JPH0719119A - エアターボラムジェットエンジンの金属燃料燃焼方法 - Google Patents

エアターボラムジェットエンジンの金属燃料燃焼方法

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JPH0719119A
JPH0719119A JP16295093A JP16295093A JPH0719119A JP H0719119 A JPH0719119 A JP H0719119A JP 16295093 A JP16295093 A JP 16295093A JP 16295093 A JP16295093 A JP 16295093A JP H0719119 A JPH0719119 A JP H0719119A
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JP
Japan
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fuel
metal fuel
ramjet engine
turbo ramjet
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP16295093A
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English (en)
Inventor
Mitsuaki Usukinu
光明 薄衣
Shinji Takada
真司 高田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エアターボラムジェットエンジンの推力を大幅
に向上させる。 【構成】ボロンを数ミクロンから10ミクロン程度の微
細粒子とした金属燃料22は、供給装置20から送出さ
れ、ストラット14およびノーズコーン2内の管路を経
て、金属燃料噴出管27の噴出孔27aから、圧縮空気
と燃料ガスとを互いに混合するミキサー7の下流に噴出
される。噴出された金属燃料22は圧縮空気と燃料ガス
との混合流に乗って拡散されて燃焼室内で燃焼し、1k
gあたり14,000キロカロリーもの熱量を発生す
る。これにより、燃焼ガスはさらに加熱されて膨張し、
より高速のジェット噴流となって噴出するから極めて大
きな推力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エアターボラムジェッ
トエンジンに関し、より詳しくはその推力を向上させる
技術の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】ターボジェットとラムジェットのコンバ
インドサイクルとして、低亜音速から高マッハ数、低空
から高空までと幅広い飛行範囲で運用可能なエアターボ
ラムジェットエンジンが知られている。図4に模式的に
示すように、従来のエアターボラムジェットエンジン9
0は、円筒状のシュラウド1と、このシュラウド1の内
部に同軸に設けられた流線型状のセンタボディ2を有し
ている。そして、図示左側の空気取り入れ口3から吸い
込んだ空気を、低速時には圧縮機4により、また高速時
にはラム圧により圧縮するとともに、この圧縮された吸
い込み空気の流れAと、燃料ガス発生器20で発生した
燃料ガスの流れBとを、ミキサー9により混合し、燃焼
室11で燃焼させて図示右側の噴出孔12から噴出する
ようにされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のエ
アターボラムジェットエンジン90の推力を向上させる
ためには、より多量の燃料ガスをより高温で燃焼させる
必要があるが、従来から用いられているヒドラジンや液
体水素等の燃料ではその単位重量あたりの発熱量が高く
ないこともあり、その推力を大きく向上させることがで
きなかった。
【0004】そこで、本発明は上記のような現状に着眼
してなされたものであって、その推力を大幅に向上させ
ることができるエアターボラムジェットエンジンを提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明
の、金属燃料を、燃料ガスと吸い込み空気とを混合する
ミキサーの下流に拡散し、前記燃料ガスとともに燃焼室
内で燃焼させることを特徴とするエアターボラムジェッ
トエンジンの金属燃料燃焼方法によって達成される。
【0006】
【作用】金属燃料の単位重量あたり発熱量は、従来から
用いられているヒドラジン等の燃料に比較して大幅に高
いので、この金属燃料を燃焼させることにより燃焼温度
を向上させて高い推力を得ることができる。
【0007】
【実施例】本発明のエアターボラムジェットエンジンの
金属燃料燃焼方法を適用したエアターボラムジェットエ
ンジンの実施例について、図面に基づいて詳細に説明す
る。
【0008】実施例1 図1に示すように、本実施例1のエアターボラムジェッ
トエンジン100は、円筒状のシュラウド1と、このシ
ュラウド1の内側にストラット14・15により固定さ
れた流線型のセンタボディ2を有している。そして、こ
のセンタボディ2の内部には、圧縮機のロータ翼3を駆
動回転させる主軸16がベアリング11・12により前
記センタボディ2に対して回転自在に支持されている。
そして、この主軸16の内部には金属燃料噴出管27が
挿通されている。
【0009】また、前記シュラウド1の外部に設けられ
た燃料ガス発生器10から供給される燃料ガスが、前記
ストラット15の内部に設けられた燃料ガス通路15a
を通った後、マニホールド6の噴出孔6aから後方に噴
出するようにされている。
【0010】前記主軸16の大径部の外周にはタービン
翼5が設けられており、前記マニホールド6から噴出さ
れる燃料ガスの噴流を受けて主軸16を回転するように
されている。前記主軸16が回転すると、この主軸16
の先端に取り付けられた圧縮機のロータ翼3が回転さ
れ、前記シュラウド1に固定されたステータ翼4ととも
に吸い込み空気を圧縮する。そして、圧縮された吸い込
み空気と前記燃料ガスは、ミキサー7により互いに混合
された後、図示されない点火栓により着火されて燃焼室
9内で燃焼するようにされている。
【0011】次に、前記ミキサー7の下流に金属燃料粒
子を噴出させる金属燃料供給装置20について説明す
る。前記シュラウド1の外部に設けられた貯蔵タンク2
1には金属燃料22が蓄えられており、この金属燃料2
2は定量供給装置23により燃料配管26に送出される
ようになっている。また、この定量供給装置23の下流
には、金属燃料22と、加圧ガスタンク25から供給さ
れる燃料圧送用の高圧ガスとを混合するミキサー24が
設けられている。これにより、金属燃料22は高圧ガス
の流れに乗って燃料配管26から前記ストラット14お
よびノーズコーン2a内に設けられた燃料通路を通り、
前記金属燃料噴出管27に送られる。この金属燃料噴出
管27の後部端末には半径方向外側に向かって延びる複
数の分岐が設けられ、その先端に設けられた噴出孔27
aから金属燃料22を、前記ミキサー7の下流に噴出す
るようにされている。これにより、金属燃料22は、吸
い込み空気と燃料ガスとの混合気の流れに乗って燃焼室
に向かって拡散される。
【0012】前記金属燃料22は、本実施例1において
はボロンを数ミクロンから最大10ミクロン程度の大き
さの微細粒子としたものである。そして、このボロン燃
料は、従来燃料のヒドラジンが燃焼して発生する1kg
あたり約4,700キロカロリーの発熱量に対して、約
1800℃で燃焼して1kgあたり約14,000キロ
カロリーの発熱量を発生する。なお、本実施例1では、
金属燃料としてボロンを用いることとしたが、これに代
えて、例えばアルミニウム(同発熱量9,000キロカ
ロリー/kg)やベリリウム(同16,000キロカロ
リー/kg)等の金属を燃料として用いることとしても
良い。
【0013】前記ミキサー7の下流に噴出された金属燃
料22は、吸い込み空気と燃料ガスとの混合流に乗って
拡散され燃焼室9に向かう。この燃焼室9においては燃
料ガスが燃焼してその内部温度は最高2000℃にも達
するので、本実施例1で金属燃料として用いられている
ボロンは完全に燃焼し大量の熱量を発生する。これによ
り、燃焼ガスはさらに加熱されて膨張し、高速のジェッ
ト噴流となって後方に噴出するから極めて大きな推力を
得ることができる。
【0014】すなわち、本実施例1のエアターボラムジ
ェットエンジン100においては、燃焼して極めて高い
熱量を発生するボロンを微細粒子としたものを金属燃料
として用い、かつ圧縮された吸い込み空気と燃料ガスと
を互いに混合するミキサー7の下流に噴出し、この混合
ガスの流れに乗せて拡散するようにしたので、燃焼室9
内で確実に燃焼させて大きな推力を得ることができる。
また、金属燃料22を前記ミキサー7の下流に噴出させ
ることとしたので、圧縮機のロータ3やステータ4、も
しくはタービン5と接触してこれらを損傷させることが
ない。
【0015】実施例2 本発明の請求項2に記載した、金属燃料粒子を火炎保持
器の下流に拡散させることを特徴とするエアターボラム
ジェットエンジンの1実施例について、図2および図3
を用いて説明する。ここで、図2は、このエアターボラ
ムジェットエンジンを模式的に示す全体断面図、図3は
火炎保持器をその軸線に対して垂直に切断した断面図で
ある。
【0016】図2に示すように、本実施例2のエアター
ボラムジェットエンジン200においては、燃焼室9の
内部に設けられる複数の火炎保持器8が、シュラウド1
の内面から半径方向内側に向かって延びるように設けら
れている。そして、この火炎保持器8の下流側には、金
属燃料噴出管37がこの火炎保持器8と平行に設けられ
ており、その側部には噴出孔38が設けられている。さ
らに、この金属燃料噴出管37には、上述の実施例1で
用いた燃料供給装置20と同一の構造を有する燃料供給
装置30が接続されて、前記噴出孔38から金属燃料2
2を燃焼室9内に噴出するようにされている。これによ
り、前記燃料噴出孔38から噴出された金属燃料22
は、前記火炎保持器8によって生成される吸い込み空気
と燃料ガスとの混合流の乱流によって燃焼室9内に拡散
されて燃焼する。
【0017】すなわち、本実施例2のエアターボラムジ
ェットエンジン200においては、燃焼室9内に設けら
れる火炎保持器8を、シュラウド1の内面から半径方向
内側に向かって延びるようにするとともに、金属燃料噴
出管37を、この火炎保持器8の下流側に沿うように設
けた。これにより、金属燃料供給装置30からこの金属
燃料噴出管37に到る燃料の経路が短縮されて、このエ
アターボラムジェットエンジン200の構造を簡単にす
ることができるとともに、より一層重量を軽減すること
ができた。また、金属燃料22を火炎保持器8の下流に
噴出させることとしたので、金属燃料が火炎保持器8に
接触することがなく、したがって、火炎保持器8の耐久
性を向上させることができた。
【0018】
【発明の効果】本発明のエアターボラムジェットエンジ
ンは、燃料ガスと吸い込み空気とを混合するミキサーの
下流に拡散した金属燃料を、前記燃料ガスとともに燃焼
室内で燃焼させることとしたので、以下のような優れた
効果が得られた。すなわち、金属燃料は燃焼すると従来
のヒドラジン等の燃料に比較して大幅に高い熱量を発生
するから、燃焼ガスは加熱されて膨張し、より高速のジ
ェット噴流となって後方に噴出して極めて大きな推力を
得ることができる。したがって、本発明の金属燃料の燃
焼方法を適用したエアターボラムジェットエンジンは、
小型軽量でありながら高い推力を得ることができ、例え
ば無人偵察機や標的機のような高速飛翔体、もしくは宇
宙往還機等に最適なエンジンとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例1のエアターボラムジェッ
トエンジンを示す全体断面図である。
【図2】本発明に係る実施例2のエアターボラムジェッ
トエンジンを模式的に示す全体断面図である。
【図3】実施例2の金属燃料噴出管から噴出されて拡散
する金属燃料を示す説明図である。
【図4】従来のエアターボラムジェットエンジンを模式
的に示す全体断面図である。
【符号の説明】
1 シュラウド 2 センタボディ 2a ノーズコーン 3 ロータ翼 4 ステータ翼 5 タービン 6 燃料ガスマニホールド 7 ミキサー 8 保炎器 9 燃焼室 10 燃料ガス発生器 11 ベアリング 12 ベアリング 13 ハウジング 14 ストラット 14a 金属燃料供給通路 15 ストラット 16 主軸 20 金属燃料供給装置 21 金属燃料貯蔵タンク 22 金属燃料 23 定量供給装置 24 ミキサー 25 加圧流体タンク 26 金属燃料配管 27 金属燃料配管 28 金属燃料噴出孔 30 金属燃料供給装置 31 金属燃料貯蔵タンク 32 金属燃料 33 定量供給装置 34 ミキサー 35 加圧流体タンク 36 金属燃料配管 37 金属燃料噴出管 38 金属燃料噴出孔 90 従来のエアターボラムジェットエンジン 100 実施例1のエアターボラムジェットエンジン 200 実施例2のエアターボラムジェットエンジン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属燃料を、燃料ガスと吸い込み空気とを
    混合するミキサーの下流に拡散し、前記燃料ガスととも
    に燃焼室内で燃焼させることを特徴とするエアターボラ
    ムジェットエンジンの金属燃料燃焼方法。
  2. 【請求項2】前記金属燃料を火炎保持器の下流に拡散す
    ることを特徴とする請求項1に記載のエアターボラムジ
    ェットエンジンにおける金属燃料燃焼方法。
JP16295093A 1993-06-30 1993-06-30 エアターボラムジェットエンジンの金属燃料燃焼方法 Withdrawn JPH0719119A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104863751A (zh) * 2015-03-27 2015-08-26 冯志新 环形喷气式双转子涡扇航空发动机
WO2017075717A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 1589549 Alberta Ltd. Precooled air breathing engine
CN108791792A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 西南科技大学 一种水反应金属燃料旋流冲压船舶推进系统
CN114109651A (zh) * 2021-11-09 2022-03-01 宁波天擎航天科技有限公司 一种固态燃料火箭组合冲压发动机

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Effective date: 20000905