JPH1047162A - Engine extreme vacuum ignition test method and its device - Google Patents
Engine extreme vacuum ignition test method and its deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超高真空下におけ
るロケットエンジンの着火試験方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ignition test method and apparatus for a rocket engine under an ultra-high vacuum.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高空におけるジェットエンジンやロケッ
トエンジンの着火・燃焼特性を試験するために、図３に
示すような高空燃焼試験設備が用いられる。この試験設
備は、エンジン１を設置した低圧室２，ディフューザ
３，遮断弁４，エジェクタ５，消音塔６，等を備え、エ
ジェクタ５で蒸気を下流側に噴射して装置内を高空にお
ける大気圧（例えば、１〜１３ｔｏｒｒ）に保持し、こ
の状態でエンジン１を着火／燃焼させて、エンジン特性
を試験するようになっている。なお、この図において、
７ａは真空ポンプであり、遮断弁４を閉じた状態で低圧
室内のガスを排気して所定のガスに置換できるようにな
っている。また、７ｂは冷却水ポンプであり、エジェク
タ５を水冷して、エンジン１の燃焼排ガスを冷却し、遮
断弁４，エジェクタ５を保護するようになっている。エ
ンジン着火後の燃焼ガス８は、ディフューザ３で膨張／
冷却され、エジェクタ５で消音塔６側に吸引され、消音
塔６を通って外気に放出される。2. Description of the Related Art A high altitude combustion test facility as shown in FIG. 3 is used to test the ignition and combustion characteristics of a jet engine or a rocket engine at high altitudes. The test equipment includes a low-pressure chamber 2 in which an engine 1 is installed, a diffuser 3, a shutoff valve 4, an ejector 5, a silencer 6, and the like. (For example, 1 to 13 torr), and the engine 1 is ignited / burned in this state to test the engine characteristics. In this figure,
Reference numeral 7a denotes a vacuum pump, which can exhaust gas in the low-pressure chamber and replace it with a predetermined gas while the shut-off valve 4 is closed. Reference numeral 7b denotes a cooling water pump that cools the ejector 5 with water to cool the combustion exhaust gas of the engine 1 and protects the shut-off valve 4 and the ejector 5. The combustion gas 8 after ignition of the engine is expanded /
It is cooled, sucked by the ejector 5 to the silencing tower 6 side, and discharged through the silencing tower 6 to the outside air.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の高空燃
焼試験設備は、高度約１０ｋｍ以下の対流圏を飛行する
ジェットエンジンの着火試験には適しているが、ロケッ
トエンジンのように完全な真空に近い超高真空状態（１
０-9ｔｏｒｒ以上）での着火試験はできない問題点があ
った。このため、エンジン特性において最も重要な着火
試験を、実際の真空度よりはるかに高い圧力（１〜１３
ｔｏｒｒ）で模擬的に実施せざるを得なかった。The above-mentioned conventional high-altitude combustion test facility is suitable for the ignition test of a jet engine flying in the troposphere at an altitude of about 10 km or less, but is close to a perfect vacuum like a rocket engine. Ultra high vacuum condition (1
(0 -9 torr or more). For this reason, the most important ignition test in the engine characteristics is performed at a pressure (1 to 13) which is much higher than the actual vacuum degree.
Torr).
【０００４】すなわち、上述したエジェクタ５による真
空度は、例えば、１〜１３ｔｏｒｒ程度の低圧が限度で
ある。また、かりに遮断弁４を閉じて真空ポンプ７ａで
低圧室２を一次的に超高真空に保持しても、エンジンの
着火と同時に大量の高温ガスが発生するため、遮断弁４
を開くまで（少なくとも数秒が必要）に低圧室内が大気
圧以上の高圧化になり、着火後の燃焼が継続できない問
題点があった。[0004] That is, the degree of vacuum by the ejector 5 described above is limited to a low pressure of, for example, about 1 to 13 torr. Even when the shut-off valve 4 is closed and the low-pressure chamber 2 is temporarily kept at an ultra-high vacuum by the vacuum pump 7a, a large amount of high-temperature gas is generated simultaneously with the ignition of the engine.
Until the air is opened (at least several seconds are required), the pressure in the low-pressure chamber becomes higher than the atmospheric pressure, and there is a problem that combustion after ignition cannot be continued.
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、完全
な真空に近い超高真空状態で着火試験ができ、かつ着火
後も円滑に燃焼試験を継続することができるエンジン超
高真空着火試験方法及び装置を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide an engine ultra-high vacuum ignition test method and apparatus which can perform an ignition test in an ultra-high vacuum state close to a complete vacuum and continue the combustion test smoothly after ignition. It is in.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、エンジ
ンの燃焼排ガスで溶解するようにエンジンの直後にラプ
ラャーディスクを設置し、ラプラャーディスクの下流側
を低圧に真空排気し、かつラプラャーディスクの上流側
を超高真空に真空排気してエンジンを着火し、エンジン
の燃焼排ガスによりラプラャーディスクを溶解させて燃
焼を継続する、ことを特徴とするエンジン超高真空着火
試験方法が提供される。本発明の好ましい実施形態によ
れば、着火前にラプチャディスクの前後を超高真空に排
気し、着火直前にエジェクタラインに通じる遮断弁を開
いて着火する。According to the present invention, a rapla disk is installed immediately after an engine so as to be dissolved by combustion exhaust gas of the engine, and the downstream side of the rapla disk is evacuated to a low pressure. And igniting the engine by evacuating the upstream side of the Rapler disk to an ultra-high vacuum and igniting the engine, dissolving the Rapler disk with the combustion exhaust gas of the engine and continuing combustion, characterized by the fact that the engine continues to burn. A test method is provided. According to a preferred embodiment of the present invention, the front and rear of the rupture disk are evacuated to ultra-high vacuum before ignition, and a shut-off valve communicating with an ejector line is opened immediately before ignition to ignite.
【０００７】また、本発明によれば、エンジンを設置す
る低圧室と、該低圧室の下流側に順に設けられたディフ
ューザ、主遮断弁、エジェクタとを備え、更に、エンジ
ンの燃焼排ガスで溶解するようにエンジンの直後に設置
されたラプラャーディスクと、該ラプラャーディスクと
ディフューザの間に設置された補助遮断弁と、ラプラャ
ーディスクの前後を超高真空に真空排気できる超高真空
装置とを備え、ラプラャーディスクの上流側を超高真空
に真空排気してエンジンを着火し、エンジンの燃焼排ガ
スによりラプラャーディスクを溶解させる、ことを特徴
とするエンジン超高真空着火試験装置が提供される。本
発明の好ましい実施形態によれば、前記ラプラャーディ
スクは、アルミニュウム製の箔膜である。Further, according to the present invention, there is provided a low-pressure chamber in which an engine is installed, a diffuser, a main shut-off valve, and an ejector provided in this order on the downstream side of the low-pressure chamber. And the auxiliary shut-off valve installed between the Laplar disk and the diffuser, and the ultra-high vacuum that can evacuate the ultra-high vacuum before and after the Laplar disk. An ultra-high vacuum ignition test for an engine, comprising: evacuating the upstream side of the rapler disk to an ultra-high vacuum to ignite the engine, and melting the rapler disk by the combustion exhaust gas of the engine. An apparatus is provided. According to a preferred embodiment of the present invention, the Rapler disk is an aluminum foil film.
【０００８】上記、本発明の方法及び装置によれば、ラ
プラャーディスクの下流側をエジェクタにより低圧（例
えば１〜１３ｔｏｒｒ）に真空排気し、かつラプラャー
ディスクの上流側を超高真空（例えば１０-9ｔｏｒｒ以
上）に真空排気してエンジンを着火し、エンジンの燃焼
排ガスによりラプラャーディスクを溶解させて燃焼を継
続することにより、燃焼器（エンジン）の着火時の状態
を高真空に保持でき、かつ着火後は、燃焼ガスが大量に
発生し、ラプチャーディスクを溶かすことにより、蒸気
エジェクタのラインと接続し大量の燃焼ガスを放出する
ことができる。[0008] According to the method and apparatus of the present invention, the ejector ejects the downstream side of the Rapler disk to a low pressure (for example, 1 to 13 torr), and the upstream side of the Rapler disk uses an ultra-high vacuum. The engine is ignited by evacuating to a vacuum of, for example, 10 -9 torr or more, and the combustion is continued by dissolving the Rapler disk with the combustion exhaust gas of the engine. After ignition, a large amount of combustion gas is generated, and by melting the rupture disk, it can be connected to a line of a steam ejector to discharge a large amount of combustion gas.
【０００９】すなわち、本発明は、燃焼状態を着火時と
着火後の定常燃焼時と区別し、蒸気エジェクタのライン
の前に燃焼熱により溶解するディスクを隔壁として設け
て、着火時の超高真空状態の維持を可能とし、燃焼を開
始したら隔壁（ラプラャーディスク）を瞬時に溶解除去
して希薄空気の状態を維持できるようにしたものであ
る。That is, according to the present invention, the combustion state is distinguished between the time of ignition and the time of steady combustion after ignition, and a disk which melts by combustion heat is provided as a partition in front of the line of the steam ejector, and the ultrahigh vacuum at the time of ignition is provided. The state can be maintained, and when the combustion is started, the partition wall (Lapla disk) is instantaneously dissolved and removed to maintain the state of the lean air.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本
発明のエンジン超高真空着火試験装置の構成図である。
この図において、本発明の試験装置１０は、エンジン１
を設置する低圧室２と、低圧室２の下流側に順に設けら
れたディフューザ３、主遮断弁４、蒸気によるエジェク
タ５、消音室６を備えている。また、この図において、
２ａはエンジンを運転制御するエンジン運転装置であ
る。この構成により、図３の従来の高空燃焼試験設備と
同様に、エジェクタ５で蒸気を下流側に噴射して装置内
を高空における大気圧（例えば、１〜１３ｔｏｒｒ）に
保持し、この状態でエンジン１を燃焼させて、エンジン
の特性を試験することができる。なお、本発明で試験す
るエンジン１は、空気を必要としないロケットエンジン
が適しているが、本発明はかかるエンジンに限定され
ず、例えばスクラムジェットエンジンのように、希薄な
空気の存在下で飛行するエンジンの試験にもそのまま適
用することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a configuration diagram of an engine ultra-high vacuum ignition test apparatus of the present invention.
In this figure, a test apparatus 10 of the present invention includes an engine 1
And a diffuser 3, a main shut-off valve 4, an ejector 5 using steam, and a muffling chamber 6 which are sequentially provided downstream of the low-pressure chamber 2. In this figure,
Reference numeral 2a denotes an engine operation device for controlling the operation of the engine. With this configuration, similarly to the conventional high-altitude combustion test facility of FIG. 3, the ejector 5 injects steam to the downstream side to maintain the inside of the apparatus at the atmospheric pressure in the high altitude (for example, 1 to 13 torr). 1 can be fired to test engine characteristics. The engine 1 to be tested in the present invention is suitable for a rocket engine that does not require air, but the present invention is not limited to such an engine, and for example, it flies in the presence of lean air, such as a scramjet engine. It can be applied as it is to the test of the engine to be performed.
【００１１】図１の試験装置１０は、更に、エンジン１
の燃焼排ガス８で溶解するようにエンジンの直後に設置
されたラプラャーディスク１２と、ラプラャーディスク
１２とディフューザ３の間に設置された補助遮断弁１４
と、ラプラャーディスク１２の前後を超高真空に真空排
気できる超高真空装置１６とを備えている。The test apparatus 10 shown in FIG.
And a supplementary shut-off valve 14 installed between the lapler disc 12 and the diffuser 3.
And an ultra-high vacuum device 16 capable of evacuating the front and rear of the Laplar disk 12 to an ultra-high vacuum.
【００１２】ラプラャーディスク１２は、低圧室２と補
助遮断弁１４との間を２分し気密にシールしている。こ
のラプラャーディスク１２は、燃焼排ガス８の高温ガス
（例えば１０００℃以上）により瞬時に溶解し、かつ少
なくとも１〜１３ｔｏｒｒ程度の差圧に耐えるようにな
っている。ラプラャーディスク１２には、低融点金属製
の薄板、例えばアルミニュウム製の箔膜を用いることが
できる。また、ラプラャーディスクを構成する薄板に複
数のスリットを予め加工し、着火直後の圧力と温度で瞬
時に破れるようにしてもよい。The Laplacer disk 12 seals hermetically between the low-pressure chamber 2 and the auxiliary shut-off valve 14 by dividing it into two parts. The Laplacer disk 12 is instantly dissolved by the high-temperature gas (for example, 1000 ° C. or higher) of the combustion exhaust gas 8 and can withstand a pressure difference of at least about 1 to 13 torr. A thin plate made of a low-melting point metal, for example, a foil film made of aluminum can be used for the lapler disk 12. Further, a plurality of slits may be preliminarily formed in the thin plate constituting the Laplacer disk so that the thin plate is instantaneously broken at the pressure and temperature immediately after ignition.
【００１３】補助遮断弁１４は、主遮断弁４と同様に試
験装置内を気密に遮断できる開閉弁である。この補助遮
断弁１４は、数百ｔｏｒｒ程度の差圧に耐え、かつ短時
間（数秒以内）で開閉できるようになっている。超高真
空装置１６は、ラプラャーディスク１２の前後に通じる
ラインを開閉する第１真空開閉弁１６ａと、ラプラャー
ディスク１２の下流側に通じるラインのみを開閉する第
２真空開閉弁１６ｂとを有する。この構成により、両方
の開閉弁１６ａ，１６ｂを開いてラプラャーディスク１
２の両面を超高真空（例えば１０ -9ｔｏｒｒ以上）に保
持することにより、ラプラャーディスク１２の不用意な
破裂を防止することができ、かつ第２真空開閉弁１６ｂ
を閉じ補助遮断弁１４を開くことにより、ラプラャーデ
ィスク１２の上流側を超高真空に保持し、下流側を低圧
（例えば１〜１３ｔｏｒｒ）に保持することができる。The auxiliary shut-off valve 14 is tested similarly to the main shut-off valve 4.
This is an on-off valve that can airtightly shut off the inside of the test device. This auxiliary shield
The valve 14 can withstand a pressure difference of about several hundred torr and
It can be opened and closed in seconds (within a few seconds). Super high truth
The empty device 16 communicates before and after the Rapler disk 12
A first vacuum on-off valve 16a for opening and closing the line,
A second opening and closing of only the line leading to the downstream side of the disk 12
And a second vacuum on-off valve 16b. With this configuration, both
Open the on-off valves 16a and 16b of the
2 on both sides in an ultra-high vacuum (eg, 10 -9Torr or more)
By holding it, careless
Burst can be prevented and the second vacuum on-off valve 16b
Is closed, and the auxiliary shut-off valve 14 is opened.
The upstream side of the disk 12 is maintained in an ultra-high vacuum, and the downstream side
(For example, 1 to 13 torr).
【００１４】図２は、本発明によるエンジン超高真空着
火試験方法の説明図であり、（Ａ）は着火前、（Ｂ）は
着火後を示している。本発明の方法によれば、（Ａ）に
示すように、エンジン１の燃焼排ガスで溶解するように
エンジンの直後にラプラャーディスク１２を設置し、着
火前にラプチャディスク１２の前後を両方の開閉弁１６
ａ，１６ｂを開いて超高真空に排気し、着火直前に第２
真空開閉弁１６ｂを閉じエジェクタラインに通じる補助
遮断弁１４を開いて着火する。（Ｂ）エンジン１を着火
すると、その燃焼排ガス８によりラプラャーディスク１
２が瞬時に溶解・除去されるので、着火後はラプラャー
ディスク１２の下流側の低圧（例えば１〜１３ｔｏｒ
ｒ）になり、そのまま燃焼を継続することができる。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of an engine ultra-high vacuum ignition test method according to the present invention, wherein FIG. 2A shows a state before ignition and FIG. 2B shows a state after ignition. According to the method of the present invention, as shown in (A), the Rapler disc 12 is installed immediately after the engine so as to be dissolved by the combustion exhaust gas of the engine 1, and both sides of the rupture disc 12 are lit before and after ignition. On-off valve 16
a, 16b are opened and evacuated to ultra-high vacuum.
The vacuum switching valve 16b is closed, and the auxiliary shutoff valve 14 communicating with the ejector line is opened to ignite. (B) When the engine 1 is ignited, its combustion exhaust gas 8 causes
2 is instantaneously dissolved and removed, and after ignition, a low pressure (for example, 1 to
r), and the combustion can be continued as it is.
【００１５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００１６】[0016]
【発明の効果】上述したように、本発明の方法及び装置
によれば、ラプラャーディスクの下流側をエジェクタに
より低圧（例えば１〜１３ｔｏｒｒ）に真空排気し、か
つラプラャーディスクの上流側を超高真空（例えば１０
-3〜１０-8ｔｏｒｒ）に真空排気してエンジンを着火
し、エンジンの燃焼排ガスによりラプラャーディスクを
溶解させて燃焼を継続することにより、燃焼器（エンジ
ン）の着火時の状態を高真空に保持でき、かつ着火後
は、燃焼ガスが大量に発生し、ラプチャーディスクを溶
かすことにより、蒸気エジェクタのラインと接続し大量
の燃焼ガスを放出することができる。As described above, according to the method and apparatus of the present invention, the downstream side of the Rapler disk is evacuated to a low pressure (for example, 1 to 13 torr) by the ejector, and the upstream side of the Rapler disk is discharged. To an ultra-high vacuum (for example, 10
The engine is ignited by evacuating to -3 to 10 -8 torr), and the combustion state of the combustor (engine) is improved by igniting the Laplacian disk with the exhaust gas from the engine and continuing the combustion. A large amount of combustion gas can be generated after ignition and a large amount of combustion gas is generated after ignition, so that a large amount of combustion gas can be released by connecting to a line of a steam ejector by melting a rupture disk.
【００１７】従って、本発明のエンジン超高真空着火試
験方法及び装置は、完全な真空に近い超高真空状態で着
火試験ができ、かつ着火後も円滑に燃焼試験を継続する
ことができる、等の優れた効果を有する。Therefore, the engine ultra-high vacuum ignition test method and apparatus of the present invention can perform an ignition test in an ultra-high vacuum state close to a complete vacuum, and can continue the combustion test smoothly after ignition. Has an excellent effect.
【図１】本発明のエンジン超高真空着火試験装置の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an engine ultra-high vacuum ignition test apparatus of the present invention.
【図２】本発明によるエンジン超高真空着火試験方法の
説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of an engine ultra-high vacuum ignition test method according to the present invention.
【図３】従来の高空燃焼試験設備の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional high-altitude combustion test facility.
１ エンジン ２ 低圧室 ２ａ エンジン運転装置 ３ ディフューザ ４ 遮断弁（主遮断弁） ５ エジェクタ ６ 消音塔 ７ａ 真空ポンプ ７ｂ 冷却水ポンプ ８ 燃焼ガス １０ エンジン超高真空着火試験装置 １２ ラプラャーディスク １４ 補助遮断弁 １６ 超高真空装置 １６ａ 第１真空開閉弁 １６ｂ 第２真空開閉弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Low-pressure chamber 2a Engine operating device 3 Diffuser 4 Shut-off valve (main shut-off valve) 5 Ejector 6 Silencer 7a Vacuum pump 7b Cooling water pump 8 Combustion gas 10 Engine ultra-high vacuum ignition test device 12 Lapla disk 14 Auxiliary shut-off Valve 16 Ultra-high vacuum device 16a First vacuum on-off valve 16b Second vacuum on-off valve
Claims (4)
エンジンの直後にラプラャーディスクを設置し、ラプラ
ャーディスクの下流側を低圧に真空排気し、かつラプラ
ャーディスクの上流側を超高真空に真空排気してエンジ
ンを着火し、エンジンの燃焼排ガスによりラプラャーデ
ィスクを溶解させて燃焼を継続する、ことを特徴とする
エンジン超高真空着火試験方法。1. A lapler disk is installed immediately after an engine so as to be dissolved by combustion exhaust gas of an engine, a downstream side of the lapler disk is evacuated to a low pressure, and an upstream side of the lapler disk is superposed. An ultra-high vacuum ignition test method for an engine, comprising: evacuating to a high vacuum, igniting the engine, and dissolving the Rapler disk with the combustion exhaust gas of the engine to continue the combustion.
真空に排気し、着火直前にエジェクタラインに通じる遮
断弁を開いて着火する、ことを特徴とする請求項１に記
載のエンジン超高真空着火試験方法。2. An ultra-high vacuum engine according to claim 1, wherein before and after ignition, the front and rear of the rupture disk are evacuated to ultra-high vacuum, and immediately before ignition, a shut-off valve leading to an ejector line is opened to ignite. Ignition test method.
の下流側に順に設けられたディフューザ、主遮断弁、エ
ジェクタとを備え、 更に、エンジンの燃焼排ガスで溶解するようにエンジン
の直後に設置されたラプラャーディスクと、該ラプラャ
ーディスクとディフューザの間に設置された補助遮断弁
と、ラプラャーディスクの前後を超高真空に真空排気で
きる超高真空装置とを備え、ラプラャーディスクの上流
側を超高真空に真空排気してエンジンを着火し、エンジ
ンの燃焼排ガスによりラプラャーディスクを溶解させ
る、ことを特徴とするエンジン超高真空着火試験装置。3. A low-pressure chamber in which an engine is installed, a diffuser, a main shut-off valve, and an ejector provided in sequence on a downstream side of the low-pressure chamber. A lapler disk installed, an auxiliary shut-off valve installed between the lapler disk and the diffuser, and an ultra-high vacuum device capable of evacuating the front and rear of the lapler disk to an ultra-high vacuum; An ultra-high vacuum ignition test system for an engine, comprising: evacuating the upstream side of a razor disk to an ultra-high vacuum to ignite the engine;
ウム製の箔膜である、ことを特徴とする請求項２に記載
のエンジン超高真空着火試験装置。4. The engine ultra-high vacuum ignition test apparatus according to claim 2, wherein the Lapler disk is a foil film made of aluminum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20436596A JPH1047162A (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Engine extreme vacuum ignition test method and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20436596A JPH1047162A (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Engine extreme vacuum ignition test method and its device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047162A true JPH1047162A (en) | 1998-02-17 |
Family
ID=16489316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20436596A Pending JPH1047162A (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Engine extreme vacuum ignition test method and its device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047162A (en) |
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