JPH0660597B2 - スクラムジェット燃焼器の点火・保炎法 - Google Patents
スクラムジェット燃焼器の点火・保炎法Info
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- JPH0660597B2 JPH0660597B2 JP4350790A JP4350790A JPH0660597B2 JP H0660597 B2 JPH0660597 B2 JP H0660597B2 JP 4350790 A JP4350790 A JP 4350790A JP 4350790 A JP4350790 A JP 4350790A JP H0660597 B2 JPH0660597 B2 JP H0660597B2
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- fuel
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、将来の宇宙輸送手段、スペースプレーンに不
可欠なエンジンであるスクラムジェット(超音速燃焼ラ
ムジェット)の点火・保炎法に関する。
可欠なエンジンであるスクラムジェット(超音速燃焼ラ
ムジェット)の点火・保炎法に関する。
(従来の技術) スクラムジェットの作動範囲の下限はマッハ3〜4と考
えられているが、マッハ6程度より低速では、噴射した
燃料の自発着火は極めて困難であり、強制着火しのため
の点火器を必要とする。
えられているが、マッハ6程度より低速では、噴射した
燃料の自発着火は極めて困難であり、強制着火しのため
の点火器を必要とする。
従来、スクラムジェット燃焼器用に各種の点火器が提案
され、試験が行なわれている。従来提案されている着火
法は、何れも点火器と同一の面上に取り付けた燃料噴射
孔から燃料を噴射させて着火させている。通常、スクラ
ムジェットは、第4図及び第5図に示すようにスペース
プレーン40等の機体への組込みの容易さ、燃料の混合
性向上及びエンジン長さの最小化の観点から短形断面の
モジュールを複数基機体下部に取付けた構造となってい
る。さらに、燃焼器は燃料噴射用ストラットを数枚取付
け、複数の流路に分割されている。従って、点火器はス
ラットの両面を含む壁面の数だけ必要になる。なお、第
5図は第4図に示すスペースプレーンのスクラムジェッ
トエンジン部41の拡大図であり、42が燃料噴射器、
43が燃焼器、44が空気取入口、45がノズルであ
る。
され、試験が行なわれている。従来提案されている着火
法は、何れも点火器と同一の面上に取り付けた燃料噴射
孔から燃料を噴射させて着火させている。通常、スクラ
ムジェットは、第4図及び第5図に示すようにスペース
プレーン40等の機体への組込みの容易さ、燃料の混合
性向上及びエンジン長さの最小化の観点から短形断面の
モジュールを複数基機体下部に取付けた構造となってい
る。さらに、燃焼器は燃料噴射用ストラットを数枚取付
け、複数の流路に分割されている。従って、点火器はス
ラットの両面を含む壁面の数だけ必要になる。なお、第
5図は第4図に示すスペースプレーンのスクラムジェッ
トエンジン部41の拡大図であり、42が燃料噴射器、
43が燃焼器、44が空気取入口、45がノズルであ
る。
しかしながら、点火器によっては取付けペースが比較的
大きく、配置に制限を受ける等の問題があり、点火器を
スクラムジェットに使用する際にその数を減少すること
がスクラムジェット燃焼器の技術的課題となっている。
そして、これを解決するために、一つの壁面に取付けた
点火器により、向い合う壁面の燃料噴流に着火させるこ
とが試みられているが、点火器からの火炎が他の壁面に
伝播せずに、点火・保炎を確実に且つ効率的に行なう事
ができず、未だ成功をおさめていない。
大きく、配置に制限を受ける等の問題があり、点火器を
スクラムジェットに使用する際にその数を減少すること
がスクラムジェット燃焼器の技術的課題となっている。
そして、これを解決するために、一つの壁面に取付けた
点火器により、向い合う壁面の燃料噴流に着火させるこ
とが試みられているが、点火器からの火炎が他の壁面に
伝播せずに、点火・保炎を確実に且つ効率的に行なう事
ができず、未だ成功をおさめていない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、これまで不成功に終わっている一つの壁面に
取付けた点火器により、向い合う壁面ひいてはその他の
数多くの壁面からの燃料噴流への点火を可能にしようと
するものであり、それにより点火器の数を最小限に減少
させ、取付けの容易な個所のみに配置することが可能に
なり、しかも確実且つ効率良く点火及保炎を行なう事が
できるスクラムジェット燃焼器の点火・保炎法を提供す
ることを目的とする。
取付けた点火器により、向い合う壁面ひいてはその他の
数多くの壁面からの燃料噴流への点火を可能にしようと
するものであり、それにより点火器の数を最小限に減少
させ、取付けの容易な個所のみに配置することが可能に
なり、しかも確実且つ効率良く点火及保炎を行なう事が
できるスクラムジェット燃焼器の点火・保炎法を提供す
ることを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明者は、上記目的を達成するために研究を重ねた結
果、点火器によって点火した火炎が燃焼器壁面に沿って
伝播するのに適した濃度の燃料混合気を含む再循環領域
を燃焼室に形成させることを見出し、本発明に到達した
ものである。
果、点火器によって点火した火炎が燃焼器壁面に沿って
伝播するのに適した濃度の燃料混合気を含む再循環領域
を燃焼室に形成させることを見出し、本発明に到達した
ものである。
即ち、上記問題点を解決する本発明は、スクラムジェッ
ト燃焼器壁面に沿って火炎が伝播するのに適した濃度を
保つ再循環領域を形成し、点火器により生成した火炎を
該領域に沿って伝播させ、複数の壁面に設けられた多数
の主燃料噴射孔から噴射される燃料に点火するスクラム
ジェット燃焼器の点火・保炎法を構成としている。
ト燃焼器壁面に沿って火炎が伝播するのに適した濃度を
保つ再循環領域を形成し、点火器により生成した火炎を
該領域に沿って伝播させ、複数の壁面に設けられた多数
の主燃料噴射孔から噴射される燃料に点火するスクラム
ジェット燃焼器の点火・保炎法を構成としている。
前記構成において、点火器は、燃焼器壁面の数より少な
くすることができ、取付けの容易な壁面に設けることが
できる。
くすることができ、取付けの容易な壁面に設けることが
できる。
前記再循環領域は、燃焼器を構成する複数の壁面を結ぶ
後ろ向きステップ、窪み、又は貫通部を設けることによ
って形成することができる。
後ろ向きステップ、窪み、又は貫通部を設けることによ
って形成することができる。
また、前記再循環領域内または上流にパイロット燃料噴
射孔を設け、少量の燃料を供給することによって再循環
領域内の燃料濃度をより適正に保つことができる。
射孔を設け、少量の燃料を供給することによって再循環
領域内の燃料濃度をより適正に保つことができる。
(作用) 燃焼器を構成する複数の壁面に、該壁面を結ぶ後向きス
テップ、窪みまたは貫通部を設けることによって、燃焼
器壁面に沿って火炎が伝播するのに適した濃度を燃料混
合気を含む低速の再循環領域が形成される。そして、必
要に応じて同領域内又は上流に設けたパイロット燃料噴
射孔から少量の燃料を供給することによって、同領域内
の燃料濃度が適正に保たれる。その結果、点火器により
生成した火炎が同領域に沿って伝播し、複数の壁面に設
けられた多数の主燃料噴射孔から噴射される燃料に点火
することができると共に、火炎が再循環領域内に保炎さ
れるので、継続的に安定して且つ効率良く点火が行なわ
れる。
テップ、窪みまたは貫通部を設けることによって、燃焼
器壁面に沿って火炎が伝播するのに適した濃度を燃料混
合気を含む低速の再循環領域が形成される。そして、必
要に応じて同領域内又は上流に設けたパイロット燃料噴
射孔から少量の燃料を供給することによって、同領域内
の燃料濃度が適正に保たれる。その結果、点火器により
生成した火炎が同領域に沿って伝播し、複数の壁面に設
けられた多数の主燃料噴射孔から噴射される燃料に点火
することができると共に、火炎が再循環領域内に保炎さ
れるので、継続的に安定して且つ効率良く点火が行なわ
れる。
従って、一つの壁面に取付けた点火器で、向い合う壁面
ひいてはその他の数多くの壁面からの燃料噴流の点火が
可能になり、最小限の数の点火器を取付けの容易な個所
にのみ配置することが可能である。
ひいてはその他の数多くの壁面からの燃料噴流の点火が
可能になり、最小限の数の点火器を取付けの容易な個所
にのみ配置することが可能である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第1図(イ)〜(ニ)は、本発明に係るスクラムジェッ
ト燃焼器の種々の実施例における要部を夫々示し、これ
らの図において同一要素には同一の符号を付してある。
ト燃焼器の種々の実施例における要部を夫々示し、これ
らの図において同一要素には同一の符号を付してある。
同図の(イ)は燃焼器壁面が90度で交差する場合の一
実施例であり、図中1、2が直角に交差する壁面であ
り、各壁面に後向きのステップ3が形成されている。壁
面1には、ステップ上流側にパイロット燃料噴射孔5が
複数個形成され、ステップ下流側にはステップ近くに点
火器6が設けられている。壁面2には、ステップ下流側
に複数個の主燃料噴射孔7が形成されている。
実施例であり、図中1、2が直角に交差する壁面であ
り、各壁面に後向きのステップ3が形成されている。壁
面1には、ステップ上流側にパイロット燃料噴射孔5が
複数個形成され、ステップ下流側にはステップ近くに点
火器6が設けられている。壁面2には、ステップ下流側
に複数個の主燃料噴射孔7が形成されている。
同図(ロ)は燃焼器壁面8、9が90度で交差する場合
の他の実施例である。該実施例ではパイロット燃料噴射
孔を有する壁面8には、窪み10を設けることによっ
て、再循環領域を形成した。そして、点火器6は該窪み
の上流側の近く設けてある。
の他の実施例である。該実施例ではパイロット燃料噴射
孔を有する壁面8には、窪み10を設けることによっ
て、再循環領域を形成した。そして、点火器6は該窪み
の上流側の近く設けてある。
さらに、同図(ハ)は燃焼器壁面11、12が270゜
で交差する場合の実施例であり、各壁面にパイロット燃
料噴射孔5が形成され、点火器6は一壁面11の後向き
ステップ3の下流側近くに設けられている。
で交差する場合の実施例であり、各壁面にパイロット燃
料噴射孔5が形成され、点火器6は一壁面11の後向き
ステップ3の下流側近くに設けられている。
さらにまた、同図(ニ)は燃焼器壁面13、14が36
0゜で交差する場合の実施例を示している。該実施例で
は、背中合わせの壁面13、14に夫々後向きステップ
3を形成すると共に、両壁の後向きステップに連通する
貫通部15をステップ3の下流側に形成して、再循環領
域を形成し、貫通部に点火器6が設けられている。
0゜で交差する場合の実施例を示している。該実施例で
は、背中合わせの壁面13、14に夫々後向きステップ
3を形成すると共に、両壁の後向きステップに連通する
貫通部15をステップ3の下流側に形成して、再循環領
域を形成し、貫通部に点火器6が設けられている。
以上のように構成された実施例において、壁面に後向き
ステップ3、窪み10、又は貫通部15を設けることに
よって、低速の再循環領域が形成され、上流に設けたパ
イロット燃料噴射孔5から少量の燃料を供給することに
よって、同領域内の燃料濃度が燃焼器壁面沿って火炎が
伝播するのに適した濃度に保たれる。従って、点火器6
により生成した火炎は図の黒塗矢印4に示すように伝播
して保炎され、複数の壁面に設けられた多数の主燃料噴
射孔7から噴射される燃料に点火することができる。
ステップ3、窪み10、又は貫通部15を設けることに
よって、低速の再循環領域が形成され、上流に設けたパ
イロット燃料噴射孔5から少量の燃料を供給することに
よって、同領域内の燃料濃度が燃焼器壁面沿って火炎が
伝播するのに適した濃度に保たれる。従って、点火器6
により生成した火炎は図の黒塗矢印4に示すように伝播
して保炎され、複数の壁面に設けられた多数の主燃料噴
射孔7から噴射される燃料に点火することができる。
以上、本発明の種々の実施例を示したが、本発明はこれ
らの実施例に限るものでなく、その他多くの態様が可能
である。
らの実施例に限るものでなく、その他多くの態様が可能
である。
次に、本発明に係るスクラムジェット燃焼器の点火・保
炎法の作用効果を第3図に示すように構成された燃焼器
の実験装置によって行なった着火試験により説明する。
該装置20は、入口断面形状がほぼ幅32mm、高さ14
7.3mmの矩形状であり、両側壁21、22に高さ3.
2mmの後向きステップ23、24があり、その下流1
2.8mmの位置に孔径4.0mm(一部2.8mm)の主燃
料噴射孔25、26が4個又は5個入口流路幅と同じ間
隔で配置されている。下壁27は平板で、燃料噴射孔は
配置されていない。上壁28には側壁21、22と一致
させて後向きのステップ29が形成されている。そし
て、パイロット燃料噴射孔として、上壁ステップ上流4
8mmの位置に孔径1.0mmの3個の噴射孔30が形成さ
れている。
炎法の作用効果を第3図に示すように構成された燃焼器
の実験装置によって行なった着火試験により説明する。
該装置20は、入口断面形状がほぼ幅32mm、高さ14
7.3mmの矩形状であり、両側壁21、22に高さ3.
2mmの後向きステップ23、24があり、その下流1
2.8mmの位置に孔径4.0mm(一部2.8mm)の主燃
料噴射孔25、26が4個又は5個入口流路幅と同じ間
隔で配置されている。下壁27は平板で、燃料噴射孔は
配置されていない。上壁28には側壁21、22と一致
させて後向きのステップ29が形成されている。そし
て、パイロット燃料噴射孔として、上壁ステップ上流4
8mmの位置に孔径1.0mmの3個の噴射孔30が形成さ
れている。
点火器31にはプラズマトーチを用い、側壁又は上壁の
何れかにステップ上流20mmの位置に取付けた。
何れかにステップ上流20mmの位置に取付けた。
以上のような構造を有する燃焼器において、燃料には室
温のガス水素を用い、装置に流入する模擬空気流は総圧
1MPa、マッハ2.5で、総温が水素/酸素/空気の希
薄燃焼によって800〜2500Kまで加熱して、点火
器を上壁に取付けた場合の着火テストを行なった。
温のガス水素を用い、装置に流入する模擬空気流は総圧
1MPa、マッハ2.5で、総温が水素/酸素/空気の希
薄燃焼によって800〜2500Kまで加熱して、点火
器を上壁に取付けた場合の着火テストを行なった。
その結果を自発着火限界と共に第4図に示す。図におい
て横軸は空気総温、縦軸は燃料当量比(燃料流量を空気
中の酸素を消費するのに十分な燃料流量で割った値)を
示す。該図から明らかなように、上記装置によれば燃料
当量比が0.6以上では上壁に取付けた点火器により両
側の壁面からの燃料噴流への点火が可能な着火限界が飛
躍的に拡大し、本実験装置で試験可能な空気総温範囲の
下限である800Kでも着火が可能であった。これは、
スクラムジェットが作動開始すると想定されるマッハ4
の空気総温を下回る値である。即ち、上記の点火・保炎
法により、スクラムジェットの作動範囲の下限であるマ
ッハ3〜4でも十分に点火することが確認された。
て横軸は空気総温、縦軸は燃料当量比(燃料流量を空気
中の酸素を消費するのに十分な燃料流量で割った値)を
示す。該図から明らかなように、上記装置によれば燃料
当量比が0.6以上では上壁に取付けた点火器により両
側の壁面からの燃料噴流への点火が可能な着火限界が飛
躍的に拡大し、本実験装置で試験可能な空気総温範囲の
下限である800Kでも着火が可能であった。これは、
スクラムジェットが作動開始すると想定されるマッハ4
の空気総温を下回る値である。即ち、上記の点火・保炎
法により、スクラムジェットの作動範囲の下限であるマ
ッハ3〜4でも十分に点火することが確認された。
(効果) 以上のように、本発明のスクラムジェット燃焼器の点火
・保炎法によれば、燃焼器壁面沿って火炎が伝播するの
に適した濃度の燃料混合気を含む低速の再循環領域を形
成することができ、一つの壁面に取付けた点火器で、向
い合う壁面ひいてはその他の数多くの壁面からの燃料噴
流の点火が可能になり、最小限の数の点火器を取付けの
容易な個所に配置し、安定して且つ効率的に点火・保炎
を行なうことができる。
・保炎法によれば、燃焼器壁面沿って火炎が伝播するの
に適した濃度の燃料混合気を含む低速の再循環領域を形
成することができ、一つの壁面に取付けた点火器で、向
い合う壁面ひいてはその他の数多くの壁面からの燃料噴
流の点火が可能になり、最小限の数の点火器を取付けの
容易な個所に配置し、安定して且つ効率的に点火・保炎
を行なうことができる。
また、前記再循環領域内または上流にパイロット燃料噴
射孔を設け、少量の燃料を供給することによって再循環
領域内の燃料濃度をより適正に保つことができる。
射孔を設け、少量の燃料を供給することによって再循環
領域内の燃料濃度をより適正に保つことができる。
第1図(イ)〜(ニ)は本発明に係るスクラムジェット
燃焼器の要部斜視図、第2図は本発明のスクラムジェッ
ト燃焼器の点火法及び保炎法を確認するための実験装置
の要部斜視図、第3図は本発明による強制着火限界を示
すグラフ、第4図はスペースプレーンの斜視図、第5図
はそのスクラムジェットエンジン部の斜視図である。 1,2,8,9,11,12,13,14:壁面 3,23,24,29:後向きステップ 5,30:パイロット燃料噴射孔 6,31:点火器、7,25,26:主燃料噴射孔、1
0:窪み、15:貫通部
燃焼器の要部斜視図、第2図は本発明のスクラムジェッ
ト燃焼器の点火法及び保炎法を確認するための実験装置
の要部斜視図、第3図は本発明による強制着火限界を示
すグラフ、第4図はスペースプレーンの斜視図、第5図
はそのスクラムジェットエンジン部の斜視図である。 1,2,8,9,11,12,13,14:壁面 3,23,24,29:後向きステップ 5,30:パイロット燃料噴射孔 6,31:点火器、7,25,26:主燃料噴射孔、1
0:窪み、15:貫通部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎮西 信夫 宮城県柴田郡柴田町西船迫3―2―100 (72)発明者 若松 義男 宮城県柴田郡柴田町西船迫2―6―33 (72)発明者 苅田 丈士 宮城県柴田郡柴田町船岡南2―2―31 お おぞら寮 審査官 山岸 利治 (56)参考文献 特公 昭53−18654(JP,B2)
Claims (4)
- 【請求項1】複数の壁面からなるスクラムジェット燃焼
器内の、複数壁面に設けられる多数の燃料噴射孔から噴
射される燃料に、燃焼器壁面に沿って火炎が伝播するの
に適した濃度の燃料混合気を含む再循環領域を形成さ
せ、点火器により生成した火炎を該領域に沿って伝播さ
せ、主燃料噴射孔から噴射される燃料に点火することを
特徴とするスクラムジェット燃焼器の点火・保炎法。 - 【請求項2】前記点火器は、燃焼器壁面の数より少な
く、取付けの容易な壁面に設けられる請求項1記載のス
クラムジェット燃焼器の点火・保炎法。 - 【請求項3】前記再循環領域が、燃焼器を構成する複数
の壁面を結ぶ後ろ向きステップ、窪み、又は貫通部を設
けることによって形成されている請求項1記載のスクラ
ムジェット燃焼器の点火法・保炎法 - 【請求項4】前記再循環領域内または上流にパイロット
燃料噴射孔を設け、少量の燃料を供給することによって
該再循環領域内の燃料濃度を適正に保つようにした請求
項1、2、又は3記載のスクラムジェット燃焼器の点火
法・保炎法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4350790A JPH0660597B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | スクラムジェット燃焼器の点火・保炎法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4350790A JPH0660597B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | スクラムジェット燃焼器の点火・保炎法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03246355A JPH03246355A (ja) | 1991-11-01 |
JPH0660597B2 true JPH0660597B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=12665647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4350790A Expired - Lifetime JPH0660597B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | スクラムジェット燃焼器の点火・保炎法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0660597B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5529651B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 超音速燃焼器の着火方法及び着火制御装置 |
JP5529650B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 超音速燃焼器 |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP4350790A patent/JPH0660597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03246355A (ja) | 1991-11-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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