JPH074313A - ターボジェットエンジン、特にターボラムジェットエンジンの壁における冷却材の分配並びに供給及び排出のための装置 - Google Patents

ターボジェットエンジン、特にターボラムジェットエンジンの壁における冷却材の分配並びに供給及び排出のための装置

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JPH074313A
JPH074313A JP6093520A JP9352094A JPH074313A JP H074313 A JPH074313 A JP H074313A JP 6093520 A JP6093520 A JP 6093520A JP 9352094 A JP9352094 A JP 9352094A JP H074313 A JPH074313 A JP H074313A
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JP
Japan
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wall
cooling
conduits
coolant
conduit
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JP6093520A
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Heinrich Enderle
ハインリッヒ・エンデルレ
Achim Ottenstein
アヒム・オッテンスタイン
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MTU Aero Engines AG
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MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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Publication date
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    • F02K1/82—Jet pipe walls, e.g. liners
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱流体の流れに曝される壁であって壁内に本
質的に互いに平行に配置された、冷却媒体を流すことの
可能な複数の冷却路を備える、ターボジェットエンジ
ン、特にターボラムジェットエンジンの壁に冷却媒体を
分配し、供給し、排出する装置を提供する。 【構成】 壁１に局部的に複数の互いに分離された導管
２，３が配置され、各導管２，３の外被Ｍ′，Ｍが縦ス
リットＬを備え、各縦スリットＬと壁１に形成した開口
５′，５によって 入口側及び出口側で冷却管路３，４
につながっており、各導管３，４の縦スリットＬの辺が
壁１に気密にはんだ接合又は溶接されていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１に記載の上位
概念の装置、すなわち、熱流体の流れに曝される壁であ
って壁内に本質的に互いに平行に配置された、冷却材を
流すことの可能な複数の冷却管路を備える、ターボジェ
ットエンジン、特にターボラムジェットエンジンの壁に
冷却材を分配し、供給し、排出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特にターボラムジェットエンジンの場
合、亜音速飛行運転、超音速飛行運転、及び極超音速飛
行運転が可能にされるが、極めて高い壁温は抑制されな
ければならない。この極めて高い壁温は、例えば、ラム
ジェットエンジン飛行運転乃至は超音速飛行運転のとき
のラム圧空気の高熱（１５００°Ｋ＝１２２６．８５℃
以上）によって生ぜしめられ、ターボラムジェットエン
ジンには、特に極端な熱が負荷され冷却が要求される。
壁の入口の形状は可変になっており、また弁又はすべり
弁の隔壁は、中央の本体と結合して静止配置されたター
ボジェットエンジンの空気入口側を遮断し、場合によっ
ては前記弁又はすべり弁の遮断時に熱いラム圧空気をラ
ムジェットエンジンの外側環状通路に導く。更に、例え
ばタービンケーシング及びアフタバーナの壁の熱ガス温
度（アフタバーナ無しのターボ運転、又はアフタバーナ
有りのターボ運転）、特に全ての運転、及び極超音速運
転についても責任を負う可変の推進ノズルの壁の熱ガス
温度が制御されねばならず、このことは、適合したノズ
ルの細まり及び広がりと結合した必要な狭い横断面を備
えるノズルケーシングの壁、例えば可変、又は固定の壁
要素についても同様である。その場合、必要な冷却材は
冷凍剤を同伴する推進薬（液体水素−Ｈ2 ）から供給さ
れる。前記冷却材は、例えば再生冷却法では、熱ガス推
進ノズル壁の管格子に供給され、次いでガス状に再生さ
れ、燃焼工程に供給される。さらに上記壁乃至は部材冷
却のために、（基本エンジン乃至ターボジェットエンジ
ンの圧縮機の上流に向かう）エンジン周辺から取られた
空気を冷却空気として利用することが知られている。前
記空気は、コンデンサを通して送られ、供給された燃料
（例えばＨ2 ）と熱交換するとき液化され、この状態で
又は蒸気の状態で部材の冷却のために供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した技術の水準か
らは、特に構造技術的に簡単で実際的な技術と方法で当
該冷却材（例えばＨ2 又は液状又は蒸気状冷却空気）が
目標とする壁部材内の個々の冷却管路に送られ、乃至は
冷却管路から運び去られ、高い効率の冷却のとき、比較
的損失の少ない、エンジンの周辺に対して気密に密閉さ
れた冷却材の案内が達成されるという具体的な措置は生
まれなかった。種々の局部的な高温負荷を考慮して、さ
らに、可変の冷却効果を考慮に入れることが必要不可欠
であり、その場合において冷却技術的構造費用は極力少
なく保持されなければならない。既に提案されている個
々の分配用管(Verteilerschlaeuchen)、即ち固有の冷却
管路に接続される複数の管についての概念は、最後に述
べた点については、極度に構造費用がかかり、妨害され
やすい（現行の個々の漏れ試験では）ように思われる。
上に述べた問題の提起は、先ず次に述べる本発明の課題
の提起、つまり比較的少ない構造費用で冷却管路全部に
最適に必要量で、冷却材を供給可能であり、乃至は冷却
材により処理することが可能な最初に述べた既知の技術
の発明を提供することに表現される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、請求項１
に記載の発明によって解決される。すなわち、本発明
は、熱流体の流れに曝される壁であって壁内に本質的に
互いに平行に配置された、冷却材を流すことの可能な複
数の冷却管路を備える、ターボジェットエンジン、特に
ターボラムジェットエンジンの壁に冷却材を分配し、供
給し、排出する装置であって、前記壁１に局部的に複数
の互いに分離された導管２，３が配置され、各導管２，
３の外被Ｍ′，Ｍが縦スリットＬを備え、各縦スリット
Ｌと壁１に形成した開口５′，５によって入口側及び出
口側で冷却管路３，４につながっており、各導管３，４
の縦スリットＬの辺が壁１に気密にはんだ接合又は溶接
されていることを特徴とする。請求項１の発明の有利な
形成は請求項２乃至１５に記載の発明の特徴から明らか
である。
【０００５】
【作用】複数の導管(Rohrfuehrungen)が現存する冷却管
路の構造及び冷却材の供給／排出に関して任意の位置乃
至所望の位置で当該壁乃至壁部材に配置される。特に供
給路及び排出路乃至は開口を変えることにより、冷却材
の供給又は排出を比較的簡単に制御することができる。
また、それによって冷却管路における必要な冷却材の速
度及び量乃至滞留時間に影響を及ぼすことができる。本
発明は、さらに全体的に又は局部的に逆向きの冷却材の
案内に適している。本発明の範囲において、例えば、一
本の導管を介して第２、第３の互いに連続する冷却管路
に冷却材を送ることが可能である。材料、導管の大きさ
（長さ、断面積）並びに導管の形状の適切な選択によっ
て熱膨張を操作上最適にすることができる。気密な縦方
向の溶接乃至硬質はんだにより、冷却管路毎の個々の溶
接及び密封接続は行われない。さらに、簡単に、コスト
的に有利な製造工程が提供される。これは、必要とされ
るスリット幅に導管の外被を曲げて拡げる場合も、また
はほぼ筒状に予め作った導管の外被を外被の軸線に平行
に一部の周にわたって切り取る場合も同様である。導管
毎に一つの密封部だけが、即ち、冷却材、例えばＨ
2 が、一端側の導管からの出口において、例えばターボ
ラムジェットエンジンの燃焼器と連絡している別の導管
に運び去られるところだけが、必要とされるにすぎな
い。
【０００６】
【実施例】図面を用いて本発明の例を更に詳しく説明す
る。図面において、図１は、本発明に関して一部切断し
て示す冷却される推進ジェット壁の斜視図であり、図２
は、本発明に関して一部切断し、一部切り欠いて図示し
た冷却されるノズル壁の斜視図であり、ここにおいてノ
ズル壁には、ノズル壁の端部領域で局部的に互いに分離
された供給側及び排出側に二重に導管が設けられてお
り、図３は、軸線に平行に周分離線を入れる、導管用の
筒状外被の予加工段階を示し、図４は、軸線方向に屈曲
部又は折り曲げ部に沿って必要なスリット幅に広げた、
図３に示す外被を示し、図５は、筒状外被の周部分が軸
線方向に平行に切除される、図３及び図４とは異なるス
リットの形成方法を示し、図６は、本発明の導管及び壁
の開口を有する冷却管路に関して、部分的に切り欠き、
断面図示した冷却推進ノズル壁の後方端面図である。
【０００７】図１は、二つの局部的に互いに分離されて
配置された導管２、３、即ち「分配管」と「集合管」を
有する推進ノズル壁１を示す。一方の側で、ここでは内
側で、推進ノズル壁１は極めて高い温度の熱ガスＨの流
れに曝される。温度抑制のために推進ノズル壁１は冷却
され、冷却材、例えば液体水素（Ｈ2 ）を吹き込むこと
の可能な、推進ノズル壁１と一体化した第１及び第２の
冷却管路（導管）３、４を有する。一つの縦方向部分を
介して、導管３から右の壁端の方へと第１及び第２の冷
却管路３、４には、連続して、互いに向かい合って、即
ち対向流で冷却ガスが貫流せしめられる（矢印Ｆ、
Ｇ）。上記縦方向部分に関して、第１及び第２の冷却管
路３、４が相並んで平行に、縦方向に推進ノズル壁１の
内側に配置されている。第２の冷却管路４（流れ方向
Ｇ）は、出口側で開口５において推進ノズル壁１の外側
で終わっており、開口５は導管３の外被Ｍで形成された
縦スリットＬ（図４又は図５も参照されたし）を通して
導管３の内側と連絡している。開口５を通しての導管３
内への排出流はＳｔで示す。導管３と比較し得るように
推進ノズル壁１の入口側に開口５′があり、ここでは前
記開口は前記推進ノズル壁の左壁端にあり、導管２の外
被Ｍ′で覆われている。矢印Ｓｔ′は開口５′を通して
の前記第２の冷却管路と互いに逆方向の、互いに連続し
た第１の冷却管路３（流れの方向Ｆ）への流れ込みを示
す。本発明によれば、図１に示すように、導管２の外被
Ｍ′は同時に、ここでは例えば左側の冷却管路３の流入
側端部を覆う手段でもある。ここでは弁側の端部Ｅで導
管３がカバー状に閉じられており、Ｓｔのように導管３
内に流れ込む冷却材は、矢印Ｓｔ″で示すように、気密
に導管３に接続された流出管（図示せず）を通してエン
ジンに適合した別のエネルギー消費部に送られる。もう
一つの導管２には一端から、同様に気密に閉じられた供
給管（図示せず）を通して矢印Ｋ１のように冷却材が吹
きこまれる。矢印Ｋ１と相対する端でもう一つの導管２
の壁側が覆われて閉じられている。冷却材の第２の管路
４（流れの方向Ｇ）への供給及び分配は、有意義に、右
端側で推進ノズル壁１の外側に存在する、推進ノズル壁
１の左外端側で前記もう一つの導管２と原則的に一致す
る導管によって行われる。
【０００８】少なくとも導管２、３（図１）に関して明
らかなように、導管２、３がそれらの外被Ｍ′、Ｍと共
に冷却管路に対して横に走り互いに距離を置いて平行に
位置している。図１のように壁部材１においては正方形
または矩形の横断面の推進ノズルの旋回可能な弁であっ
て、前記推進ノズルは前記の弁以外の複数の弁と共に狭
い横断面を調節することが前提となって、高熱が発生す
る領域、例えばノズル喉部の近くにおいて、本発明の措
置の範囲で、高い冷却効率を提供することができる。ま
た、排熱に決定的に影響する熱伝達抵抗を局部的に又は
部分的に減少させることが出来る。
【０００９】図２は、「所謂二重の管配置」が、ここで
は例えば推進ノズル壁１の後端に形成され、且つ配置さ
れている。また推進ノズル壁１の内側乃至は下側に配置
された分配管状の供給側の導管２０と推進伸ノズル壁１
の外側乃至は上側に配置された集合管状導管３０が流れ
を互いに分離するように配置されている。ここにおいて
冷却材の流体動力学的乃至空気力学的標識乃至流入及び
流出及び分配の標識は図１におけるのと同様に示されて
いる。例えば、図２のように、導管２０，３０の両外被
Ｍ，Ｍ′の一体の乃至は補足的に固定された縦部分ＬＳ
を利用して、冷却管路３乃至４と共に推進ノズル壁１の
後方の気密な閉鎖部を形成することが出来る。前記の導
管を、図３のように、部位Ｓにおいて、例えば、軸線Ａ
に対して平行にはしる外被の線に沿って切り離されてい
る、一つの筒状外被Ｍで作ることが出来る。これによっ
て、外被Ｍは、軸線Ａに対して平行に乃至拡げられた外
被の中央を走る曲げ線乃至曲げ縁Ｋ或いは条溝に沿って
縦スリットＬの必要幅Ｂに拡げられる。
【００１０】また、図５のように導管は、筒状の外被Ｍ
から縦スリットＬを形成するとき、必要幅Ｂで、一部の
周Ｕを縦に切除して、外被Ｍで作ることも出来る。図６
は、本質的に変わらない部分及び機能に対して同じ参照
番号を用いて、別の実施態様を具体的に示す。この実施
態様において、推進ノズル壁１は複数のリブ１１で離さ
れた複数の複数の窪みを有する基本要素１０からなっ
て、冷却管路３，４のいずれかを形成し、複数のリブ１
１と複数の窪みはカバー要素１２に（例えば部位Ｐに）
気密に溶接され、前記カバー要素は開口５′用の空白部
又は切り抜き部を有する。そのとき更に導管２と気密に
堅固に結合された冷却材の供給用の（矢印Ｋ１）導管１
３が設けられる。ＳＮは、特に図２に示す、例えば導管
３０用の溶接の継手またははんだの継手を示し、全ての
導管の当該縦スリットＬの辺（図４又は５を参照せよ）
を同様に推進ノズル壁１に相応に気密にはんだ接合乃至
溶接接合することが行われる。本発明は、ターボジェッ
トエンジン又はターボラムジェットエンジンの全ての高
熱が負荷される壁又は壁部材に投入することができ、前
記のような部材については技術の水準についての明細書
の最初の部分でふれている。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高熱が発
生する領域、例えばノズル喉部の近くにおいて、高い冷
却効率を提供することができる。また、排熱に決定的に
影響する熱伝達抵抗を局部的に又は部分的に減少させる
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関して一部切断して示す冷却される推
進ジェット壁の斜視図である。
【図２】本発明に関して一部切断し、一部切り欠いて図
示した冷却されるノズル壁の斜視図である。
【図３】軸線に平行に周分離線を入れる、導管用の筒状
外被の予加工段階を示す図である。
【図４】軸線方向に屈曲部又は折り曲げ部に沿って必要
なスリット幅に広げた、図３に示す外被を示す図であ
る。
【図５】筒状外被の周部分が軸線方向に平行に切除され
る、図３及び図４とは異なるスリットの形成方法を示す
図である。
【図６】本発明の導管及び壁の開口を有する冷却管路に
関して、部分的に切り欠き、断面図示した冷却推進ノズ
ル壁の後方端面図である。
【符号の説明】
１ 推進ノズル壁 ２ 導管 ３ 第１の冷却管路 ４ 第２の冷却管路 ５，５′ 開口 Ｍ，Ｍ′ 外被
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインリッヒ・エンデルレ ドイツ連邦共和国 8038 グレーベンツェ ル，テルツェルストラッセ 42 (72)発明者 アヒム・オッテンスタイン ドイツ連邦共和国 8031 エイヘンアウ, アム シャラグ ３

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱流体の流れに曝される壁であって壁内
    に本質的に互いに平行に配置された、冷却材を流すこと
    の可能な複数の冷却管路を備える、ターボジェットエン
    ジン、特にターボラムジェットエンジンの壁に冷却材を
    分配し、供給し、排出する装置であって、 −前記壁（１）に局部的に複数の互いに分離された導管
    （２，３）が配置され、 −各導管（２，３）の外被（Ｍ′，Ｍ）が縦スリット
    （Ｌ）を備え、 −各縦スリット（Ｌ）と壁（１）に形成した開口
    （５′，５）によって入口側及び出口側で冷却管路
    （３，４）につながっており、 −各導管（３，４）の縦スリット（Ｌ）の辺が壁（１）
    に気密にはんだ接合又は溶接されていることを特徴とす
    るターボジェットエンジン、特にターボラムジェットエ
    ンジンの壁における冷却材の分配並びに供給及び排出の
    ための装置。
  2. 【請求項２】 各導管（２，３）は、壁側で蓋で覆うよ
    うに閉じられており、相対している壁側で冷却材用供給
    路及び排出路に接続されていることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
  3. 【請求項３】 導管（２，３）が平行に互いに相対して
    壁（１）の二つの端部領域に形成されていることを特徴
    とする請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 二つの導管（２０，３０）が冷却材を供
    給または排出するために少なくとも一つの壁（１）の領
    域に互いに平行に外側壁と内側壁に又は上側壁と下側壁
    に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 二つの導管（２０，３０）について共通
    の外被（Ｍ′，Ｍ）の縦断面（ＬＳ）が壁（１）に気密
    にはんだ付け又は溶接された全冷却管路の密封部を形成
    することを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 互いに平行に配置された二つの導管
    （２，３）が壁（１）に設けられており、その一方は壁
    （１）の一つの端部領域に配置され、他方は壁の両側乃
    至は外側又は内側の一方に配置されていることを特徴と
    する請求項１又は２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 壁（１）に互い違いに配列され、対向す
    る方向へ冷却材が貫流可能な、第１及び第２の冷却管路
    （３，４）が配置されており、第１の冷却管路（３）は
    入口側で開口（５′）を通して第１の導管（２）に連絡
    しており、第２の冷却管路（４）は開口（５）を通して
    第２の導管（３）に連絡していることを特徴とする請求
    項１，２，４，５又は６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 冷却管路（３，４）の開口（５′，５）
    が局部的に種々異なる高さの熱が壁に与えられるときに
    必要な冷却効果に合わせて種々の大きさの貫流横断面を
    有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 互い違いに配列され、対向する方向に冷
    却材が流れる冷却管路（３，４）がほぼ平行に相並んで
    少なくとも一つの壁部分で限定されていることを特徴と
    する請求項１，７又は８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 種々の大きさの複数の冷却管路が、局
    部的に束になって壁に分配されており、同方向に又は連
    続して対向する方向に冷却材が貫流することを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 導管（３，３０）が筒状外被（Ｍ）か
    らなり、該外被から縦スリット（Ｌ）を形成するときに
    必要な幅（Ｂ）で一部の周（Ｕ）が縦に切除されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記
    載の装置。
  12. 【請求項１２】 導管（３，３０）が筒状外被（Ｍ）か
    らなり、該外被は軸線に平行な線に沿って分離されてお
    り、縦スリット（Ｌ）の必要な幅（Ｂ）に広げられてい
    ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 導管（３，３０）の外被（Ｍ）が、少
    なくとも一本の軸線に平行な折り曲げ線、折り曲げ辺
    （Ｋ）又は条溝に沿って必要なスリット幅（Ｂ）に広げ
    られることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 冷却管路（３，４）が正方形又は方形
    の横断面を有し、壁（１）が複数の正方形又は矩形の冷
    却管路（３，４）からなり、開口（５′、５）が冷却管
    路壁の、局部的に去ることを許す、乃至は切り抜かれた
    部分により形成されていることを特徴とする請求項１乃
    至１３のいずれか一項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 壁（１）が複数のリブ（１１）により
    隔てられた複数の溝を有する基本要素（１０）からな
    り、前記溝はカバー要素（１２）によって複数のリブと
    溝を覆うことにより複数の冷却管路（３，４）を形成
    し、前記カバー要素は開口（５′）用の開口部乃至切り
    抜き部を有することを特徴とする請求項１乃至１４のい
    ずれか一項に記載の装置。
JP6093520A 1993-05-07 1994-05-02 ターボジェットエンジン、特にターボラムジェットエンジンの壁における冷却材の分配並びに供給及び排出のための装置 Pending JPH074313A (ja)

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DE4315256:2 1993-05-07
DE4315256A DE4315256A1 (de) 1993-05-07 1993-05-07 Einrichtung zur Verteilung sowie Zu- und Abführung eines Kühlmittels an einer Wand eines Turbo-, insbesondere Turbo-Staustrahltriebwerks

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JPH074313A true JPH074313A (ja) 1995-01-10

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