JPH0713498B2 - ラムロケツトのガス発生器 - Google Patents
ラムロケツトのガス発生器Info
- Publication number
- JPH0713498B2 JPH0713498B2 JP61016810A JP1681086A JPH0713498B2 JP H0713498 B2 JPH0713498 B2 JP H0713498B2 JP 61016810 A JP61016810 A JP 61016810A JP 1681086 A JP1681086 A JP 1681086A JP H0713498 B2 JPH0713498 B2 JP H0713498B2
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- JP
- Japan
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- ram
- combustion
- gas
- gas generator
- combustion chamber
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- Testing Of Engines (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はラムロケットにおける固体ガス発生剤を用いた
サステーナ用ガス発生器、詳しくは、燃料成分過多の固
体ガス発生剤が装填されて、このガス発生剤の燃焼ガス
をノズルを介してラム燃焼室に噴出するガス発生器、特
にそのノズルの形状に関する。
サステーナ用ガス発生器、詳しくは、燃料成分過多の固
体ガス発生剤が装填されて、このガス発生剤の燃焼ガス
をノズルを介してラム燃焼室に噴出するガス発生器、特
にそのノズルの形状に関する。
第４図は代表的ラムロケットにおける主にエンジン部の
構成を略示したもので、該ロケットのエンジンケース１
内にダイヤフラム２で前後に仕切って、その後方にラム
燃焼室３を形成すると共に、その前方にガス発生器10を
構成し、ラム燃焼室３の前端寄りにはラム圧によってデ
イフューザ４から送入される外気の取入口５を開口さ
せ、また同燃焼室の後端部にはサステーナノズル６を装
着してあるほか、このラムロケットを所要のラム圧が得
られるまで加速するために、当初ラム燃焼室３にブース
タ推進薬７が装填され、またサステーナノズル６の内側
にはブースタノズル８が離脱可能に装着される。
構成を略示したもので、該ロケットのエンジンケース１
内にダイヤフラム２で前後に仕切って、その後方にラム
燃焼室３を形成すると共に、その前方にガス発生器10を
構成し、ラム燃焼室３の前端寄りにはラム圧によってデ
イフューザ４から送入される外気の取入口５を開口さ
せ、また同燃焼室の後端部にはサステーナノズル６を装
着してあるほか、このラムロケットを所要のラム圧が得
られるまで加速するために、当初ラム燃焼室３にブース
タ推進薬７が装填され、またサステーナノズル６の内側
にはブースタノズル８が離脱可能に装着される。
ガス発生器10において、11は前記エンジンケース１およ
びダイヤフラム２とフォードクロージャ12とで囲まれた
燃焼室、13はこの燃焼室に装填したガス発生剤、14はダ
イヤフラム２の中央部に形成したノズルである。
びダイヤフラム２とフォードクロージャ12とで囲まれた
燃焼室、13はこの燃焼室に装填したガス発生剤、14はダ
イヤフラム２の中央部に形成したノズルである。
ガス発生剤13は酸化剤の粒子と燃料兼粘結剤としてのゴ
ム系バインダとの混成系のものが用いられ、一般にはこ
の燃料に加えて増熱剤としてアルミニウム，マグネシウ
ム，ボロン等、あるいはこれらの合金から成る細粒状の
金属燃料が添加される。そしてこれらの燃料成分は酸化
剤成分に比して多とされ、したがってガス発生剤13に点
火すると未然燃料を含む可燃燃焼ガスが生成され、これ
がノズル14を経てラム燃焼室３に噴出し、ここで取入口
５からの前記外気と混合して再燃焼をし、その完全燃焼
ガスがサステーナノズル６から噴出して推力を発生す
る。
ム系バインダとの混成系のものが用いられ、一般にはこ
の燃料に加えて増熱剤としてアルミニウム，マグネシウ
ム，ボロン等、あるいはこれらの合金から成る細粒状の
金属燃料が添加される。そしてこれらの燃料成分は酸化
剤成分に比して多とされ、したがってガス発生剤13に点
火すると未然燃料を含む可燃燃焼ガスが生成され、これ
がノズル14を経てラム燃焼室３に噴出し、ここで取入口
５からの前記外気と混合して再燃焼をし、その完全燃焼
ガスがサステーナノズル６から噴出して推力を発生す
る。
しかして、従来はロケット推力をより増大させようとす
る意図からガス発生器10のノズル14においても有効な推
力を発生させるべく、第５図（Ａ）に示すようなラバー
ルノズルを採用していた。同図において、14aは収縮
部、14bはスロート部、14cは末広部で、ガス発生剤13の
前記燃焼ガスは収縮部14aで集束されつつ加速されてス
ロート部14bのところでほぼ音速に達したのち末広部14c
を通過する間に膨張しつつ更に加速されて超音波に達す
る。特開昭56−138449号公報に開示された技術は、上記
末広部を積極的に延長して、ガス流速の増大をはかるこ
とにより、有効な推力を発生させると共に、高速ガス流
の末広部からの剥離現象を利用して保炎領域を形成する
ようにしたものである。
る意図からガス発生器10のノズル14においても有効な推
力を発生させるべく、第５図（Ａ）に示すようなラバー
ルノズルを採用していた。同図において、14aは収縮
部、14bはスロート部、14cは末広部で、ガス発生剤13の
前記燃焼ガスは収縮部14aで集束されつつ加速されてス
ロート部14bのところでほぼ音速に達したのち末広部14c
を通過する間に膨張しつつ更に加速されて超音波に達す
る。特開昭56−138449号公報に開示された技術は、上記
末広部を積極的に延長して、ガス流速の増大をはかるこ
とにより、有効な推力を発生させると共に、高速ガス流
の末広部からの剥離現象を利用して保炎領域を形成する
ようにしたものである。
ところで、かかるラバールノズルを使用すると、殊に前
記金属燃料を多量に添加した高性能ガス発生剤を用いた
場合、燃焼後期においてガス発生器の燃焼圧力が異常に
高まり、かつこれが変動するという現象が生じてきた。
燃焼圧力の上昇はガス発生器の安全率を低下させるとと
もに変動を伴う圧力上昇は異常燃焼を諾起する要因をは
らむのでバーストなどの事故を起しかねないのである。
記金属燃料を多量に添加した高性能ガス発生剤を用いた
場合、燃焼後期においてガス発生器の燃焼圧力が異常に
高まり、かつこれが変動するという現象が生じてきた。
燃焼圧力の上昇はガス発生器の安全率を低下させるとと
もに変動を伴う圧力上昇は異常燃焼を諾起する要因をは
らむのでバーストなどの事故を起しかねないのである。
第６図は一試験結果を示すもので、横軸はガス発生剤の
燃焼時間、縦軸は燃焼圧力、Ｔは理論計算による燃焼圧
力線図、Ａは前記ラバールノズルを用いて実測した燃焼
圧力の線図である。
燃焼時間、縦軸は燃焼圧力、Ｔは理論計算による燃焼圧
力線図、Ａは前記ラバールノズルを用いて実測した燃焼
圧力の線図である。
また、金属燃料はアルミニウム・マグネシウム合金で含
有率は50Wt％のうち20Wt％をガス発生器内で燃焼させる
べく計画され、燃焼温度は約2,000℃である。
有率は50Wt％のうち20Wt％をガス発生器内で燃焼させる
べく計画され、燃焼温度は約2,000℃である。
ここで前記の現象が生じる原因を追求したところ、それ
はノズル内面に堆積物が累積してスロート部を狭縮する
から、と判明した。
はノズル内面に堆積物が累積してスロート部を狭縮する
から、と判明した。
第５図（Ｃ）は、この堆積状態を示したもので、堆積物
Ｄの層が末広部14cからスロート部14bを越えて収縮部14
aに達しており、調査の結果、堆積物はアルミニウム・
マグネシウムの固溶解金属およびアルミナが主であっ
た。
Ｄの層が末広部14cからスロート部14bを越えて収縮部14
aに達しており、調査の結果、堆積物はアルミニウム・
マグネシウムの固溶解金属およびアルミナが主であっ
た。
以上の結果から、ガス発生剤の燃料成分、殊に高性能ガ
ス発生剤とするために金属燃料成分を過多にすると、第
５図（Ａ）に示すごとく、燃焼ガス流Ｇが剥離したとこ
ろへ溶融金属燃料Ｍやその酸化物が回り込んで同図
（Ｂ）のごとく末広部14cに付着して固化し、これが成
長して遂には同図（Ｃ）のようにスロート部14bにまで
及ぶものと考えられ、この過程で堆積物の剥脱などがあ
ると前記燃焼圧力の変動が生じることとなる。
ス発生剤とするために金属燃料成分を過多にすると、第
５図（Ａ）に示すごとく、燃焼ガス流Ｇが剥離したとこ
ろへ溶融金属燃料Ｍやその酸化物が回り込んで同図
（Ｂ）のごとく末広部14cに付着して固化し、これが成
長して遂には同図（Ｃ）のようにスロート部14bにまで
及ぶものと考えられ、この過程で堆積物の剥脱などがあ
ると前記燃焼圧力の変動が生じることとなる。
以上の事情にかんがみ、本発明はガス発生器のノズルに
よって推力の増補をはかるよりも、燃焼温度が高く、か
つ多量の未燃燃料を含ませうる高性能ガス発生剤を積極
的に用いることで直接ロケット推力を増大させた方が有
利との検討結果にもとづき、燃焼圧力を安定させえて、
しかもラム燃焼室での燃焼性能を確保しうるガス発生器
とすることを課題とする。
よって推力の増補をはかるよりも、燃焼温度が高く、か
つ多量の未燃燃料を含ませうる高性能ガス発生剤を積極
的に用いることで直接ロケット推力を増大させた方が有
利との検討結果にもとづき、燃焼圧力を安定させえて、
しかもラム燃焼室での燃焼性能を確保しうるガス発生器
とすることを課題とする。
上記課題を解決した本発明の手段は、ラムロケットのラ
ム燃焼室の前方に配設させ、燃料成分過多の固体ガス発
生剤を装填した、固体ロケットモータからなるガス発生
器において、 このガス発生のノズルを、収縮部と、この収縮部に連な
るスロート部と、このスロート部からほぼ直角に拡開す
る拡開部と、この拡開部の周辺に突設させ終端をほぼ直
角に拡開させて形成した環状壁とで形成して、前記ラム
燃焼室に突出させたことを特徴とするものである。
ム燃焼室の前方に配設させ、燃料成分過多の固体ガス発
生剤を装填した、固体ロケットモータからなるガス発生
器において、 このガス発生のノズルを、収縮部と、この収縮部に連な
るスロート部と、このスロート部からほぼ直角に拡開す
る拡開部と、この拡開部の周辺に突設させ終端をほぼ直
角に拡開させて形成した環状壁とで形成して、前記ラム
燃焼室に突出させたことを特徴とするものである。
上記手段によれば、堆積物の付着、成長の原因をつくる
前記末広部が除去されるのでスロート部が狭縮すること
がなく、また従来と同様にして、ほぼ音速をもってスロ
ート部から噴出した高温の燃焼ガスが拡開部にならって
断熱的に急膨張するので、ここに衝撃波が生じて四方へ
拡がり、これが前記の外気取入口からの高速気流と干渉
してラム燃焼室内を撹乱する。よって燃焼ガスに多量の
未燃燃料が含まれていても急速に取入外気と混合させる
ことができ、また燃焼ガスの膨張域中央部は上記の撹乱
作用をうけることが少ないので、ここに前記保炎領域を
形成することができる。
前記末広部が除去されるのでスロート部が狭縮すること
がなく、また従来と同様にして、ほぼ音速をもってスロ
ート部から噴出した高温の燃焼ガスが拡開部にならって
断熱的に急膨張するので、ここに衝撃波が生じて四方へ
拡がり、これが前記の外気取入口からの高速気流と干渉
してラム燃焼室内を撹乱する。よって燃焼ガスに多量の
未燃燃料が含まれていても急速に取入外気と混合させる
ことができ、また燃焼ガスの膨張域中央部は上記の撹乱
作用をうけることが少ないので、ここに前記保炎領域を
形成することができる。
第１図において、20は本発明の実施例にかかるガス発生
器であって、21は前記エンジンケース１およびフォワー
ドクロージャ12と前記ラム燃焼室３を仕切るダイヤフラ
ム22とで囲んだ燃焼室、23はこの燃焼室に装填した燃料
分過多のガス発生剤、24はダイヤフラム22の中央部に形
成したノズルである。
器であって、21は前記エンジンケース１およびフォワー
ドクロージャ12と前記ラム燃焼室３を仕切るダイヤフラ
ム22とで囲んだ燃焼室、23はこの燃焼室に装填した燃料
分過多のガス発生剤、24はダイヤフラム22の中央部に形
成したノズルである。
第２図はノズル24を拡大した示したもので、25はダイヤ
フラム22の内面から一連に形成した収縮部、26はわずか
な平担部分をもつスロート部、27はこのスロート部の後
端に続いて直角に拡開させた拡開部、28はこの拡開部の
周辺に形成した環状壁、29はこの環状壁と拡開部27とで
形成される凹陥部である。
フラム22の内面から一連に形成した収縮部、26はわずか
な平担部分をもつスロート部、27はこのスロート部の後
端に続いて直角に拡開させた拡開部、28はこの拡開部の
周辺に形成した環状壁、29はこの環状壁と拡開部27とで
形成される凹陥部である。
Ｇは燃焼ガス流を示し、収縮部25によって収束され増速
された燃焼ガス流はスロート部26に至って、その平担な
内面により軸方向に曲げられたのち衝撃的に膨張し、凹
陥部29を出たところで再膨張して前記の取入外気と撹乱
状態で混合する。この場合、環状壁28は燃焼ガス流Ｇの
初期膨張域をラム燃焼室３から隔てることにより保炎領
域の形成に助成する。
された燃焼ガス流はスロート部26に至って、その平担な
内面により軸方向に曲げられたのち衝撃的に膨張し、凹
陥部29を出たところで再膨張して前記の取入外気と撹乱
状態で混合する。この場合、環状壁28は燃焼ガス流Ｇの
初期膨張域をラム燃焼室３から隔てることにより保炎領
域の形成に助成する。
前記第６図に示すＢはこのノズル24を用いて実測した燃
焼圧力の線図であって、前記理論計算による圧力線図Ｔ
にほぼ沿っている。試験条件は前記従来の場合と同じで
ある。また第２図に示すＤは堆積物で、この付着範囲は
凹陥部29の奥部周辺に限られてスロート部26は清浄であ
った。
焼圧力の線図であって、前記理論計算による圧力線図Ｔ
にほぼ沿っている。試験条件は前記従来の場合と同じで
ある。また第２図に示すＤは堆積物で、この付着範囲は
凹陥部29の奥部周辺に限られてスロート部26は清浄であ
った。
尚、燃焼ガスが更に高温であって、前記の断熱的膨張後
も保炎に必要な温度が十分に保たれるときは、環状壁28
を省略して第３図に示すごときノズル24′とすることも
できる。
も保炎に必要な温度が十分に保たれるときは、環状壁28
を省略して第３図に示すごときノズル24′とすることも
できる。
以上説明したように、本発明は、ガス発生器をラム燃焼
室の前方に配設したラムロケットにおいて、ガス発生器
として燃料成分過多の固体ガス発生剤を装填した固体ロ
ケットモータを用い、ガス発生器のノズルを、ノズル収
縮部に連なるスロート部から拡開部をほぼ直角に拡開さ
せ、この拡開部の周辺に突設させ終端をほぼ直角に拡開
させた環状壁を形成させて、ラム燃焼室に突出させたこ
とにより、スロート部の後部に末広部がなく、この末広
部に固体ガス発生剤の未燃焼成分が堆積することから生
じるスロート部の狭縮が防止できるとともに、スロート
部から噴出した高温の燃焼ガスが拡開部にならって断熱
的に急膨張するため流入した空気とよく混合させること
ができ、しかも燃焼ガスの膨張域中央部では膨張方向よ
りも後方への速度分力が大きいため流入した空気との干
渉撹乱作用が小さくなり高温度の保炎領域を維持するこ
とができる。このため、高性能化を目的として金属成分
を多くした固体ガス発生剤を用いたとしても、燃焼圧力
の極端な上昇を抑えることができ、ラム燃焼室における
燃焼特性を理論特性に沿って変化するように安定させる
ことができる。
室の前方に配設したラムロケットにおいて、ガス発生器
として燃料成分過多の固体ガス発生剤を装填した固体ロ
ケットモータを用い、ガス発生器のノズルを、ノズル収
縮部に連なるスロート部から拡開部をほぼ直角に拡開さ
せ、この拡開部の周辺に突設させ終端をほぼ直角に拡開
させた環状壁を形成させて、ラム燃焼室に突出させたこ
とにより、スロート部の後部に末広部がなく、この末広
部に固体ガス発生剤の未燃焼成分が堆積することから生
じるスロート部の狭縮が防止できるとともに、スロート
部から噴出した高温の燃焼ガスが拡開部にならって断熱
的に急膨張するため流入した空気とよく混合させること
ができ、しかも燃焼ガスの膨張域中央部では膨張方向よ
りも後方への速度分力が大きいため流入した空気との干
渉撹乱作用が小さくなり高温度の保炎領域を維持するこ
とができる。このため、高性能化を目的として金属成分
を多くした固体ガス発生剤を用いたとしても、燃焼圧力
の極端な上昇を抑えることができ、ラム燃焼室における
燃焼特性を理論特性に沿って変化するように安定させる
ことができる。
第１図は本発明の１実施例を示すラムロケットのエンジ
ン部断面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図
は他の実施例の要部を示す断面図、第４図は従来のラム
ロケットのエンジン部断面図、第５図は第４図の要部拡
大断面図であるとともに従来の作用説明図、第６図は比
較試験結果を示す燃焼圧力線図である。 １……ラムロケットのエンジンケース ３……ラム燃焼室 10,20……ガス発生器 13,23……ガス発生剤 14,24……ノズル 25……収縮部 26……スロート部 27……拡開部 28……環状壁
ン部断面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図
は他の実施例の要部を示す断面図、第４図は従来のラム
ロケットのエンジン部断面図、第５図は第４図の要部拡
大断面図であるとともに従来の作用説明図、第６図は比
較試験結果を示す燃焼圧力線図である。 １……ラムロケットのエンジンケース ３……ラム燃焼室 10,20……ガス発生器 13,23……ガス発生剤 14,24……ノズル 25……収縮部 26……スロート部 27……拡開部 28……環状壁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−131845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−2445（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ラムロケットのラム燃焼室の前方に配設さ
せ、燃料成分過多の固体ガス発生剤を装填した、固体ロ
ケットモータからなるガス発生器において、 このガス発生器のノズルを、収縮部と、この収縮部に連
なるスロート部と、このスロート部からほば直角に拡開
する拡開部と、この拡開部の周辺に突設させ終端をほぼ
直角に拡開させて形成した環状壁とで形成して、前記ラ
ム燃焼室に突出させた ことを特徴とするラムロケットのガス発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016810A JPH0713498B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ラムロケツトのガス発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016810A JPH0713498B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ラムロケツトのガス発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62178757A JPS62178757A (ja) | 1987-08-05 |
| JPH0713498B2 true JPH0713498B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=11926510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016810A Expired - Lifetime JPH0713498B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ラムロケツトのガス発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713498B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3876396B1 (en) | 2018-10-30 | 2024-05-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Stator, electric motor, compressor, air conditioner, and stator manufacturing method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS562445A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | Ram rocket |
| JPS57131845A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-14 | Nissan Motor Co Ltd | Ram rocket |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61016810A patent/JPH0713498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62178757A (ja) | 1987-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |