが空気流Ｓ1に含まれる酸素により安
定した状態で継続的に燃焼し、ラム燃焼器全体として高
い燃焼効率を達成することができる。
【００２５】このように、本実施例のラム燃焼器では、
空気流Ｓ1の一部だけが圧力損失係数の大きい燃焼器本
体５内を流通し、空気流Ｓ1の大部分は燃焼器本体５の
外部を流通するので、ラム燃焼器の圧力損失係数を小さ
くすることができ、マッハ数３以上の飛行速度で要求さ
れる性能を達成することが可能になる。
空気流Ｓ1の一部だけが圧力損失係数の大きい燃焼器本
体５内を流通し、空気流Ｓ1の大部分は燃焼器本体５の
外部を流通するので、ラム燃焼器の圧力損失係数を小さ
くすることができ、マッハ数３以上の飛行速度で要求さ
れる性能を達成することが可能になる。
【００２６】更に、上述したラム燃焼器では、燃焼効率
が高くなるため、未燃の燃料Ｆが大気中に排出すること
が抑制され、環境破壊が発生しない。
が高くなるため、未燃の燃料Ｆが大気中に排出すること
が抑制され、環境破壊が発生しない。
【００２７】また、前述したようにライナ１内では燃料
Ｆが過濃な状態で燃焼し、保炎器８の後方では燃料Ｆが
希薄な状態で燃焼するので、環境保全の観点から未燃燃
料とともに問題となる窒素酸化物が多く発生する理論混
合比付近での燃焼を回避することができ、よって窒素酸
化物の発生を抑制することができる。
Ｆが過濃な状態で燃焼し、保炎器８の後方では燃料Ｆが
希薄な状態で燃焼するので、環境保全の観点から未燃燃
料とともに問題となる窒素酸化物が多く発生する理論混
合比付近での燃焼を回避することができ、よって窒素酸
化物の発生を抑制することができる。
【００２８】なお、本発明のラム燃焼器は、上述の実施
例にのみ限定されるものではなく、ライナの前端部にス
ワーラを設けないで空気取入口を設けるように構成する
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
例にのみ限定されるものではなく、ライナの前端部にス
ワーラを設けないで空気取入口を設けるように構成する
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】上記した本発明のラム燃焼器によれば、
下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３０】（１）ラム燃焼器の前方側から後方側へ流
通する空気流の一部だけが燃焼器本体内へ流入し、前記
空気流の大部分は燃焼器本体の外部を流通するので、ラ
ム燃焼器の圧力損失係数を小さくすることができ、マッ
ハ数３以上の飛行速度を達成することが可能になる。
通する空気流の一部だけが燃焼器本体内へ流入し、前記
空気流の大部分は燃焼器本体の外部を流通するので、ラ
ム燃焼器の圧力損失係数を小さくすることができ、マッ
ハ数３以上の飛行速度を達成することが可能になる。
【００３１】（２）ライナ内の空気流中において、燃料
は攪拌、混合し、安定に且つ効率よく燃焼した後、保炎
器後方の循環流領域で未燃の燃料を燃焼させるので、高
い燃焼効率を達成することができる。
は攪拌、混合し、安定に且つ効率よく燃焼した後、保炎
器後方の循環流領域で未燃の燃料を燃焼させるので、高
い燃焼効率を達成することができる。
【００３２】（３）ライナ内では燃料が過濃状態で燃焼
し、保炎器の後方では燃料が希薄状態で燃焼するので、
窒素酸化物の発生が多くなる理論混合比付近での燃焼を
回避することができ、また燃焼効率が高く未燃燃料の発
生を抑制できるため、環境破壊が発生しない。
し、保炎器の後方では燃料が希薄状態で燃焼するので、
窒素酸化物の発生が多くなる理論混合比付近での燃焼を
回避することができ、また燃焼効率が高く未燃燃料の発
生を抑制できるため、環境破壊が発生しない。
【図１】本発明のラム燃焼器の一実施例の側面図であ
る。
る。
【図２】図１に示すラム燃焼器の断面図である。
【図３】コンバインドサイクルエンジンの一例を示す概
念図である。
念図である。
１ ライナ ３ スワーラ ４ 空気孔 ５ 燃焼器本体 ６ 燃料噴射弁 ８ 保炎器 Ｆ 燃料
フロントページの続き (72)発明者 光岡 健夫 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 小幡 正一 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 筒状のライナの前端部にスワーラまたは
空気取入口を設けた燃焼器本体と、該燃焼器本体のスワ
ーラまたは空気取入口に組み込まれ且つ前記ライナ内部
へ向って燃料を噴射し得る燃料噴射弁と、前記ライナの
後端部にライナに対して略同軸に設けた保炎器とを備え
てなることを特徴とするラム燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29249891A JP2998352B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ラム燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29249891A JP2998352B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ラム燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159138A true JPH06159138A (ja) | 1994-06-07 |
| JP2998352B2 JP2998352B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17782603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29249891A Expired - Fee Related JP2998352B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | ラム燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998352B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP29249891A patent/JP2998352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2998352B2 (ja) | 2000-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |