JPH0626402A - Rocket engine - Google Patents

Rocket engine

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Publication number
JPH0626402A
JPH0626402A JP17973892A JP17973892A JPH0626402A JP H0626402 A JPH0626402 A JP H0626402A JP 17973892 A JP17973892 A JP 17973892A JP 17973892 A JP17973892 A JP 17973892A JP H0626402 A JPH0626402 A JP H0626402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
combustion
rocket engine
acoustic cavity
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP17973892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Daito
弘幸 大東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP17973892A priority Critical patent/JPH0626402A/en
Publication of JPH0626402A publication Critical patent/JPH0626402A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a rocket engine capable of suppressing vibratory combustion to conduct the stable combustion in a wide operating range. CONSTITUTION:A rocket engine comprises a combustion chamber 3 of a rocket engine, a vibration sensor 5 disposed in an injector 1 or a required position in piping or the like and at least one of valves 11, 12 for suppressing vibration by controlling combustion pressure or air fuel ratio on the basis of vibratory combustion sensed by the vibration sensors 5 and an acoustic cavity 2a for suppressing the vibration by changing an opening area, volume, etc., on the basis of the vibration.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は広い作動条件で安定した
燃焼を得ることができるロケットエンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rocket engine capable of obtaining stable combustion under a wide range of operating conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来のロケットエンジンの側面図
で、燃料及び酸化剤を別々のラインから送給された噴射
器1は、それらをアコースティックキャビティ2のある
燃焼室3へ噴射燃焼させ、その燃焼ガスを図の矢印のよ
うに噴出させて推力を得る。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a side view of a conventional rocket engine, in which an injector 1 supplied with fuel and an oxidizer from separate lines injects them into a combustion chamber 3 having an acoustic cavity 2, The combustion gas is ejected as shown by the arrow in the figure to obtain thrust.

【0003】ここにアコースティックキャビティ2は図
のように燃焼室3の上流側にあり、図5にその一部の破
断斜視図を示すように多数のキャビティ9を円周上に有
する環状体で、振動燃焼が生じないようキャビティ9の
中に入っている燃焼ガスと中からはね返ってくる燃焼ガ
スとが干渉して振動を相殺するように構成されている。
Here, the acoustic cavity 2 is located upstream of the combustion chamber 3 as shown in the figure, and is an annular body having a large number of cavities 9 on its circumference, as shown in a partially cutaway perspective view of FIG. The combustion gas contained in the cavity 9 and the combustion gas repelled from inside interfere with each other to cancel the vibration so that vibration combustion does not occur.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のロケットエ
ンジンには解決すべき次の課題があった。
The above conventional rocket engine has the following problems to be solved.

【0005】即ち、安定燃焼の必要なロケットエンジン
にとって振動燃焼は重大な問題であり、これが激しい場
合、噴射器や燃焼室の溶損、焼損をまねき重大な事故と
なる。このため、従来はアコースティックキャビティ2
を用いる等して噴射器や燃焼室の形状、及び使用燃焼
圧、混合比等から推定される危険点に近づかない様にし
ていた。しかし、今後、有人スペースプレーン等にロケ
ットエンジンが使用される場合、加速度を一般人の耐え
られる2G程度に押えるためや燃料の最適な使用のため
広い作動範囲が必要とされることが考えられる。この発
明は上記の様な要求による広い作動範囲で安定した燃焼
を確保すると供に、予想外の振動燃焼に対しても柔軟に
対応できる様にロケットエンジンを提供することを目的
とする。
That is, vibration combustion is a serious problem for a rocket engine that requires stable combustion. When it is severe, it causes melting and burning of the injector and combustion chamber, resulting in a serious accident. Therefore, conventionally, the acoustic cavity 2
To avoid approaching the dangerous points estimated from the shapes of the injector and combustion chamber, the combustion pressure used, the mixing ratio, etc. However, in the future, when a rocket engine is used for a manned space plane or the like, it is conceivable that a wide operating range will be required in order to suppress the acceleration to about 2 G, which an ordinary person can endure, and to optimally use fuel. An object of the present invention is to provide a rocket engine capable of ensuring stable combustion in a wide operating range according to the above requirements and flexibly responding to unexpected vibration combustion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、ロケットエンジンの燃焼室、噴射器もしく
は配管等の所要個所に配設された振動センサーと、同振
動センサーが検知した振動燃焼の発生情報をもとに燃焼
圧、混合比などを制御して上記振動を抑制するバルブあ
るいは上記振動の発生情報をもとに開口面積、容積等を
変化させて上記振動を抑制するアコースティックキャビ
ティの何れか少なくとも一つとを具備してなることを特
徴とするロケットエンジンを提供しようとするものであ
る。
Means for Solving the Problems As a means for solving the above problems, the present invention provides a vibration sensor disposed at a required location such as a combustion chamber of a rocket engine, an injector or a pipe, and vibration combustion detected by the vibration sensor. Of the acoustic cavity that controls the combustion pressure, the mixing ratio, etc. to suppress the above-mentioned vibration based on the generation information of An object of the present invention is to provide a rocket engine characterized by comprising at least one of them.

【0007】ここにアコースティックキャビティーとは
燃焼室と噴射器の間にあり、周方向に計算によって求め
られた適切な開口面積と容積をもつ小さな部屋をいくつ
か並べ、音響的に燃焼ガスの振動を吸収するというもの
である。
The acoustic cavity is located between the combustion chamber and the injector, and several small chambers having an appropriate opening area and volume determined by calculation in the circumferential direction are arranged to acoustically vibrate the combustion gas. Is to absorb.

【0008】[0008]

【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following actions.

【0009】即ち、ロケットエンジンの燃焼室、噴射
器、または配管等の所要個所に取り付けた振動センサー
により振動燃焼を検知し、この振動情報をもとに燃焼
圧、混合比をバルブ等により制御したり、もしくはアコ
ースティックキャビティの開口面積、容積等を変化させ
たりして振動を抑制する。
That is, vibration combustion is detected by a vibration sensor attached to a required portion such as a combustion chamber of a rocket engine, an injector, or a pipe, and combustion pressure and a mixing ratio are controlled by a valve based on the vibration information. Vibration is suppressed by changing the opening area or volume of the acoustic cavity.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の第1、第2実施例を図1〜図3によ
り説明する。なお、従来例と同様の構成部材には同符号
を付し、必要ある場合を除き説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted unless necessary.

【0011】(第1実施例)第1実施例を図1、図2に
より説明する。図1は本実施例のロケットエンジンの側
面図、図2は図1のアコースティックキャビティ2aの
横断面図である。なお、図1では図2のアクチュエータ
7及びそれに付設される装備品等は省略してある。
(First Embodiment) A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view of the rocket engine of this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the acoustic cavity 2a of FIG. In FIG. 1, the actuator 7 of FIG. 2 and accessories attached thereto are omitted.

【0012】両図において、2aはキャビティ9aの容
積変更可能なアコースティックキャビティ、4は振動セ
ンサ5からの情報に基き、アコースティックキャビティ
2aまたはバルブ11,12を制御するコントローラ、
5は噴射器1、燃焼室3等の外周に固着された振動セン
サ、6はコントローラ4からアコースティックキャビテ
ィ2aを制御するための信号ライン、6aはバルブ1
1,12を制御するための作動信号ライン、7はアコー
スティックキャビティ2aの仕切板8操作用のアクチュ
エータ、8はキャビティ9aの容積を変化させるための
仕切板、9aはアコースティックキャビティ2aのキャ
ビティ(部屋)、11はコントローラ4によって制御さ
れる燃料制御用のバルブ、12は同じく酸化剤制御用の
バルブである。
In both figures, 2a is an acoustic cavity capable of changing the volume of the cavity 9a, 4 is a controller for controlling the acoustic cavity 2a or the valves 11 and 12 based on the information from the vibration sensor 5,
Reference numeral 5 is a vibration sensor fixed to the outer periphery of the injector 1, combustion chamber 3, etc., 6 is a signal line for controlling the acoustic cavity 2a from the controller 4, and 6a is a valve 1
Actuating signal lines for controlling 1 and 12, 7 is an actuator for operating the partition plate 8 of the acoustic cavity 2a, 8 is a partition plate for changing the volume of the cavity 9a, and 9a is a cavity (room) of the acoustic cavity 2a. , 11 are fuel control valves controlled by the controller 4, and 12 are also oxidant control valves.

【0013】次に上記構成の作用について説明する。Next, the operation of the above configuration will be described.

【0014】燃焼室3、噴射器1等に取り付けた振動セ
ンサ5により得た信号をコントローラ4で判断し、作動
信号ライン6を通じてバルブ11,12を動かし、混合
比、燃焼圧等を制御し振動燃焼を抑制する。もしくは信
号ライン6を介し、アクチュエータ7を作動させ、アコ
ースティックキャビティ2aの容積を、即ち、キャビテ
ィ9aを仕切板8の左右移動で変化させて振動燃焼を抑
制する。
The controller 4 judges the signal obtained by the vibration sensor 5 attached to the combustion chamber 3, the injector 1 and the like, and moves the valves 11 and 12 through the operation signal line 6 to control the mixing ratio, the combustion pressure and the like and vibrate. Suppress combustion. Alternatively, the actuator 7 is operated via the signal line 6 to change the volume of the acoustic cavity 2a, that is, the cavity 9a by the lateral movement of the partition plate 8 to suppress the oscillating combustion.

【0015】本実施例はバルブ11,12とアコーステ
ィックキャビティ2aの両方を制御する例で示したが一
方だけでも勿論よい。
In this embodiment, an example in which both the valves 11 and 12 and the acoustic cavity 2a are controlled has been shown, but only one of them may be used.

【0016】(第2実施例)本発明の第2実施例につい
て図3により説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0017】図3は本実施例のアコースティックキャビ
ティ2bの横断面図で、本図に示すアコースティックキ
ャビティ2bが図1のアコースティックキャビティ2a
に取って代わる以外、第2実施例は第1実施例と同様で
ある。なお、図3の(a)は横断面図、(b)は(a)
のA−A矢視断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the acoustic cavity 2b of this embodiment. The acoustic cavity 2b shown in this figure is the acoustic cavity 2a of FIG.
The second embodiment is similar to the first embodiment, except that 3 (a) is a cross-sectional view, and FIG. 3 (b) is (a).
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【0018】図3において、キャビティ9bの内奥は4
象限中の1象限を切欠かれた厚い円板状の仕切板8aに
よって偏心状に正対して塞がれ、仕切板8aはその平面
内で回転可能にモータ7aによって回転軸を介し連結さ
れている。
In FIG. 3, the inner depth of the cavity 9b is 4
One quadrant in the quadrant is eccentrically faced and closed by a thick disk-shaped partition plate 8a that is cut out, and the partition plate 8a is rotatably connected in its plane by a motor 7a via a rotary shaft. .

【0019】次に上記構成の作用について説明する。Next, the operation of the above configuration will be described.

【0020】キャビティ9bに図3(a)の左方から入
る振動波(圧力波)は仕切板8aの厚さを経てキャビテ
ィ9bの内奥底に当り反射することになるが、その際、
モータ7aの回転によって仕切板8aの切欠部はキャビ
ティ9bの上側に隠れたり現われたりするので、その隠
れ方の度合によって開口面積が変わり、振動波の反射率
が変わる。その最適値をコントローラ4が選択して振動
燃焼を抑制する。
An oscillating wave (pressure wave) entering the cavity 9b from the left side of FIG. 3 (a) passes through the thickness of the partition plate 8a and hits the inner bottom of the cavity 9b to be reflected.
Since the cutout portion of the partition plate 8a is hidden or appears above the cavity 9b due to the rotation of the motor 7a, the opening area changes depending on the degree of hiding, and the reflectance of the vibration wave changes. The controller 4 selects the optimum value to suppress oscillatory combustion.

【0021】以上の通り、第1、第2実施例によれば振
動センサ5の検知する振動燃焼の情報によってコントロ
ーラ4がバルブ11,12を制御することによって、燃
料と酸化剤の混合比を変え、あるいは燃焼圧を変えるこ
とにより、ないしはアコースティックキャビティ2a,
2bの容積もしくは開口面積を変えることによって、適
確、迅速に振動燃焼を抑制できるという利点がある。
As described above, according to the first and second embodiments, the controller 4 controls the valves 11 and 12 in accordance with the information of the vibration combustion detected by the vibration sensor 5 to change the mixing ratio of the fuel and the oxidizer. , Or by changing the combustion pressure, or the acoustic cavity 2a,
By changing the volume or opening area of 2b, there is an advantage that vibration combustion can be suppressed appropriately and promptly.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の(1),(2)の効果を有する。 (1).振動燃焼領域を避ける必要がないので広範囲の
燃焼圧、混合比での作動が可能となる。 (2).予想外の振動燃焼に対しても安定な燃焼条件域
に移行させることができるので損傷を防ぐことができ
る。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects (1) and (2). (1). Since it is not necessary to avoid the oscillating combustion region, it is possible to operate with a wide range of combustion pressures and mixing ratios. (2). Damage can be prevented because it is possible to shift to a stable combustion condition range against unexpected vibration combustion.

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

【図1】本発明の第1実施例のロケットエンジンの模式
的側面図、
FIG. 1 is a schematic side view of a rocket engine according to a first embodiment of the present invention,

【図2】第1実施例のアコースティックキャビティの横
断面図、
FIG. 2 is a cross-sectional view of the acoustic cavity of the first embodiment,

【図3】本発明の第2実施例のアコースティックキャビ
ティの図で、(a)は横断面図、(b)は(a)のA−
A矢視断面図、
FIG. 3 is a diagram of an acoustic cavity according to a second embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is A- in (a).
A sectional view taken along arrow A,

【図4】従来のロケットエンジンの模式的側面図、FIG. 4 is a schematic side view of a conventional rocket engine,

【図5】従来のアコースティックキャビティの部分斜視
図である。
FIG. 5 is a partial perspective view of a conventional acoustic cavity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 噴射器 2a,2b アコースティックキャビティ 3 燃焼室 4 コントローラ 5 振動センサ 6 信号ライン 6a 作動信号ライン 7 アクチュエータ 7a モータ 8,8a 仕切板 9a,9b キャビティ 11,12 バルブ 1 Injector 2a, 2b Acoustic cavity 3 Combustion chamber 4 Controller 5 Vibration sensor 6 Signal line 6a Actuation signal line 7 Actuator 7a Motor 8, 8a Partition plate 9a, 9b Cavity 11, 12 Valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロケットエンジンの燃焼室、噴射器もし
くは配管等の所要個所に配設された振動センサーと、同
振動センサーが検知した振動燃焼の発生情報をもとに燃
焼圧、混合比などを制御して上記振動を抑制するバルブ
あるいは上記振動の発生情報をもとに開口面積、容積等
を変化させて上記振動を抑制するアコースティックキャ
ビティの何れか少なくとも一つとを具備してなることを
特徴とするロケットエンジン。
1. A vibration sensor disposed at a required location such as a rocket engine combustion chamber, an injector, or a pipe, and a combustion pressure, a mixing ratio, and the like based on the occurrence information of the vibration combustion detected by the vibration sensor. A valve for controlling the vibration to suppress the vibration, or at least one of acoustic cavities for suppressing the vibration by changing the opening area, volume, etc. based on the information on the occurrence of the vibration. Rocket engine to do.
JP17973892A 1992-07-07 1992-07-07 Rocket engine Withdrawn JPH0626402A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6354071B2 (en) * 1998-09-25 2002-03-12 General Electric Company Measurement method for detecting and quantifying combustor dynamic pressures
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