JPH0719115A - ラムジェット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直衝撃波の位置制御が可能であるラムジェ
ットを提供する。 【構成】 ラムノズル１１の外周に補助ノズル１２ａを
設ける。ラム燃焼室３から補助ノズル１２ａへの燃焼ガ
スの流出量を調整してラム燃焼室３の内部圧力を制御す
るベント３ｂ，サーボモータ１３および回動カバー１５
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、飛翔体の飛翔推力を
得るのに利用するラムジェットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記したラムジェットとしては、
例えば、図６に示すものがある。

【０００３】図６に示すラムジェット５１は、先端（図
示左端）にスパイク型の超音速ディフューザ５２を有し
た中心体５３と、この中心体５３を覆って空気取入口５
５ａおよび亜音速ディフューザ５４を形成するサポート
体５５と、中心体５３の後方（図示右方）に設けたラム
燃焼室５６と、このラム燃焼室５６の後端に設けたラム
ノズル５７を備えており、外部から流入して超音速ディ
フューザ５２および亜音速ディフューザ５４により圧縮
された空気流と燃料噴射器５８から噴射された燃料との
混合気にパイロットフレーム５９により点火し、この混
合気のラム燃焼室５６内における燃焼によって生じる燃
焼ガスをラムノズル５７から噴出させることにより、推
力を発生するようにしている。

【０００４】このラムジェット５１において、図７
（ｃ）に示すように、垂直衝撃波Ｗは、推力が大きくな
い場合、空気取入口５５ａよりも内部側に位置してお
り、この垂直衝撃波Ｗは、推力を上げる際にラム燃焼室
５６の内部圧力が上昇するのに伴って、図７（ｂ）に示
すように前方に移動する。

【０００５】上記したラムジェット５１としては、例え
ば特開昭５７−１１９１４７号公報等に代表的なものが
紹介されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のラムジェット５１にあっては、燃料噴射器５８から
の燃料の噴射量を増して、推力をさらに上げようとする
と、図７（ａ）に示すように、ラム燃焼室５６の内部圧
力の上昇によって、垂直衝撃波Ｗが空気取入口５５ａか
ら前方に移動してしまい、バズの発生により作動不能の
状態に陥いることがある。

【０００７】したがって、このラムジェット５１は、ラ
ム燃焼室５６の内部圧力が、制限室圧の約１０％増であ
っても垂直衝撃波Ｗが空気取入口５５ａから出ないよう
に設計されるため、ラム燃焼室５６の内部圧力が高くな
い段階では、満足のいく性能が得られないという問題が
あり、この問題を解決することが従来の課題であった。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、上記した従来の課題に着目
してなされたもので、ラム燃焼室の内部圧力を制御する
ことにより、空気取入口の内部側において垂直衝撃波の
位置制御を行うことが可能であるラムジェットを提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、空気取入口
と、前記空気取入口に連通して当該空気取入口から導入
される外部空気と燃料を混合して燃焼させるラム燃焼室
と、前記ラム燃焼室内での燃焼により生じた燃焼ガスを
噴出させるラムノズルを備えたラムジェットにおいて、
前記ラムノズルの外周に補助ノズルを設けると共に、前
記ラム燃焼室から前記補助ノズルへの燃焼ガスの流出量
を調整して当該ラム燃焼室の内部圧力を制御する圧力制
御手段を設けた構成としたことを特徴としており、この
ようなラムジェットの構成を前述した従来の課題を解決
するための手段としている。

【００１０】そして、一実施態様においては、補助ノズ
ルをラムノズルの外周に９０°の間隔をもって配置した
構成としている。

【００１１】

【発明の作用】この発明に係わるラムジェットでは、推
力を上げる場合、圧力制御手段の作動により、燃料の供
給量の増加に応じて、ラム燃焼室から補助ノズルへの燃
焼ガスの流出量を増加させるので、ラムノズルに補助ノ
ズルが加わった分、燃焼ガスが噴出するノズルスロート
断面積が拡がることとなり、推力の上昇が妨げられるこ
となくラム燃焼室の内部圧力の上昇は阻止されることと
なる。

【００１２】また、推力を下げる場合、圧力制御手段の
作動によって、燃料の供給量の減少に応じて、ラム燃焼
室から補助ノズルへの燃焼ガスの流出量を減少ないしは
皆無とするので、その分、燃焼ガスが噴出するノズルス
ロート断面積が狭まることとなり、ラム燃焼室の内部圧
力の低下は避けられることとなる。

【００１３】したがって、燃料の供給量の増減によっ
て、ラム燃焼室での内部圧力の制御がなされることか
ら、垂直衝撃波の位置制御もなされることとなる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。

【００１５】図１ないし図５はこの発明に係わるラムジ
ェットの一実施例を示しており、図に示すラムジェット
１は、ブースタ推進薬２を装填したラム燃焼室３と、ブ
ースタ推進薬２の燃焼終了後に燃焼して燃料過多の可燃
ガス（燃料）を発生するサステーナ推進薬４を装填した
可燃ガス発生室５を備えており、この可燃ガス発生室５
はラム燃焼室３の前方に設けられて、ガスノズル６を介
してラム燃焼室３に連通している。

【００１６】ラム燃焼室３の前部の外周には円周方向の
複数ケ所にポート３ａを備えており、これらのポート３
ａには、先端を空気取入口７ａとして形成した空気取入
管７の基端が各々接続してあって、サステーナ推進薬４
の燃焼により発生してガスノズル６から噴出する可燃ガ
スの燃焼（２次燃焼）に必要な空気を圧縮してラム燃焼
室３に導入するようにしている。そして、これらのポー
ト３ａは、ブースタ推進薬２の燃焼時において、ポート
カバー解除機構８により除去可能としたポートカバー９
によって閉塞してある。

【００１７】また、ラム燃焼室３の後端部にはブースタ
ノズル１０とラムノズル１１とを図示しない分離継手を
介して同心状に設けており、ブースタノズル１０は、ブ
ースタ推進薬２の燃焼終了と同時に、前記ポートカバー
解除機構８の作動によって分離継手が切断されることに
より、ラムノズル１１から切り離されるようになってい
る。

【００１８】さらに、ラムノズル１１の外周には、図２
および図３に拡大して示すように、機軸に沿う４本のダ
クト１２が９０°の間隔をもって設けてあり、これらの
ダクト１２の各後端部はこのダクト１２に後記のごとく
流入する燃焼ガスを加速して噴射する補助ノズル１２ａ
として形成してある。そして、ダクト１２の各前端開口
はラム燃焼室３のラムノズル１１の近傍において円周方
向に９０°間隔で設けたベント３ｂに各々隣接させてあ
る。

【００１９】前記ベント３ｂは、サーボモータ１３にリ
ンク１４を介して接続する回動カバー１５により閉塞さ
れており、この回動カバー１５を回動させることにより
開放されるようになっている。そして、このベント３ｂ
を開放した状態では、図４に示すように、回動カバー１
５の回動端がダクト１２の外側の壁に当接して、ラム燃
焼室３とダクト１２とを連通するようになっている。

【００２０】この実施例では、主としてベント３ｂ，サ
ーボモータ１３および回動カバー１５により圧力制御手
段を構成しており、サーボモータ１３はガスノズル６の
近傍に設けた燃料流量制御部１６に電気的に接続してい
る。

【００２１】この圧力制御手段では、ラムジェット１の
推力を上げる際に、燃料流量制御部１６に制御されてガ
スノズル６を通してラム燃焼室３に供給される可燃ガス
の量が増加すると、これと同時にサーボモータ１３が作
動してベント３ｂを開放する方向に回動カバー１５を回
動させ、ダクト１２とラム燃焼室３とを連通することに
より、図４に示すように、燃焼ガスをラムノズル１１だ
けでなくダクト１２の補助ノズル１２ａからも噴出させ
るようにしており、これによって、推力の上昇に支障を
来たすことなくラム燃焼室３の内部圧力が上昇するのを
阻止している。

【００２２】また、この圧力制御手段では、ラムジェッ
ト１の推力を下げる際に、燃料流量制御部１６に制御さ
れてラム燃焼室３に供給される可燃ガスの量が減少する
と、これと同時にサーボモータ１３が作動してベント３
ｂを閉塞する方向に回動カバー１５を回動させ、ダクト
１２とラム燃焼室３とを遮断することにより、図２に示
すように、燃焼ガスをラム燃焼室３からダクト１２に流
出させないようにしており、これによって、ラム燃焼室
５の内部圧力が低下するのを回避している。

【００２３】そして、この圧力制御手段では、ガスノズ
ル６からの可燃ガスの供給量に応じて、全ての補助ノズ
ル１２ａ側に燃焼ガスを流出させない段階と、対向する
２個の補助ノズル１２ａ側に燃焼ガスを流出させる段階
と、全ての補助ノズル１２ａ側に燃焼ガスを流出させる
段階との３つの段階に分けて、補助ノズル１２側への燃
焼ガスの流出量を調整することにより、ラム燃焼室３の
内部圧力を制御するようにしている。

【００２４】この場合、圧力制御手段の一部を構成する
各サーボモータ１３には、図示しない姿勢制御部が電気
的に接続してあり、ラム燃焼室３の内部圧力の制御とは
別に、図５に示すように、適宜場所の１個ないしは互い
に隣接する２個（図では１個）のサーボモータ１３を動
作させて、これによりラム燃焼室３と連通するダクト１
２の補助ノズル１２ａから燃焼ガスを高速で噴出させる
ことによって、推力の向きを変えることができるように
してある。

【００２５】上記した構成のラムジェット１では、ま
ず、ラム燃焼室３内のブースタ推進薬２に点火がなされ
ると、ブースタ推進薬２が燃焼し、これにより生じる燃
焼ガスがブースタノズル１０から噴出することによっ
て、このラムジェット１を搭載した飛翔体は発進し、そ
して、ラム圧による作動に必要な設定マッハ数に到達す
るまで加速する。

【００２６】続いて、設定マッハ数に到達し、ブースタ
推進薬２の燃焼が終了する時点では、ポートカバー解除
機構８の作動によりポートカバー９が除去され、空気取
入管７および開放されたポート３ａを介してラム燃焼室
３内に圧縮された空気が導入されるようになる。

【００２７】次いで、可燃ガス発生室５内のサステーナ
推進薬４に点火がなされ、このサステーナ推進薬４の燃
焼により生じた可燃ガスがガスノズル６からラム燃焼室
３内に噴出すると、ラム燃焼室３では、この可燃ガス
と、空気取入管７から導入された圧縮空気とが混合して
２次燃焼するようになり、この燃焼により生じた燃焼ガ
スをラムノズル１１から噴射することにより推力を発生
する。

【００２８】この段階で、推力を上げる場合には、燃料
流量制御部１６の制御により、ガスノズル６を通してラ
ム燃焼室３に供給する可燃ガスの量を増加させ、より多
くの可燃ガスをラム燃焼室３内で燃焼させる。

【００２９】このとき、可燃ガスの供給量の増加に応じ
て、適宜サーボモータ１３（図示例ではすべてのサーボ
モータ１３）が作動して回動カバー１５をベント３ｂか
ら離間させる方向に各々回動させ、図４に示すように、
すべてのダクト１２をラム燃焼室３に連通させて、これ
らのダクト１２の各補助ノズル１２ａから燃焼ガスをそ
れぞれ噴出させるので、ラムノズル１１と合わせてノズ
ルスロート断面積が拡大することとなり、推力の上昇を
妨げることなくラム燃焼室３の内部圧力の上昇は抑えら
れることとなる。

【００３０】また、この状態で推力を下げる場合には、
同じく、燃料流量制御部１６の制御によりラム燃焼室３
に供給する可燃ガスの量を減少させる。

【００３１】このとき、すべてのサーボモータ１３が作
動して、開放しているベント３ｂを閉塞する方向に回動
カバー１５を回動させ、図２に示すように、ダクト１２
とラム燃焼室３との連通状態を遮断して、燃焼ガスをラ
ムノズル１１からのみ噴出させるので、ラム燃焼室３の
内部圧力の低下が抑えられることとなる。

【００３２】そして、図５に示すように、適宜サーボモ
ータ１３（図示下側のサーボモータ１３）が、図外の姿
勢制御部からの指令により作動して、ベント３ｂを開放
する方向に回動カバー１５を回動させると、これにより
ラム燃焼室３と連通するダクト１２（図５下側のダクト
１２）のみに燃焼ガスが流出し、このダクト１２の補助
ノズル１２ａから高速で噴出するので、推力の方向が変
えられることとなる。

【００３３】したがって、このラムジェット１では、可
燃ガスの供給量の増減によって、ラム燃焼室３における
内部圧力のコントロールがなされることから、２次燃焼
によって推力を発生している間に空気取入管７に生じる
垂直衝撃波は、常時空気取入口７ａの内部側に位置する
こととなる。

【００３４】上記した実施例では、補助ノズル１２ａを
ラムノズル１１の外周に９０°間隔で配置したため、４
個の補助ノズル１２ａを全部使用したり、対向する２個
の補助ノズル１２ａを使用したりすることによって、推
力の方向が変わらないようにしてラム燃焼室３の内部圧
力の制御を行うことができると共に、１個ないしは互い
に隣接する２個の補助ノズル１２ａを選択的に使用する
ことにより、推力の方向を変えることも可能である。

【００３５】なお、この発明に係わるラムジェットの詳
細な構成は、上記した実施例に限定されるものではな
く、他の構成として、例えば、補助ノズルを円環状とし
て、ラムノズルの外周に同心に設けることも可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
ラムジェットでは、上記した構成としたから、燃料の供
給量の増加・減少に応じてラム燃焼室の内部圧力を制御
することが可能となって、垂直衝撃波の位置制御ができ
るため、常に高い圧力回復率が得られることとなり、し
たがって、常に満足のいく推力を発生することが可能で
あるという極めて優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるラムジェットの一実施例を示
すブースタ推進薬燃焼前の断面説明図である。

【図２】図１に示したラムジェットのブースタ推進薬燃
焼終了後のラムノズル部分において補助ノズル側とラム
燃焼室とが遮断されている状態の部分拡大断面説明図で
ある。

【図３】図２のラムノズルを後方から見た説明図であ
る。

【図４】図２に示したラムノズル部分において補助ノズ
ル側とラム燃焼室とが連通している状態の部分拡大断面
説明図である。

【図５】図２に示したラムノズル部分において推力の方
向を変えている状態の部分拡大断面説明図である。

【図６】従来のラムジェトを示す断面説明図である。

【図７】（ａ）図６に示したラムジェットの空気取入口
から垂直衝撃波が前に移動した状態の部分拡大断面説明
図である。 （ｂ）図６に示したラムジェットの空気取入口に垂直衝
撃波が位置している状態の部分拡大断面説明図である。 （ｃ）図６に示したラムジェットの空気取入口の内部側
に垂直衝撃波が位置している状態の部分拡大断面説明図
である。

【符号の説明】

１ ラムジェット ３ ラム燃焼室 ３ｂ ベント（圧力制御手段） ７ａ 空気取入口 １１ ラムノズル １２ａ 補助ノズル １３ サーボモータ（圧力制御手段） １５ 回動カバー（圧力制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気取入口と、前記空気取入口に連通し
   て当該空気取入口から導入される外部空気と燃料を混合
   して燃焼させるラム燃焼室と、前記ラム燃焼室内での燃
   焼により生じた燃焼ガスを噴出させるラムノズルを備え
   たラムジェットにおいて、前記ラムノズルの外周に補助
   ノズルを設けると共に、前記ラム燃焼室から前記補助ノ
   ズルへの燃焼ガスの流出量を調整して当該ラム燃焼室の
   内部圧力を制御する圧力制御手段を設けたことを特徴と
   するラムジェット。
2. 【請求項２】 補助ノズルをラムノズルの外周に９０°
   の間隔をもって配置した請求項１に記載のラムジェッ
   ト。