JPH07325018A - ラム・ジェットの推力推定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラム・ジェットの求めるべき推力を正確に測
定する必要はなく単に推定する場合に、簡単に且つ多大
な費用を伴わずにその推定を可能にする方法及び装置を
提供する。 【構成】 ラム・ジェットの燃焼室（２）を、部分的に
縦軸方向の運動を可能にする支持部（３）及び関節部材
（６）上に取り付け、吹込みノズル（４）を上記燃焼室
（２）の入口（２Ａ）に配設して、流体が充填された可
撓性の袋体を吹込みノズル（４）と燃焼室（２）との間
に配設する。吹込みノズル（４）から空気を燃焼室
（２）内に吹き込み、燃料供給装置（２１）を介して該
燃焼室（２）に燃料を供給し、燃焼中、上記袋体内に収
容されている液体の圧力を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラム・ジェットの推力
を推定する方法、ラム・ジェットの燃焼室を最適化する
方法、及びこれ等の方法を実施するための装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】特に、航空機用のエンジ
ン即ちジェット・エンジンの推力を測定するために、検
査すべきエンジンは通常、特に複雑なテスト台に取り付
けられる。次いで、このエンジンを作動し、動作中、該
エンジンが発生する縦軸方向の力の測定情報に基づいて
エンジンの推力を求める。この種の測定は、例えば、変
位変換器もしくはトランスジューサのような極めて正確
な、従って複雑な手段を必要とする。テスト台で用いら
れる手段のこの複雑性は、特に、エンジンの実際の推力
を算出するのに用いられる数多の補正項を、往々にして
測定が困難であるような、例えば外部抗力或いは基本抗
力のような補正項を求める必要性に起因する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】専らラム・ジェットに
適用される本発明の目的は、ラム・ジェットの求めるべ
き推力を正確に測定する必要はなく単に推定する場合に
おいて、上記推力を求める場合に存在する上述の欠点を
克服することにある。また、本発明は、簡単に且つ多大
な費用を伴わずにラム・ジェットの推力を推定すること
を可能にする方法を提供することをも目的とするもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上の目的で、本発明によ
れば、下記の諸ステップを含むラム・ジェットの推力を
推定する方法、即ち、 ａ） 固定的に配設されて取り付けられる燃焼室に対し
縦軸方向運動の部分的自由度を与える手段上に上記燃焼
室を取り付け、 ｂ） 固定的に取り付けられるノズルを含む空気吹込み
手段を上記燃焼室の入口に配設し、 ｃ） 上記ノズルと上記燃焼室の入口との間に、流体が
充填された少なくとも１つの可撓性の袋体を配設して、
該袋体内に収容されている上記流体の圧力を測定するた
めの圧力測定手段に接続し、 ｄ） 上記燃焼室内に上記ノズルを介して空気を吹き込
み、上記燃焼室内に、ラム・ジェットの所定の動作中生
ずるチャージ状態と同じチャージ入状態を生成し、 ｅ） 上記燃焼室に燃料をチャージして燃焼の発生を可
能にし、 ｆ） 燃焼中、上記ノズルに対する上記燃焼室の変位か
ら結果的に生ずる上記袋体内に収容された流体の圧力を
測定する、諸ステップを含む方法が提案される。

【０００５】上述の方法によれば、固定のノズルに対し
て縦軸方向に運動することができる上記燃焼室の変位
は、燃焼中、該燃焼室に及ぼされる推力に起因するもの
であるので、上記袋体内の測定圧力はラム・ジェットの
推力を表し、従って、この推力の良好な推定量を与え
る。

【０００６】更に、上記推力は、単純で廉価な手段を用
いて推定され、それにより、推力推定に要する費用が節
減される。

【０００７】更に、ラム・ジェットの推力が反転し負に
なり得ることを考慮して袋体内の流体の初期静圧を正の
レベルに固定するのが有利である。このようにすれば、
推力が正であるか負であるかに拘わらず、固定もしくは
設定されたレベルに対し正及び負の圧力変化、従って推
力を測定することが可能である。

【０００８】上述したラム・ジェットの推力を推定する
ための本発明による方法は数多の種々の用途において採
用することができる。例えば、種々のラム・ジェットの
推進性能を比較したりラム・ジェットの燃焼室を最適化
するのに用いることができる。

【０００９】これと関連して、本発明は、ラム・ジェッ
トの燃焼室の種々の内部配列から、同じ動作条件におい
て、ラム・ジェットが最大の推力を発生する最適な燃焼
室内部配列を求める方法をも提供しようとするものであ
る。

【００１０】上記の目的で、本発明の他の様相によれ
ば、 − 上記燃焼室の異なった各種内部配列毎に、先に述
べたラム・ジェットの推力測定方法におけるステップ
ａ）〜ｆ）を実施し、上記ステップｄ）及びｅ）の各々
において上記燃焼室内に同じ給送状態を再現し、 − 上記袋体内に収容された流体の測定圧力を互いに
比較し、 − 該袋体内の流体の圧力が最大となる燃焼室の配列
を上記最適配列として決定する、諸ステップを含む方法
が提案される。

【００１１】上述の方法によれば、袋体内の流体の圧力
によって推定されるラム・ジェットの推力が最大となる
燃焼室の内部配列を求めることが可能であるので、ラム
・ジェットの燃焼室の内部配列を最適化することが可能
である。

【００１２】更に、本発明は、上述の方法を実施するた
めの装置をも提供しようとするものである。

【００１３】上の目的で、本発明の他の有利な様相によ
れば、 − 固定的に配設されて、検査すべきラム・ジェット
の燃焼室を縦軸方向に部分的に運動の自由度を与えるよ
うに装着するための手段と、 − 少なくとも１つの燃料噴射装置を備えた上記燃焼
室の入口に配設され、固定的に装着されたノズルを含む
空気吹込み手段と、 − 上記ノズルと上記燃焼室の上記入口との間に配設
され、流体が充填された少なくとも１つの可撓性の袋体
と、 − 上記袋体に接続されて該袋体内に収容されている
流体の圧力を測定するための圧力測定手段と、を含む装
置が提案される。

【００１４】上記袋体は、種々の態様で実現することが
できることは言うまでもない。例えば、上記ノズルと、
燃焼室の入口との間に円周方向に沿って分布された小さ
い容積を有する可撓性の袋もしくは管の形態とすること
ができる。

【００１５】しかし、有利な実施例として、上記袋体
は、上記ノズル及び燃焼室と同軸関係の軸線を有する円
環の形態にある封閉された管の形態で設けるのが好まし
い。

【００１６】組み立てを容易にするために、上記装置
は、上記ノズルに固定的に取り付けられた第１の接続フ
ランジと上記燃焼室の上記入口面に固定的に取り付けら
れた第２の接続フランジとを更に含み、上記少なくとも
１つの可撓性の袋体は上記第１の接続フランジと上記第
２の接続フランジとの間に装着するのが有利である。

【００１７】ラム・ジェットの正及び負の推力の測定を
可能にするために、上記第１及び第２の接続フランジの
間に中間部を設け、更に２つの可撓性の袋体を設けて、
そのうちの１つの袋体を上記第１の接続フランジと上記
中間部との間に設け、他方の袋体を、上記中間部と上記
第２の接続フランジとの間に設けるのが有利である。

【００１８】更に、少なくとも上記第１の接続フランジ
が、上記袋体を収容する溝を備え、上記第１の接続フラ
ンジと上記第２の接続フランジとの間に配設される中間
部が、上記溝内に侵入する突出部分を有し、該突出部分
の外面が上記可撓性の袋体と接触するようにする有利で
ある。

【００１９】更に、上記ノズル上記燃焼室の間における
接合領域において、上記ノズルの上記第１の接続フラン
ジ、上記第２の接続フランジ及び上記燃焼室の内径を実
質的に同じにするのが有利である。このようにすれば、
上記接合領域において、ノズルを介し燃焼室に吹き込ま
れる空気の流れを均等にすることができる。

【００２０】更に有利な実施例として、上記第１の接続
フランジ及び上記第２の接続フランジは、該第１及び第
２の接続フランジを互いに接近させるように付勢する弾
性手段を備えた締着ねじにより、一緒に接続されること
ができる。

【００２１】従って、上記締着ねじを締め付けることに
より、燃焼室内に空気を給送する前に、上記袋体内に所
定の初期圧力を発生することが可能である。

【００２２】

【実施例】以下図面を参照し、本発明の好適な実施例と
関連して説明する。図面中、同じ参照符号は類似もしく
は均等の要素を表すものとする。

【００２３】図１には、ラム・ジェットの推力を推定す
るのに用いられる本発明の一実施例による装置１が示し
てある。この推定は、本発明によれば、単に、検査すべ
きラム・ジェットの燃焼室２を上記装置１に取り付ける
ことだけで実施される。

【００２４】本発明によれば、上記装置１は、 − 上記燃焼室２が取り付けられる固定の支持部（部
分的自由度を与える手段）３と、 − 上記燃焼室２の入口２Ａに上記支持部３上に固定
されたノズル４を含む空気吹込み手段（ブロワ手段）
と、 − 上記ノズル４と上記燃焼室２との間に配設され、
図１において参照数字５で略示され、図２に拡大図で詳
細に示されている後述の要素とを含む。

【００２５】軸線Ｘ−Ｘを有する燃焼室２は、公知の型
式の関節手段（部分的自由度を与える手段）６により上
記固定の支持部３に、横方向には不動に、但し上記軸線
Ｘ−Ｘとほぼ一致する縦軸方向には部分的に運動の自由
度が与えられるように装着される。

【００２６】他方、軸対称ノズル４は、上記軸線Ｘ−Ｘ
と同軸位置関係で上記支持部３上に脚部７により取り付
けられている。該ノズル４は長方形もしくは矩形の横断
面をも有することができる。

【００２７】上記吹込み手段は、上記ノズル４に加え、
追って詳述するように、ノズル４内に空気を吹き込むこ
とを可能にするために、該ノズル４の入口面８に近接し
て配置された空気供給系（図示せず）を備えている。該
ノズルは、空気が該ノズル４を強制流の形態で流れるこ
とができるように、中央部分９においてその直径が相当
に減少している構造となっている。

【００２８】ノズル４に関し燃焼室２の組み立てを容易
にするために、装置１は、上記ノズル４の後面１１に固
定された第１の接続フランジ１０と、燃焼室２の前面１
３に固定された第２の接続フランジ１２とを備えてい
る。

【００２９】本発明による装置１は更に、 − 適当な膨張特性を有し流体が充填され、例えば、
ゴム或いは他の任意の材料から形成された可撓性の管１
４の形態にあるブラダもしくは袋体と、 − 図３に示すように、上記可撓性の管１４内に収容
された流体の圧力を測定するための圧力測定手段１５
と、を含んでいる。

【００３０】図２に見られるように、中間部１６が、上
記第１及び第２の接続フランジ１０，１２の間に協働関
係で配設される。

【００３１】中間部１６の後面１７は、第２の接続フラ
ンジ１２の前面１８と接触して配設されている。上記要
素間に良好な継手を実現するために、上記中間部１６に
は、組み立てられた状態もしくは位置で、周辺部が接触
して、上記第２の接続フランジ１２の前面１８に実質的
に相補形状の形で設けられている凹部２０内に侵入する
突出部分１９が、後面１７に設けられている。

【００３２】他方、第１の接続フランジ１０は中間部１
６に対面するようにして後面２２に設けられており、溝
２３が形成されている。この溝２３には、該溝２３の端
部２４と接触して上記可撓性の管１４が収容される。上
記溝２３は、図３に見られるように、第１の接続フラン
ジ１０に対して横断方向に円形の断面を有している。

【００３３】中間部１６は、その前面２５に、上記溝２
３と対応して形成された突出部分２６を備えている。

【００３４】図２に示すように、上述の各種要素及び部
分が組み立てられた状態においては、上記突出部分２６
の外面２７が、上記溝２３内に収容された可撓性の管１
４と接触関係になる。しかし、この状態もしくは位置に
おいては、第１の接続フランジ１０の後面２２及び中間
部１６の前面２５は接触していない。従って、これ等の
部分を互いに接近することが可能であり、その場合、こ
の接近運動で、上記溝２３の端２４と上記突出部分２６
の外面２７との間に捕捉されている可撓性の管１４は圧
縮されることになる。

【００３５】上記第１及び第２の接続フランジ１０，１
２は、ノズル４及び燃焼室２の外部で、該フランジを取
り巻いて円周方向に分布された同一の締着ねじ２９によ
り一緒に保持されている。上記締着ねじ２９の各々は、
上記接続フランジ１０及び１２に対向して形成された孔
３０及び３１を貫通し、第２の接続フランジ１２の側部
に設けられている頭部３２によって保持されている。上
記締着ねじ２９の各々には更に、上記頭部３２と反対の
側に、例えば、ねじ２９に取り付けられたナット３４と
第１の接続フランジ１０との間に保持されたばねを含む
弾性手段３３が設けられている。

【００３６】上記締着ねじ２９を締め付けることによ
り、第２の接続フランジ１２、従ってまた、それと接触
している中間部１６は、第１の接続フランジ１０に対し
て更に接近せしめられ、その結果として、可撓性の管１
４が圧縮され、該可撓性の管内に収容されている流体の
圧力が増加する。この圧力は圧力測定手段１５を用いて
測定することができる。上記可撓性の管１４には、図３
に示すように、例えば、水のような適当な流体を充填す
るための弁３５が設けられている。

【００３７】更に、図１に示すように、燃焼室２の入口
２Ａに対向するようにして、上記燃焼室２には燃料噴射
装置２１が配設されており、これ等の燃料噴射装置２１
により燃料が上記燃焼室２内に供給される。

【００３８】本発明によれば、ラム・ジェットの推力を
推定もしくは測定するために次のような操作が行われ
る。 − 上述のように、本発明による装置１上にラム・ジ
ェットの燃焼室２を取り付け、上記可撓性の管１４に予
め流体を充填する。 − 締着ねじ２９を締め付けて、上記可撓性の管１４
内に所定の圧力を発生する。この圧力は基準圧力として
用いられる。 − 図１に矢印Ａで示すように、上記燃焼室２内にノ
ズル４を介して空気を吹き込み、燃料を該燃焼室２に供
給して、該燃焼室内に、ラム・ジェットの所定の動作中
に存在する空気／燃料供給状態と同じ空気／燃料供給状
態を発生し燃焼を行う。

【００３９】燃焼中、矢印Ｂで示す推力が燃焼室２に作
用し、その結果として該燃焼室２は矢印Ｂで示す方向に
変位せしめられる。この変位は、上記燃焼室２に固定的
に取り付けられた第２の接続フランジ１２を介して上記
中間部１６に伝達され、該中間部１６により、突出部分
２６を介して可撓性の管１４が圧縮される。その理由
は、上記可撓性の管１４に当接し、上記ノズル４に固定
的に取り付けられている第１の接続フランジ１０は静止
状態に留どまるからである。

【００４０】上記圧縮により、上記可撓性の管１４内に
収容されている流体の圧力が増加し、この圧力は圧力測
定手段１５によって測定される。

【００４１】空気及び燃料供給に基づいて、上記燃焼室
２内に所望の運転もしくは動作状態が確立された時点
で、可撓性の管１４内の圧力を測定する。この場合、こ
の測定圧力はラム・ジェットの推力を表し、従って該推
力の推定量を表す指標となる。

【００４２】自明なように、上記推力の推定もしくは測
定は、この種のラム・ジェットによって推進される航空
機の所定の飛行範囲における運航に対応し各種動作点で
実施することができる。

【００４３】尚、図に示した本発明による装置の実施例
は、単なる具現例として提示したものであり、特に袋体
に関し、他の実施例が可能である。例えば、該袋体を可
撓性の管の形態ではなく、例えば、ノズルと燃焼室との
間における接合領域の周囲に円周方向に沿って分布され
た可撓性の袋の形態で実現することが可能である。満た
されるべき唯一の要件は、上記袋体を燃焼室の縦軸方向
の運動の関数として圧縮することが可能であること、従
って、該袋体内に収容されている流体の圧力がラム・ジ
ェットの推力を表すことである。

【００４４】本発明による装置１は数多の適用例を有し
得る。例えば、これ等のラム・ジェットの燃焼室を逐
次、上述の装置１に取り付け、燃焼室に空気を給送する
際に可撓性の管の内部の圧力を測定することにより各種
ラム・ジェットの推力を比較するのに使用することがで
きる。

【００４５】このような逐次的な測定中、注意すべき点
は単に下記の事項に過ぎない。 − 可撓性の管１４内に同量の流体を維持すること、 − 推定の都度と上記可撓性の管１４内に同じ初期圧
力が得られるように締着ねじ２９の締め付けを前以て実
行すること、及び − 空気／燃料のチャージを監視することにより各測
定毎に同一の動作条件を再現すること。

【００４６】また、本発明による装置を、ラム・ジェッ
トの燃焼室を最適化するのに有利に用いることができ
る。

【００４７】この目的で、可能な限り最良の配列、即
ち、ラム・ジェットの推力が最大となる配列を得るため
に、燃焼室の内部配列を変更することが可能である。

【００４８】この目的で、本発明によれば、燃焼室の異
なった各内部配列毎に、可撓性の管１４内に収容されて
いる流体の圧力を所定動作状態下で測定する。この場
合、燃焼室は、先に説明した仕方で本発明による装置上
に取り付けられるものであることは言うまでもない。

【００４９】上記測定圧力は、燃焼室の各内部配列を基
にして得られる推力を表すので、測定圧力が最大となる
配列を可能最良の配列として決定する。

【００５０】以上、ラム・ジェットの推力が正の値を有
する実施例と関連して本発明を説明したが、自明なよう
に本発明による装置は、袋体内の流体の初期静圧が正の
レベルに固定されているという条件で、負の推力を推定
することも可能であることは明らかである。

【００５１】尚、袋体内の初期静圧を正のレベルに設定
することが重要であることを特記しておく。その理由
は、この種のラム・ジェットにおいては、或る動作点
で、上記ラム・ジェットの或る特定の動作範囲に亙り推
力が反転する（負になる）状態が起こり得るからであ
る。

【００５２】同じ目的に供される一変形例として、上述
の中間部と燃焼室２の第２の接続フランジ１２との間に
追加の袋体（図示せず）を設けることも可能である。こ
の追加の袋体は、袋体１４に関し説明し図示したものと
同じ仕方で配設することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の簡略断面図である。

【図２】 図１に略示した燃焼室とノズルとの間におけ
る接合領域の拡大断面図である。

【図３】 図２における線III−IIIに沿う部分簡略断面
図であって、可撓性の管と圧力測定手段との間の接続関
係を略示する図である。

【符号の説明】

１…方法を実施するための装置、２…燃焼室、２Ａ…燃
焼室の入口、３…支持部（部分的自由度を与える手
段）、４…ノズル（空気吹込み手段）、６…関節手段
（部分的自由度を与える手段）、１０…第１の接続フラ
ンジ、１２…第２の接続フランジ、１４…可撓性の管
（袋体）、１５…圧力測定手段、１６…中間部、２１…
燃料噴射装置、２３…溝、２６…突出部分、２７…突出
部分の外面、２９…締着ねじ、３３…弾性手段。

フロントページの続き (72)発明者 ヴァンサン・プロタ フランス国、18000 ブルジュ、ブールバ ール・ド・ラヴニール 11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラム・ジェットの推力を推定する方法で
   あって、 ａ） 前記ラム・ジェットの燃焼室（２）を、固定的に
   配設されて該燃焼室（２）に対し長手方向運動の部分的
   自由度を与える手段（３、６）上に装着するステップ
   と、 ｂ） 固定的に装着されるノズル（４）を含む空気吹込
   み手段を前記燃焼室（２）の入口（２Ａ）に配設するス
   テップと、 ｃ） 前記ノズル（４）と前記燃焼室（２）の前記入口
   （２Ａ）との間に、流体が充填された少なくとも１つの
   可撓性の袋体（１４）を配設すると共に、該袋体（１
   ４）を、該袋体（１４）内に収容されている前記流体の
   圧力を測定するための圧力測定手段（１５）に接続する
   ステップと、 ｄ） 前記燃焼室（２）内に前記ノズル（４）を介して
   空気を吹き込み、前記燃焼室（２）内に、前記ラム・ジ
   ェットの所定の動作中に生ずる給送状態と同じ給送状態
   を生成するステップと、 ｅ） 前記燃焼室（２）に燃料を供給して燃焼の発生を
   可能にするステップと、 ｆ） 燃焼中、前記ノズル（４）に関する前記燃焼室
   （２）の変位から結果的に生ずる前記袋体（１４）内に
   収容された流体の圧力を測定するステップと、を含むラ
   ム・ジェットの推力推定方法。
2. 【請求項２】 前記袋体内の流体の初期静圧を正のレベ
   ルに固定するステップを含む請求項１に記載の推力推定
   方法。
3. 【請求項３】 ラム・ジェットの燃焼室（２）の種々の
   内部配列の中から、前記ラム・ジェットが最大の推力を
   与える最適配列を決定する方法であって、 − 前記燃焼室（２）の前記種々の内部配列毎に、請
   求項１に記載の推力推定方法の前記ステップａ）〜ｆ）
   を実施し、前記ステップｄ）及びｅ）の各々において前
   記燃焼室（２）内に同じ給送状態を再現し、 − 前記袋体（１４）内に収容された前記流体の測定
   圧力を互いに比較し、 − 該袋体内の流体の圧力が最大となる前記燃焼室
   （２）の配列を前記最適配列として決定する、ラム・ジ
   ェットにおける燃焼室の最適配列決定方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の推力推定方法を実施す
   るための装置であって、 − 固定的に配設されて、検査すべきラム・ジェット
   の燃焼室（２）を長手方向に部分的に運動の自由度を与
   えるように装着するための手段（３、６）と、 − 少なくとも１つの燃料噴射装置（２１）を備えた
   前記燃焼室（２）の入口（２Ａ）に配設され、固定的に
   装着されたノズル（４）を含む空気吹込み手段と、 − 前記ノズル（４）と前記燃焼室（２）の前記入口
   （２Ａ）との間に配設され、流体が充填された少なくと
   も１つの可撓性の袋体（１４）と、 − 前記袋体（１４）に接続されて該袋体（１４）内
   に収容されている前記流体の圧力を測定するための圧力
   測定手段（１５）と、を含む推力推定方法を実施するた
   めの装置。
5. 【請求項５】 前記袋体は封閉された管（１４）の形態
   で設けられる請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ノズル（４）に固定的に取り付けら
   れた第１の接続フランジ（１０）と、前記燃焼室（２）
   の前記入口（２Ａ）に固定的に取り付けられた第２の接
   続フランジ（１２）とを更に含み、前記少なくとも１つ
   の可撓性の袋体（１４）は、前記第１の接続フランジと
   前記第２の接続フランジとの間に装着される請求項４に
   記載の装置。
7. 【請求項７】 前記第１の接続フランジ（１０）と前記
   第２の接続フランジ（１２）との間に中間部（１６）を
   配設し、２つの可撓性の袋体（１４）を設け、そのうち
   １つの袋体は前記第１の接続フランジ（１０）と前記中
   間部（１６）との間に設け、他方の袋体は、前記中間部
   と前記第２の接続フランジ（１２）との間に設ける請求
   項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 少なくとも前記第１の接続フランジ（１
   ０）が、前記袋体（１４）を収容する溝（２３）を備
   え、前記第１の接続フランジ（１０）と前記第２の接続
   フランジ（１２）との間に配設される中間部（１６）
   が、前記溝内に侵入する突出部分（２６）を有し、該突
   出部分（２６）の外面（２７）を前記可撓性の袋体（１
   ４）と接触させる請求項６に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ノズル（４）と前記燃焼室（２）と
   の間における接合領域において、前記ノズル（４）、前
   記第１の接続フランジ（１０）、前記第２の接続フラン
   ジ（１２）及び前記燃焼室（２）の内径が実質的に同じ
   である請求項６に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の接続フランジ（１０）及び
    前記第２の接続フランジ（１２）は、該第１及び第２の
    接続フランジを互いに接近させるように付勢する弾性手
    段（３３）を備えた締着ねじ（２９）により、一緒に接
    続されている請求項６に記載の装置。