JPH07217499A - タービンエンジン - Google Patents
タービンエンジンInfo
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- JPH07217499A JPH07217499A JP2638094A JP2638094A JPH07217499A JP H07217499 A JPH07217499 A JP H07217499A JP 2638094 A JP2638094 A JP 2638094A JP 2638094 A JP2638094 A JP 2638094A JP H07217499 A JPH07217499 A JP H07217499A
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- Japan
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- fuel
- turbine
- combustion
- turbine engine
- air
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＮＯX の発生を抑制することができると共
に、タービンブレードの腐食を防止することができる高
性能タービンエンジンを提供する。 【構成】 空気を圧縮する圧縮機５と、圧縮された空気
との当量比が１を越える供給量で燃料を供給する燃料供
給手段を備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて燃焼
させる燃焼器６と、上記燃焼器６からの排出ガスにより
圧縮機５を作動させる圧縮機タービン９と、上記排出ガ
ス中に存在する燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ１
２とを有している。
に、タービンブレードの腐食を防止することができる高
性能タービンエンジンを提供する。 【構成】 空気を圧縮する圧縮機５と、圧縮された空気
との当量比が１を越える供給量で燃料を供給する燃料供
給手段を備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて燃焼
させる燃焼器６と、上記燃焼器６からの排出ガスにより
圧縮機５を作動させる圧縮機タービン９と、上記排出ガ
ス中に存在する燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ１
２とを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機等の輸送機に使
用されるタービンエンジンに関するものである。
用されるタービンエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のタービンエンジンには、ターボジ
ェットエンジンやターボファンエンジン、ターボプロッ
プエンジン等の各種の機種が存在しており（図３〜図
５）、いずれのタービンエンジンにも、ディフューザ、
圧縮機、燃焼器、およびタービン・排気ノズルが備えら
れている。
ェットエンジンやターボファンエンジン、ターボプロッ
プエンジン等の各種の機種が存在しており（図３〜図
５）、いずれのタービンエンジンにも、ディフューザ、
圧縮機、燃焼器、およびタービン・排気ノズルが備えら
れている。
【０００３】上記のタービンエンジンは、エンジン本体
と燃料とを合計した重量の単位重量当たりの推力を増大
させることが望まれており、この推力の増大は、特に、
航空機において切望されている。タービンエンジンの推
力は、燃焼器における燃料の燃焼温度を上昇させて熱効
率を高めることにより増大させることが可能であるが、
燃焼温度とタービンの入口ガス温度とが略等しいため、
タービンブレードの耐熱性および比強度が推力の増大を
制限させることになっている。
と燃料とを合計した重量の単位重量当たりの推力を増大
させることが望まれており、この推力の増大は、特に、
航空機において切望されている。タービンエンジンの推
力は、燃焼器における燃料の燃焼温度を上昇させて熱効
率を高めることにより増大させることが可能であるが、
燃焼温度とタービンの入口ガス温度とが略等しいため、
タービンブレードの耐熱性および比強度が推力の増大を
制限させることになっている。
【０００４】そこで、タービンエンジンには、高温で高
い比強度を有し、且つ、高い耐熱性を有するように開発
されたタービンブレードが用いられるようになってい
る。具体的には、耐熱合金のゲータライジングと称され
る一方向凝固翼や、単結晶ブレード、セラミックタービ
ンブレード、セラミックコーティング付きＣＣコンポジ
ット製ブレード等が用いられるようになっている。
い比強度を有し、且つ、高い耐熱性を有するように開発
されたタービンブレードが用いられるようになってい
る。具体的には、耐熱合金のゲータライジングと称され
る一方向凝固翼や、単結晶ブレード、セラミックタービ
ンブレード、セラミックコーティング付きＣＣコンポジ
ット製ブレード等が用いられるようになっている。
【０００５】また、１９６０年代以降は、タービンブレ
ードを空気や蒸気で冷却することによって、タービンブ
レードの耐熱温度よりも高い入口ガス温度でも運転でき
るタービンエンジンが開発されている。そして、これら
のタービンブレードおよび機構を備えたタービンエンジ
ンは、さらに推力を増大させるためには、排気ガス中に
燃料を噴射して燃焼させるアフターバーナを排気ノズル
の後段に備えるようになっている。
ードを空気や蒸気で冷却することによって、タービンブ
レードの耐熱温度よりも高い入口ガス温度でも運転でき
るタービンエンジンが開発されている。そして、これら
のタービンブレードおよび機構を備えたタービンエンジ
ンは、さらに推力を増大させるためには、排気ガス中に
燃料を噴射して燃焼させるアフターバーナを排気ノズル
の後段に備えるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタービンエンジンでは、燃焼器の排ガス中の高濃度
の酸素と水蒸気とが超合金やＣＣコンポジット製のター
ビンブレードを腐食するという問題がある。特に、ＣＣ
コンポジット製のタービンブレードは、高温においても
比強度が低下しないため、高い熱効率による推力の増大
にとって最も好適なものであるが、上記の排ガス中の高
濃度の酸素と水蒸気とにより腐食するため、セラミック
コーティングを施すことが必要になっている。従って、
この場合には、ＣＣコンポジット自体の耐熱性よりも低
い耐熱性のセラミックに対応させてタービンの入口ガス
温度（１５００℃程度）を設定しなければならないた
め、高い熱効率による大きな推力を充分に得ることがで
きない。
来のタービンエンジンでは、燃焼器の排ガス中の高濃度
の酸素と水蒸気とが超合金やＣＣコンポジット製のター
ビンブレードを腐食するという問題がある。特に、ＣＣ
コンポジット製のタービンブレードは、高温においても
比強度が低下しないため、高い熱効率による推力の増大
にとって最も好適なものであるが、上記の排ガス中の高
濃度の酸素と水蒸気とにより腐食するため、セラミック
コーティングを施すことが必要になっている。従って、
この場合には、ＣＣコンポジット自体の耐熱性よりも低
い耐熱性のセラミックに対応させてタービンの入口ガス
温度（１５００℃程度）を設定しなければならないた
め、高い熱効率による大きな推力を充分に得ることがで
きない。
【０００７】また、上記従来のタービンエンジンでは、
アフターバーナが排出ガス中に燃料を噴射して燃焼させ
るようになっているため、アフターバーニング後の高温
ガスジェット中に大気汚染の要因となるＮＯX が大量に
発生するという問題もある。
アフターバーナが排出ガス中に燃料を噴射して燃焼させ
るようになっているため、アフターバーニング後の高温
ガスジェット中に大気汚染の要因となるＮＯX が大量に
発生するという問題もある。
【０００８】従って、本発明においては、ＮＯX の発生
を抑制することができると共に、タービンブレードの腐
食を防止することができるタービンエンジンを提供する
ことを第１の目的とし、高い熱効率により大きな推力を
得ることができるタービンエンジンを提供することを第
２の目的としている。
を抑制することができると共に、タービンブレードの腐
食を防止することができるタービンエンジンを提供する
ことを第１の目的とし、高い熱効率により大きな推力を
得ることができるタービンエンジンを提供することを第
２の目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、空気を圧縮する圧縮手段と、圧縮された空気との当
量比が１以上の供給量で燃料を供給する燃料供給手段を
備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて燃焼させる燃
焼手段と、上記燃焼手段からの排出ガスにより上記圧縮
手段を作動させるタービン手段と、上記排出ガス中に存
在する燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ手段とを有
していることを特徴としている。
に、空気を圧縮する圧縮手段と、圧縮された空気との当
量比が１以上の供給量で燃料を供給する燃料供給手段を
備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて燃焼させる燃
焼手段と、上記燃焼手段からの排出ガスにより上記圧縮
手段を作動させるタービン手段と、上記排出ガス中に存
在する燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ手段とを有
していることを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記の構成によれば、タービンエンジンは、圧
縮された空気が有する酸素に対して過剰な燃料を供給す
ることによって、酸素が完全に消費され、且つ、燃焼に
より発生する水が水素に転換された還元ガスを排出ガス
としてタービン手段に供給させることが可能になってい
ることから、排出ガス中の酸素および水によるタービン
手段の腐食を防止することが可能になっている。これに
より、腐食性を有するＣＣコンポジット等の高い耐熱性
の材料を用いてタービン手段を形成することができるた
め、高い熱効率により大きな推力を得ることができるよ
うになっている。
縮された空気が有する酸素に対して過剰な燃料を供給す
ることによって、酸素が完全に消費され、且つ、燃焼に
より発生する水が水素に転換された還元ガスを排出ガス
としてタービン手段に供給させることが可能になってい
ることから、排出ガス中の酸素および水によるタービン
手段の腐食を防止することが可能になっている。これに
より、腐食性を有するＣＣコンポジット等の高い耐熱性
の材料を用いてタービン手段を形成することができるた
め、高い熱効率により大きな推力を得ることができるよ
うになっている。
【００１１】また、アフターバーナ手段における燃焼に
用いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭
素および水素であるため、比較的に低カロリー燃料を用
いたアフターバーナ手段となり、結果として、大気汚染
の要因となるＮＯX の発生を減少させることができるよ
うになっている。
用いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭
素および水素であるため、比較的に低カロリー燃料を用
いたアフターバーナ手段となり、結果として、大気汚染
の要因となるＮＯX の発生を減少させることができるよ
うになっている。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図１および図２を用いて
説明する。本実施例に係るタービンエンジンは、アフタ
ーバーナ付きのターボファンエンジンであり、図１に示
すように、円筒形状に形成された外周隔壁１を有してい
る。外周隔壁１の図中左側である空気吸入口１ａには、
空気を矢符方向に進行させるディフューザとなるファン
２が回転自在に設けられている。このファン２の回転中
心には、ファン用回転軸３の一端が固設されており、フ
ァン用回転軸３の他端には、ＣＣコンポジット製ブレー
ドを備えたファンタービン４が固設されている。そし
て、このファンタービン４は、ファン用回転軸３を介し
てファン２を回転させるようになっている。尚、ＣＣコ
ンポジットとは、炭素繊維を強化材とし、ピッチや樹脂
の炭化層、ＣＶＤ炭素をマトリックス材とした複合構造
体のことである。
説明する。本実施例に係るタービンエンジンは、アフタ
ーバーナ付きのターボファンエンジンであり、図１に示
すように、円筒形状に形成された外周隔壁１を有してい
る。外周隔壁１の図中左側である空気吸入口１ａには、
空気を矢符方向に進行させるディフューザとなるファン
２が回転自在に設けられている。このファン２の回転中
心には、ファン用回転軸３の一端が固設されており、フ
ァン用回転軸３の他端には、ＣＣコンポジット製ブレー
ドを備えたファンタービン４が固設されている。そし
て、このファンタービン４は、ファン用回転軸３を介し
てファン２を回転させるようになっている。尚、ＣＣコ
ンポジットとは、炭素繊維を強化材とし、ピッチや樹脂
の炭化層、ＣＶＤ炭素をマトリックス材とした複合構造
体のことである。
【００１３】上記のファン２とファンタービン４との間
には、圧縮機５と燃焼器６…とＣＣコンポジット製ブレ
ードを備えた圧縮機タービン９とがファン２側からこの
順に配設されている。圧縮機５と圧縮機タービン９と
は、ファン用回転軸３を遊嵌した中空状の圧縮機用回転
軸８を介して接続されており、圧縮機タービン９は、こ
の圧縮機用回転軸８を介して圧縮機５を回転させるよう
になっている。
には、圧縮機５と燃焼器６…とＣＣコンポジット製ブレ
ードを備えた圧縮機タービン９とがファン２側からこの
順に配設されている。圧縮機５と圧縮機タービン９と
は、ファン用回転軸３を遊嵌した中空状の圧縮機用回転
軸８を介して接続されており、圧縮機タービン９は、こ
の圧縮機用回転軸８を介して圧縮機５を回転させるよう
になっている。
【００１４】尚、上記の圧縮機タービン９およびファン
タービン４は、ＣＣコンポジット製ブレードを備えてい
るが、これに限定されることはなく、例えば一方向凝固
翼や、単結晶ブレード、セラミックタービンブレード、
セラミックコーティング付きＣＣコンポジット製ブレー
ドであっても良い。
タービン４は、ＣＣコンポジット製ブレードを備えてい
るが、これに限定されることはなく、例えば一方向凝固
翼や、単結晶ブレード、セラミックタービンブレード、
セラミックコーティング付きＣＣコンポジット製ブレー
ドであっても良い。
【００１５】また、上記の圧縮機タービン９と圧縮機５
との間に配置された燃焼器６…は、ファン用回転軸３の
周囲に複数設けられている。各燃焼器６…には、燃焼隔
壁６ａ内にガソリンや灯油等の燃料を供給する燃料供給
手段が設けられている。燃料供給手段は、燃焼器６…に
供給される空気の酸素（O2）との当量比が１以上となる
ように燃料の供給量を調整するようになっている。
との間に配置された燃焼器６…は、ファン用回転軸３の
周囲に複数設けられている。各燃焼器６…には、燃焼隔
壁６ａ内にガソリンや灯油等の燃料を供給する燃料供給
手段が設けられている。燃料供給手段は、燃焼器６…に
供給される空気の酸素（O2）との当量比が１以上となる
ように燃料の供給量を調整するようになっている。
【００１６】これにより、燃焼器６…は、過剰な燃料の
燃焼により空気の酸素（O2）を略完全に消費し、さら
に、燃焼により発生する燃焼ガス（二酸化炭素（CO2)、
水（H2O)、窒素（N2) ）中の水（H2O)を水素（H2) に転
換させることによって、酸素（O2) を殆ど含まない還元
ガスを排出ガスとして圧縮機タービン９に排出するよう
になっている。尚、燃焼器６…には、ガス化性能を向上
させるように、水蒸気等のガスを供給するガス供給手段
が設けられていても良い。
燃焼により空気の酸素（O2）を略完全に消費し、さら
に、燃焼により発生する燃焼ガス（二酸化炭素（CO2)、
水（H2O)、窒素（N2) ）中の水（H2O)を水素（H2) に転
換させることによって、酸素（O2) を殆ど含まない還元
ガスを排出ガスとして圧縮機タービン９に排出するよう
になっている。尚、燃焼器６…には、ガス化性能を向上
させるように、水蒸気等のガスを供給するガス供給手段
が設けられていても良い。
【００１７】上記の燃料供給手段を具体的に説明する
と、燃料供給手段は、燃焼隔壁６ａ内の圧縮された空気
中に燃料を噴射する一次燃料噴射器７ａと二次燃料噴射
器７ｂとからなっている。一次燃料噴射器７ａは、開口
部が燃焼隔壁６ａの空気流入口側の中心部に位置するよ
うに配設されており、一次燃料噴射器７ａによる燃料の
一次供給量は、当量比が１未満に設定されている。
と、燃料供給手段は、燃焼隔壁６ａ内の圧縮された空気
中に燃料を噴射する一次燃料噴射器７ａと二次燃料噴射
器７ｂとからなっている。一次燃料噴射器７ａは、開口
部が燃焼隔壁６ａの空気流入口側の中心部に位置するよ
うに配設されており、一次燃料噴射器７ａによる燃料の
一次供給量は、当量比が１未満に設定されている。
【００１８】一方、二次燃料噴射器７ｂは、一次燃料噴
射器７ａの燃料が燃焼したときに燃料を供給するよう
に、開口部が燃焼隔壁６ａ内の側面部に配設されてお
り、二次燃料噴射器７ｂによる燃料の二次供給量は、一
次供給量と二次供給量とを合計した全体当量比が１以上
に設定されている。そして、二次燃料噴射器７ｂは、一
次燃料噴射器７ａからの燃料が燃焼により発生する二酸
化炭素（CO2)と水（H2O)と窒素（N2) とを主成分とする
高温の燃焼ガスに、全体当量比が１以上の燃料を供給す
ることによって、水（H2O)を水素（H2) に転換させるよ
うになっていると共に、残存する酸素（O2) を消費さ
せ、さらに、ススの発生を低減させるようになってい
る。
射器７ａの燃料が燃焼したときに燃料を供給するよう
に、開口部が燃焼隔壁６ａ内の側面部に配設されてお
り、二次燃料噴射器７ｂによる燃料の二次供給量は、一
次供給量と二次供給量とを合計した全体当量比が１以上
に設定されている。そして、二次燃料噴射器７ｂは、一
次燃料噴射器７ａからの燃料が燃焼により発生する二酸
化炭素（CO2)と水（H2O)と窒素（N2) とを主成分とする
高温の燃焼ガスに、全体当量比が１以上の燃料を供給す
ることによって、水（H2O)を水素（H2) に転換させるよ
うになっていると共に、残存する酸素（O2) を消費さ
せ、さらに、ススの発生を低減させるようになってい
る。
【００１９】尚、燃料供給手段は、一次燃料噴射器７ａ
のみからなっていても良いし、二次燃料噴射器７ｂを複
数有し、燃焼隔壁６ａ内の温度分布や燃料の供給量の増
減に対応させてススの発生が最も少なくなるように二次
燃料噴射器７ｂの噴射分布や噴射位置を調整するように
なっていても良い。
のみからなっていても良いし、二次燃料噴射器７ｂを複
数有し、燃焼隔壁６ａ内の温度分布や燃料の供給量の増
減に対応させてススの発生が最も少なくなるように二次
燃料噴射器７ｂの噴射分布や噴射位置を調整するように
なっていても良い。
【００２０】上記の燃焼器６…と、燃焼器６…から排出
される還元ガスにより回転する圧縮機タービン９および
ファンタービン４と、圧縮機タービン９により回転駆動
される圧縮機５とは、内周隔壁１０内に収容されてお
り、内周隔壁１０と外周隔壁１とは、一次バイパス部１
１を形成するようになっている。一次バイパス部１１に
は、ファン２からの空気を一次バイパス部１１に流入さ
せるファンノズル１３がファン２側である前方に設けら
れている一方、アフターバーナ１２がファンタービン４
の配設位置よりも後方となるように設けられている。
される還元ガスにより回転する圧縮機タービン９および
ファンタービン４と、圧縮機タービン９により回転駆動
される圧縮機５とは、内周隔壁１０内に収容されてお
り、内周隔壁１０と外周隔壁１とは、一次バイパス部１
１を形成するようになっている。一次バイパス部１１に
は、ファン２からの空気を一次バイパス部１１に流入さ
せるファンノズル１３がファン２側である前方に設けら
れている一方、アフターバーナ１２がファンタービン４
の配設位置よりも後方となるように設けられている。
【００２１】上記のアフターバーナ１２は、内周隔壁１
０に形成されたアフターバーニング用空気流入孔１２ａ
…を有しており、アフターバーニング用空気流入孔１２
ａ…を介して一次バイパス部１１の空気を排出ガス中に
供給し、排出ガス中の燃焼物質（一酸化炭素（CO) 、水
素(H2)）を燃焼させるようになっている。これにより、
排出ガス中に予め存在する燃焼物質が比較的に低カロリ
ーの燃料であるため、アフターバーニング後の高温ガス
ジェット中のＮＯX の発生量が減少したものになってい
る。
０に形成されたアフターバーニング用空気流入孔１２ａ
…を有しており、アフターバーニング用空気流入孔１２
ａ…を介して一次バイパス部１１の空気を排出ガス中に
供給し、排出ガス中の燃焼物質（一酸化炭素（CO) 、水
素(H2)）を燃焼させるようになっている。これにより、
排出ガス中に予め存在する燃焼物質が比較的に低カロリ
ーの燃料であるため、アフターバーニング後の高温ガス
ジェット中のＮＯX の発生量が減少したものになってい
る。
【００２２】尚、上記のアフターバーナ１２は、図示し
ないアフターバーニング用燃料供給手段を有することに
よって、排出ガス中の燃焼物質が少ない場合に新たに燃
料を追加供給するようになっていても良い。そして、こ
の場合でも、追加供給する燃料が最小限で良いため、高
温ガスジェット中のＮＯX の発生量が減少したものにな
っている。
ないアフターバーニング用燃料供給手段を有することに
よって、排出ガス中の燃焼物質が少ない場合に新たに燃
料を追加供給するようになっていても良い。そして、こ
の場合でも、追加供給する燃料が最小限で良いため、高
温ガスジェット中のＮＯX の発生量が減少したものにな
っている。
【００２３】上記の構成において、タービンエンジンの
動作について説明する。ファン２の回転により空気が外
周隔壁１内に取り込まれると、この空気の例えば２０％
が一次バイパス部１１に流入することになる一方、例え
ば８０％が内周隔壁１０内に流入することになる。内周
隔壁１０に流入した空気は、圧縮機５により圧縮された
後、燃焼器６…に供給されることになり、一次燃料噴射
器７ａからの燃料と混合されて燃料の燃焼に用いられる
ことになる。
動作について説明する。ファン２の回転により空気が外
周隔壁１内に取り込まれると、この空気の例えば２０％
が一次バイパス部１１に流入することになる一方、例え
ば８０％が内周隔壁１０内に流入することになる。内周
隔壁１０に流入した空気は、圧縮機５により圧縮された
後、燃焼器６…に供給されることになり、一次燃料噴射
器７ａからの燃料と混合されて燃料の燃焼に用いられる
ことになる。
【００２４】上記の燃料の燃焼によって、二酸化炭素
（CO2)と水（H2O)と窒素（N2) とを主成分とする高温の
燃焼ガスが発生することになる。この際、一次燃料噴射
器７ａによる燃料の一次供給量は、当量比が１未満に設
定されているため、燃焼ガスには、空気の酸素（O2) が
残存することになる。
（CO2)と水（H2O)と窒素（N2) とを主成分とする高温の
燃焼ガスが発生することになる。この際、一次燃料噴射
器７ａによる燃料の一次供給量は、当量比が１未満に設
定されているため、燃焼ガスには、空気の酸素（O2) が
残存することになる。
【００２５】この後、全体当量比が１以上に設定された
二次供給量の燃料が上記の燃焼ガスに対して供給される
ことになる。そして、この燃料が燃焼することによっ
て、燃焼ガス中に残存する酸素（O2) が消費され、水
（H2O)が水素（H2) に転換され、さらに、ススの発生が
低減された還元ガスが生成されることになる。
二次供給量の燃料が上記の燃焼ガスに対して供給される
ことになる。そして、この燃料が燃焼することによっ
て、燃焼ガス中に残存する酸素（O2) が消費され、水
（H2O)が水素（H2) に転換され、さらに、ススの発生が
低減された還元ガスが生成されることになる。
【００２６】上記の還元ガスは、排出ガスとして燃焼器
６…から圧縮機タービン９およびファンタービン４に排
出されることになり、圧縮機タービン９およびファンタ
ービン４を回転させることになる。この際、圧縮機ター
ビン９およびファンタービン４は、ＣＣコンポジット製
ブレードを備えていることをねらっているが、その場合
でも還元ガス中の酸素（O2) および水（H2O)が極めて低
減された状態になっているため、腐食することが少な
い。従って、燃焼器６…は、ＣＣコンポジットの耐熱温
度に対応した温度（例えば１６００℃）でもって還元ガ
スを排出することになる。
６…から圧縮機タービン９およびファンタービン４に排
出されることになり、圧縮機タービン９およびファンタ
ービン４を回転させることになる。この際、圧縮機ター
ビン９およびファンタービン４は、ＣＣコンポジット製
ブレードを備えていることをねらっているが、その場合
でも還元ガス中の酸素（O2) および水（H2O)が極めて低
減された状態になっているため、腐食することが少な
い。従って、燃焼器６…は、ＣＣコンポジットの耐熱温
度に対応した温度（例えば１６００℃）でもって還元ガ
スを排出することになる。
【００２７】圧縮機タービン９およびファンタービン４
を回転させた還元ガスは、内周隔壁１０の後方に排出さ
れることになる。そして、還元ガスがアフターバーナ１
２の配設位置に到達したときに、一次バイパス部１１を
介して送出された空気がアフターバーニング用空気流入
孔１２ａ…から供給されることによって、還元ガスの主
成分である一酸化炭素（CO) および水素(H2)が燃焼物質
としてアフターバーナ１２の燃料として用いられ、この
アフターバーナ１２によるアフターバーニングにより強
力な推力が得られることになる。
を回転させた還元ガスは、内周隔壁１０の後方に排出さ
れることになる。そして、還元ガスがアフターバーナ１
２の配設位置に到達したときに、一次バイパス部１１を
介して送出された空気がアフターバーニング用空気流入
孔１２ａ…から供給されることによって、還元ガスの主
成分である一酸化炭素（CO) および水素(H2)が燃焼物質
としてアフターバーナ１２の燃料として用いられ、この
アフターバーナ１２によるアフターバーニングにより強
力な推力が得られることになる。
【００２８】このように、本実施例のタービンエンジン
は、空気を圧縮する圧縮手段（圧縮機５）と、圧縮され
た空気との当量比が１以上の供給量で燃料を供給する燃
料供給手段を備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて
燃焼させる燃焼手段（燃焼器６）と、上記燃焼手段から
の排出ガスにより上記圧縮手段を作動させるタービン手
段（圧縮機タービン９）と、上記排出ガス中に存在する
燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ手段（アフターバ
ーナ１２）とを有していることを第１の特徴としてい
る。
は、空気を圧縮する圧縮手段（圧縮機５）と、圧縮され
た空気との当量比が１以上の供給量で燃料を供給する燃
料供給手段を備え、上記燃料を圧縮された空気を用いて
燃焼させる燃焼手段（燃焼器６）と、上記燃焼手段から
の排出ガスにより上記圧縮手段を作動させるタービン手
段（圧縮機タービン９）と、上記排出ガス中に存在する
燃焼物質を燃焼させるアフターバーナ手段（アフターバ
ーナ１２）とを有していることを第１の特徴としてい
る。
【００２９】これにより、タービンエンジンは、圧縮さ
れた空気が有する酸素に対して過剰な燃料を供給するこ
とによって、酸素が略完全に消費され、且つ、燃焼によ
り発生する水が水素に転換された還元ガスを排出ガスと
してタービン手段に供給させることが可能になっている
ことから、排出ガス中の酸素および水によるタービン手
段の腐食を防止することが可能になっている。従って、
腐食性を有するＣＣコンポジット等の高い耐熱性の材料
を用いてタービン手段を形成することができるため、高
い熱効率により大きな推力を得ることができるようにな
っている。
れた空気が有する酸素に対して過剰な燃料を供給するこ
とによって、酸素が略完全に消費され、且つ、燃焼によ
り発生する水が水素に転換された還元ガスを排出ガスと
してタービン手段に供給させることが可能になっている
ことから、排出ガス中の酸素および水によるタービン手
段の腐食を防止することが可能になっている。従って、
腐食性を有するＣＣコンポジット等の高い耐熱性の材料
を用いてタービン手段を形成することができるため、高
い熱効率により大きな推力を得ることができるようにな
っている。
【００３０】また、アフターバーナ手段における燃焼に
用いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭
素（CO) および水素(H2)であるため、比較的に低カロリ
ー燃料を用いたアフターバーニングを行うことになり、
結果として、大気汚染の要因となるＮＯX の発生を減少
させることができるようになっている。
用いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭
素（CO) および水素(H2)であるため、比較的に低カロリ
ー燃料を用いたアフターバーニングを行うことになり、
結果として、大気汚染の要因となるＮＯX の発生を減少
させることができるようになっている。
【００３１】さらに、タービンエンジンは、上記のター
ビン手段がＣＣコンポジット製ブレードを備えてること
ができることを第２の特徴としている。これにより、Ｃ
Ｃコンポジットの耐熱温度に対応した温度でもって還元
ガスからなる排出ガスをタービン手段に供給することが
できるため、高い熱効率により大きな推力を得ることが
できるようになっている。
ビン手段がＣＣコンポジット製ブレードを備えてること
ができることを第２の特徴としている。これにより、Ｃ
Ｃコンポジットの耐熱温度に対応した温度でもって還元
ガスからなる排出ガスをタービン手段に供給することが
できるため、高い熱効率により大きな推力を得ることが
できるようになっている。
【００３２】さらに、上記のタービンエンジンの燃料供
給手段は、一次燃料噴射器７ａと二次燃料噴射器７ｂと
を有しており、一次燃料噴射器７ａは、当量比が１未満
の一次供給量で燃料を供給するようになっており、二次
燃料噴射器７ｂは、一次燃料噴射器７ａからの燃料が燃
焼したときに、全体当量比が１以上に設定された二次供
給量で燃料を供給するようになっていることを第３の特
徴としている。これにより、一次燃料噴射器７ａの燃料
が燃焼されて高温となった燃焼ガス中に、二次燃料噴射
器７ｂから燃料が供給されて燃焼するため、ススの発生
を防止することが可能になっている。
給手段は、一次燃料噴射器７ａと二次燃料噴射器７ｂと
を有しており、一次燃料噴射器７ａは、当量比が１未満
の一次供給量で燃料を供給するようになっており、二次
燃料噴射器７ｂは、一次燃料噴射器７ａからの燃料が燃
焼したときに、全体当量比が１以上に設定された二次供
給量で燃料を供給するようになっていることを第３の特
徴としている。これにより、一次燃料噴射器７ａの燃料
が燃焼されて高温となった燃焼ガス中に、二次燃料噴射
器７ｂから燃料が供給されて燃焼するため、ススの発生
を防止することが可能になっている。
【００３３】尚、本実施例のタービンエンジンは、単位
重量当たりの推力が大きい一方、単位投入エネルギー当
たりの推力が小さいため、戦闘機やミサイル等の軍用の
輸送機に適している。そこで、自動車や列車等の民間の
輸送機に適したものとなるように単位投入エネルギー当
たりの推力を増大させるには、本実施例のタービンエン
ジンに下記の構成を追加すれば良い。
重量当たりの推力が大きい一方、単位投入エネルギー当
たりの推力が小さいため、戦闘機やミサイル等の軍用の
輸送機に適している。そこで、自動車や列車等の民間の
輸送機に適したものとなるように単位投入エネルギー当
たりの推力を増大させるには、本実施例のタービンエン
ジンに下記の構成を追加すれば良い。
【００３４】即ち、図２に示すように、アフターバーニ
ング後の高温ガスジェットの外周に空気を流すように、
外周隔壁１の外周に最外周隔壁１４を設け、この最外周
隔壁１４と外周隔壁１とで二次バイパス部１５を形成し
た構成を採用すると良い。そして、この構成の場合に
は、二次バイパス部１５を通過する空気がアフターバー
ニング後の高温ガスジェットに流れることによって、単
位投入エネルギー当たりの推力を増大させることが可能
になる。
ング後の高温ガスジェットの外周に空気を流すように、
外周隔壁１の外周に最外周隔壁１４を設け、この最外周
隔壁１４と外周隔壁１とで二次バイパス部１５を形成し
た構成を採用すると良い。そして、この構成の場合に
は、二次バイパス部１５を通過する空気がアフターバー
ニング後の高温ガスジェットに流れることによって、単
位投入エネルギー当たりの推力を増大させることが可能
になる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、以上のように、空気を圧縮す
る圧縮手段と、圧縮された空気との当量比が１以上の供
給量で燃料を供給する燃料供給手段を備え、上記燃料を
圧縮された空気を用いて燃焼させる燃焼手段と、上記燃
焼手段からの排出ガスにより上記圧縮手段を作動させる
タービン手段と、上記排出ガス中に残存する燃料に空気
を供給して燃焼させるアフターバーナ手段とを有してい
る構成である。
る圧縮手段と、圧縮された空気との当量比が１以上の供
給量で燃料を供給する燃料供給手段を備え、上記燃料を
圧縮された空気を用いて燃焼させる燃焼手段と、上記燃
焼手段からの排出ガスにより上記圧縮手段を作動させる
タービン手段と、上記排出ガス中に残存する燃料に空気
を供給して燃焼させるアフターバーナ手段とを有してい
る構成である。
【００３６】これにより、圧縮された空気が有する酸素
に対して過剰な燃料を供給することによって、酸素が完
全に消費され、且つ、燃焼により発生する水が水素に転
換された還元ガスを、排出ガスとしてタービン手段に供
給させることが可能になることから、タービン手段の排
出ガス中の酸素および水による腐食を防止することがで
きる。よって、腐食性を有するＣＣコンポジット等の高
い耐熱性の材料を用いてタービン手段を形成することが
できるため、高い熱効率により大きな推力を得ることが
できる。
に対して過剰な燃料を供給することによって、酸素が完
全に消費され、且つ、燃焼により発生する水が水素に転
換された還元ガスを、排出ガスとしてタービン手段に供
給させることが可能になることから、タービン手段の排
出ガス中の酸素および水による腐食を防止することがで
きる。よって、腐食性を有するＣＣコンポジット等の高
い耐熱性の材料を用いてタービン手段を形成することが
できるため、高い熱効率により大きな推力を得ることが
できる。
【００３７】さらに、アフターバーナにおける燃焼に用
いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭素
および水素であるため、比較的に低カロリー燃料を用い
たアフターバーナとなることから、大気汚染の要因とな
るＮＯX の発生を減少させることができるという効果を
奏する。
いられる燃焼物質が還元ガスの主成分である一酸化炭素
および水素であるため、比較的に低カロリー燃料を用い
たアフターバーナとなることから、大気汚染の要因とな
るＮＯX の発生を減少させることができるという効果を
奏する。
【図１】本発明のタービンエンジンの概略構成図であ
る。
る。
【図２】二次バイパス部を有したタービンエンジンの概
略構成図である。
略構成図である。
【図３】従来例を示すものであり、ターボジェットエン
ジンの概略構成図である。
ジンの概略構成図である。
【図４】従来例を示すものであり、ターボファンエンジ
ンの概略構成図である。
ンの概略構成図である。
【図５】従来例を示すものであり、ターボプロップエン
ジンのの概略構成図である。
ジンのの概略構成図である。
１ 外周隔壁 ２ ファン ３ ファン用回転軸 ４ ファンタービン ５ 圧縮機 ６ 燃焼器 ６ａ 燃焼隔壁 ７ａ 一次燃料噴射器 ７ｂ 二次燃料噴射器 ８ 圧縮機用回転軸 ９ 圧縮機タービン １０ 内周隔壁 １１ 一次バイパス部 １２ アフターバーナ １３ ファンノズル １４ 最外周隔壁 １５ 二次バイパス部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｒ 3/34
Claims (4)
- 【請求項１】 空気を圧縮する圧縮手段と、 圧縮された空気との当量比が１以上の供給量で燃料を供
給する燃料供給手段を備え、上記燃料を圧縮された空気
を用いて燃焼させる燃焼手段と、 上記燃焼手段からの排出ガスにより上記圧縮手段を作動
させるタービン手段と、 上記排出ガス中に存在する燃焼物質に空気を供給して燃
焼させるアフターバーナ手段とを有していることを特徴
とするタービンエンジン。 - 【請求項２】 上記タービン手段が、ＣＣコンポジット
製ブレードを備えていることを特徴とする請求項１のタ
ービンエンジン。 - 【請求項３】 上記燃料供給手段は、一次燃料噴射器と
二次燃料噴射器とを有しており、 上記一次燃料噴射器は、当量比が１未満の一次供給量で
燃料を供給するようになっており、 上記二次燃料噴射器は、一次燃料噴射器からの燃料が燃
焼したときに、全体当量比が１以上に設定された二次供
給量で燃料を供給するようになっていることを特徴する
請求項１のタービンエンジン。 - 【請求項４】 請求項１のタービンエンジンは、さら
に、アフターバーニング後の高温ガスジェットの外周に
空気を流すバイパス手段を有していることを特徴とする
請求項１のタービンエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2638094A JPH07217499A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | タービンエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2638094A JPH07217499A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | タービンエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217499A true JPH07217499A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=12191924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2638094A Pending JPH07217499A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | タービンエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07217499A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075174A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低ＮＯｘ運転方法 |
| JP2015532384A (ja) * | 2012-10-08 | 2015-11-09 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 比較的軽量のプロパルサーモジュールを有するギア式タービンエンジン |
| US11549373B2 (en) | 2020-12-16 | 2023-01-10 | Raytheon Technologies Corporation | Reduced deflection turbine rotor |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP2638094A patent/JPH07217499A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075174A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低ＮＯｘ運転方法 |
| JP2015532384A (ja) * | 2012-10-08 | 2015-11-09 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 比較的軽量のプロパルサーモジュールを有するギア式タービンエンジン |
| US10100745B2 (en) | 2012-10-08 | 2018-10-16 | United Technologies Corporation | Geared turbine engine with relatively lightweight propulsor module |
| US10753286B2 (en) | 2012-10-08 | 2020-08-25 | Raytheon Technologies Corporation | Geared turbine engine with relatively lightweight propulsor module |
| US11236679B2 (en) | 2012-10-08 | 2022-02-01 | Raytheon Technologies Corporation | Geared turbine engine with relatively lightweight propulsor module |
| US11661894B2 (en) | 2012-10-08 | 2023-05-30 | Raytheon Technologies Corporation | Geared turbine engine with relatively lightweight propulsor module |
| US12044183B2 (en) | 2012-10-08 | 2024-07-23 | Rtx Corporation | Geared turbine engine with relatively lightweight propulsor module |
| US11549373B2 (en) | 2020-12-16 | 2023-01-10 | Raytheon Technologies Corporation | Reduced deflection turbine rotor |
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