KR100858964B1 - 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 제트엔진의 후방에 결합되고, 제트엔진의 터빈을 통과한 배기가스가 유입되는 입구노즐, 및 추후 연소기에서 연소되어 유출되는 연소 배기가스가 추진되어 나가는 추진노즐이 형성된 후기파이프; 제트엔진으로부터 공급받은 연료가 유입되는 연료유입관; 후기파이프의 내측에 구비되고, 입구노즐과 연통되어 배기가스가 유입되는 가스유입구와, 연료유입관과 연결되어 연료가 유입되는 연료유입구가 형성되어 유입된 배기가스와 연료가 서로 혼합되고, 연료에 의해 연소된 배기가스인 연소 배기가스가 유출되는 가스유출구가 형성된 연소기; 및 연소기 내측에 설치되어, 배기가스 및 연료가 통과하는 관통홀이 형성된 중앙판, 및 중앙판을 중심으로 연장되어 연소기의 내벽에 고정되고 중앙판의 둘레를 따라 설치되는 복수 개의 날개를 포함하는 고정식 블레이드를 포함하는 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기가 제공된다. 개시된 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기에 따르면, 토치를 응용하여 후기 연소기를 구성함에 따라 종래의 제트엔진 후기 연소기에 비해 구조가 간단하여 소형의 제트엔진에 적용하기 적합한 이점이 있다.

제트엔진, 연소기, 배기가스, 블레이드

Description

토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기{Reer burning device for small jet engine using torch}

본 발명은 소형 제트엔진에 적용되는 후기 연소기에 관한 것이다.

일반적인 제트엔진 후기 연소기의 형태는 도 1과 같다.

일반적으로 제트엔진에서 터빈을 지난 배기가스에는 미연소 산소가 많이 남아 있으므로, 터빈과 제트 추진노즐 사이에 연료를 분사시키면 상기 배기가스 온도를 상승시킬 수 있으며, 궁극적으로 추진노즐에서 분출되는 제트의 속도를 높여 엔진 추력을 증가시킬 수 있다.

후기 연소기는 화염이 제트파이프의 중심축 주위로 집중되도록 연소기를 배열하고, 터빈배출 가스의 일부는 제트파이프의 내벽을 따라 흐르도록 해서 내벽을 화염으로부터 보존하고, 벽의 온도를 안전한 값으로 유지시켜야 한다. 후기연소기 제트파이프의 면적은 가스속도를 감소시키기 위해 같은 엔진에서의 통상 제트파이프 면적보다 넓다.

후기 연소기의 화염점화 방법으로는 연료-공기 혼합기를 플루티늄 점화기에 분사하여 화학반응에 의해 화염을 생성시키는 촉매 점화법이 있고, 다른 방법은 연 소기 주위에 있는 점화플러그에 의한 방법이 있을 수 있다. 또 다른 방법은 엔진 연소실에서 한 줄기의 뜨거운 화염을 생성시켜 후기 연소기 분사장치까지 흐르게 하고, 혼합기를 점화시키는 고온가스 점화방법이 있다.

그런데 도 1과 같은 일반적인 종래의 제트엔진 후기연소기는 그 구조가 복잡하여 소형화하는데 많은 애로사항이 있으며, 구조의 복잡성으로 인하여 소형 제트엔진에 적합한 후기 연소기를 제작하기가 상당히 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 일반적인 제트엔진 후기 연소기보다 단순한 구조를 갖는 토치 원리의 후기 연소기를 개발하여 소형의 제트엔진에 적용하기 적합한, 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기는, 제트엔진의 후방에 결합되고, 상기 제트엔진의 터빈을 통과한 배기가스가 유입되는 입구노즐, 및 추후 연소기에서 연소되어 유출되는 연소 배기가스가 추진되어 나가는 추진노즐이 형성된 후기파이프; 상기 제트엔진으로부터 공급받은 연료가 유입되는 연료유입관; 상기 후기파이프의 내측에 구비되고, 상기 입구노즐과 연통되어 상기 배기가스가 유입되는 가스유입구와, 상기 연료유입관과 연결되어 상기 연료가 유입되는 연료유입구가 형성되어 유입된 배기가스와 연료가 서로 혼합되고, 상기 연료에 의해 연소된 배기가스인 상기 연소 배기가스가 유출되는 가스유출구가 형성된 연소기; 및 상기 연소기 내측에 설치되어, 상기 배기가스 및 연료가 통과하는 관통홀이 형성된 중앙판, 및 상기 중앙판을 중심으로 연장되어 상기 연소기의 내벽에 고정되고 상기 중앙판의 둘레를 따라 설치되는 복수 개의 날개를 포함하는 고정식 블레이드를 포함한다.

여기서, 상기 고정식 블레이드의 날개는, 상기 중앙판에 대해 기울어진 각도 를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소기는, 상기 후기파이프의 내측에 구비되되, 상기 후기파이프의 직경에 비해 작은 직경을 가지고 상기 후기파이프의 내주면과 이격 배치되어, 상기 입구노즐과 상기 추진노즐과 각각 연통되는 이격공간을 형성하여, 상기 입구노즐에 유입된 배기가스의 일부는 상기 이격공간을 통해 유동 및 통과되어 상기 가스유출구를 통해 유출된 상기 연소 배기가스와 함께 상기 추진노즐로 배출될 수 있다.

한편, 상기 연소기는, 일측에 점화 불꽃이 통과되는 관통구가 형성되고, 상기 관통구와 연통되고, 상기 연소기 내부에서 연료와 혼합된 배기가스가 불꽃에 의해 점화되어 연소되도록 하는 점화플러그가 장착되는 점화장착부를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 토치를 응용한 제트엔진 후기 연소기에 따르면, 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 토치를 응용하여 후기 연소기를 구성함에 따라 종래의 제트엔진 후기 연소기보다 구조가 간단하며 소형의 제트엔진에 적용하기 적합한 이점이 있다.

둘째, 후기파이프의 내측에 이격공간을 가지도록 연소기를 설치함에 따라, 배기가스의 일부는 후기파이프의 내벽을 따라 흐르도록 하여 연소기의 화염으로부터 후기파이프의 내벽을 냉각 및 보존하고 내벽의 온도를 안전한 값으로 유지시킬 수 있다.

셋째, 복수 개의 날개를 갖는 고정식 블레이드에 따르면, 연소실로 유입되는 배기가스와 연료의 흐름을 회전하게 만들어 배기가스와 연료가 연소실 내부에 머무르는 시간을 증가시키고 배기가스와 연료의 혼합이 더욱 잘 되도록 하여, 고속의 공기 유동 속에서도 연소가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기의 투시 사시도, 도 3은 도 2의 개략 단면도이다.

도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기(100)는, 후기파이프(110), 연료유입관(120), 연소기(130) 및 고정식 블레이드(140)를 포함한다.

상기 후기파이프(110)는, 실질적으로 제트엔진(미도시)의 후방에 플랜지(113) 등과 같은 결합구조를 통해 결합되는 부분으로서, 전단에는 상기 제트엔진(미도시)의 터빈(미도시)을 통과한 배기가스가 유입되는 입구노즐(111), 및 후단에는 추후 상기 연소기(130)에서 연소되어 유출되는 연소 배기가스가 추진되어 나가는 추진노즐(112)이 형성된 부분이다.

이러한 후기파이프(110)를 통해 유입되는 상기 배기가스는 제트엔진(미도시)에서 한번 연소되어 나온 배기가스로서 미연소된 산소가 남아 있는 편이므로 연료만 공급된다면 다시 연소가 가능하다.

추후, 이러한 배기가스는 상기 연소기(130)로 유입된 후 연료유입관(120)을 통해 유입되는 연료에 의해 연소기(130) 내에서 연소가 가능하다.

한편, 상기 연료유입관(120)은 제트엔진(미도시)으로부터 공급받은 연료가 유입되는 관으로서, 공급받은 연료는 상기 연소기(130)로 다시 유입되게 된다.

즉, 상기 연료유입관(120)의 일측은 각각, 제트엔진(미도시)의 연료공급부(미도시)에 연결되고, 타측은 상기 연소기(130)에 연결될 수 있다.

상기 연료유입관(120)은 상기 제트엔진(미도시)과의 연결이 용이하도록, 도 2와 같이, 후기파이프(110)의 내통홀(115)을 통해 후기파이프(110)의 일면을 통과하도록 외부로 연장되어 연료를 공급받을 수 있다.

여기서, 상기 연료는 실내등유(95%)와 터보제트엔진오일(5%)의 혼합으로 이루어진 연료일 수 있으나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제트엔진(미도시)의 종류에 따라 사용되는 연료의 종류 또한 그에 맞도록 변경 가능함은 물 론이다.

상기 연소기(130)는 상기 후기파이프(110)의 내측에 구비되는 부분으로서, 가스유입구(131), 연료유입구(132) 및 가스유출구(133)가 형성된 부분이다.

상기 가스유입구(131)는 상기 입구노즐(111)과 연통되어 상기 배기가스가 유입되는 부분으로서, 적어도 하나로 형성될 수도 있으나, 배기가스의 고른 유입이 가능하도록 도 2과 같이 복수 개(4개)로 구비될 수 있다. 물론, 가스유입구(131)의 갯수는 본 기술 범주 내에서 다양하게 변경 가능하다.

한편, 상기 연료유입구(132)는 상기 연료유입관(120)과 연결되어 상기 연소기(130) 내로 상기 연료가 유입되도록 하는 통로이다.

이상과 같이, 상기 연소기(130) 내부에는 상기 가스유입구(131)와 연료유입구(132)를 통해 유입된 배기가스와 연료가 서로 혼합될 수 있다.

상기 연소기(130)에 형성된 가스유출구(133)는 상기 연소기(130) 내부에서 상기 연료에 의해 연소된 배기가스인 상기 연소 배기가스가 상기 후기파이프(110)의 추진노즐(112) 측을 향해 유출되는 통로이다.

여기서, 상기 연소기(130)는, 상기 후기파이프(110)의 내측에 구비되되, 도 2 또는 도 3과 같이, 상기 후기파이프(110)의 직경에 비해 작은 직경을 가지고 상기 후기파이프(110)의 내주면과 이격 배치될 수 있는데, 이에 따르면 상기 입구노즐(111)과 상기 추진노즐(112)과 각각 연통되는 도 3의 이격공간(10)을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 후기연소기(130)의 입구노즐(111)을 통해 유입된 배기가스의 일부는 상기 이격공간(10)을 통해 유동 및 통과된 후, 상기 연소기(130)의 가스유출구(133)를 통해 유출된 상기 연소 배기가스와 함께 상기 추진노즐(112)로 배출될 수 있다.

상기 이격공간(10)에 따르면, 상기 배기가스의 일부가 후기파이프(110)의 내벽을 따라 흐르도록 하여, 상기 연소기(130)의 화염으로부터 내벽을 냉각 또는 보존하고 내벽의 온도를 안전한 값으로 유지시킬 수 있도록 한다. 여기서, 상기 연소기(130)의 외벽에는 도 2 또는 도 3과 같이 상기 이격공간(10)과 내통되는 연소기 외벽홀(136)이 복수 개로 형성되어 연소기(130)를 점화 과열로부터 보호할 수 있다.

여기서, 상기 연소기(130)가 상기 후기연소기(130) 내에서 상기 이격공간(10)을 형성하여 설치되는 것을 용이하게 하도록, 도 2와 같이 상기 연소기(130)의 내벽과 후기연소기(130)의 외벽 사이를 연결하는 지지대(114)가 복수 개로 형성될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 연소기(130)는, 외부의 점화플러그(미도시)에 의해 점화가 가능하다.

이를 위해, 상기 연소기(130)는 일측에 점화 불꽃이 통과되는 관통구(134)가 형성될 수 있으며, 또한 상기 관통구(134)와 연통되어 상기 점화플러그(미도시)가 장착되는 점화장착부(135)를 더 구비할 수 있다.

상기 점화장착부(135)에 따르면, 상기 연소기(130) 내부에서 연료와 혼합된 배기가스가 상기 점화플러그(미도시)의 불꽃에 의해 점화되어 연소되도록 한다.

한편, 상기 고정식 블레이드(140)는 도 2 또는 도 3과 같이, 상기 연소기(130) 내측에 설치되는 부분으로서, 상기 배기가스 및 연료가 통과하는 관통홀(142)이 중앙에 형성된 중앙판(141), 및 상기 중앙판(141)을 중심으로 연장되어 상기 연소기(130)의 내벽에 고정되고 상기 중앙판(141)의 둘레를 따라 방사형으로 설치되는 복수 개의 날개(143)를 포함한다.

즉, 가스유입구(131)와 연료유입구(132)를 통해 연소기(130) 내부에 유입된 배기가스와 연료는 상기 고정식 블레이드(140)의 관통홀(142)을 통해 통과함과 동시에 상기 날개(143)에 의해 회전되어 흐름이 유도되는 것에 의해 화염이 잘 유지될 수 있다.

배기가스와 연료는 연소기(130) 내부로 유입되면서 고속으로 유동될 수 있는데, 고속의 유동에 따르면, 배기가스와 연료의 연소시 화염이 잘 유지되지 않고 화염이 꺼지는 일이 발생할 수 있다.

그런데, 상기 고정식 블레이드(140)의 날개(143)에 의하면, 상기 연소기(130)로 유입되는 배기가스와 연료의 흐름을 회전하게 만들어 상기 배기가스와 연료가 연소기(130) 내에 머무르는 시간을 증가시키고 배기가스와 연료의 혼합이 더욱 잘 되도록 하여, 고속의 공기 유동 속에서도 연소가 이상 없이 이루어지게 할 수 있는 이점이 있다.

이러한 상기 고정식 블레이드(140)의 날개(143)는, 도 2와 같이 중앙판(141)에 대해 기울어진 각도를 가지도록 구성됨에 따라 상술한 배기가스와 연료의 흐름 유도, 연소 및 혼합 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.

상기 날개(143)는 적어도 2개 또는 그 이상의 복수 개로 설치될 수 있다.

한편, 연소기(130) 내에 설치되는 고정식 블레이드(140)의 설치 위치와 상기 날개(143)의 모양 및 개수는, 상기 연소기(130)에 형성된 가스유입구(131)의 모양 및 크기에 따라 적절히 변경 가능한 부분이다.

이상과 같은 본 발명의 후기 연소기(100)에 따르면, 토치의 원리를 응용하여 종래의 제트엔진 후기 연소기에 비해 단순한 구조를 가지므로 소형의 제트엔진에 적용하기 적합한 이점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 제트엔진 후기 연소기의 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기의 투시 사시도,

도 3은 도 2의 개략 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...이격공간

100...본 발명의 실시예에 따른 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기

110...후기파이프 111...입구노즐

112...추진노즐 113...플랜지

114...지지대 115...내통홀

120...연료유입관 130...연소기

131...가스유입구 132...연료유입구

133...가스유출구 134...관통구

135...점화장착부 136...연소기 외벽홀

140...고정식 블레이드 141...중앙판

142...관통홀 143...날개

Claims (4)

1. 제트엔진의 후방에 결합되고, 상기 제트엔진의 터빈을 통과한 배기가스가 유입되는 입구노즐, 및 추후 연소기에서 연소되어 유출되는 연소 배기가스가 추진되어 나가는 추진노즐이 형성된 후기파이프;

   상기 제트엔진으로부터 공급받은 연료가 유입되는 연료유입관;

   상기 후기파이프의 내측에 구비되고, 상기 입구노즐과 연통되어 상기 배기가스가 유입되는 가스유입구와, 상기 연료유입관과 연결되어 상기 연료가 유입되는 연료유입구가 형성되어 유입된 배기가스와 연료가 서로 혼합되고, 상기 연료에 의해 연소된 배기가스인 상기 연소 배기가스가 유출되는 가스유출구가 형성된 연소기; 및

   상기 연소기 내측에 설치되어, 상기 배기가스 및 연료가 통과하는 관통홀이 형성된 중앙판, 및 상기 중앙판을 중심으로 연장되어 상기 연소기의 내벽에 고정되고 상기 중앙판의 둘레를 따라 설치되는 복수 개의 날개를 포함하는 고정식 블레이드를 포함하는 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정식 블레이드의 날개는,

   상기 중앙판에 대해 기울어진 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 연소기는,

   상기 후기파이프의 내측에 구비되되, 상기 후기파이프의 직경에 비해 작은 직경을 가지고 상기 후기파이프의 내주면과 이격 배치되어, 상기 입구노즐과 상기 추진노즐과 각각 연통되는 이격공간을 형성하여,

   상기 입구노즐에 유입된 배기가스의 일부는 상기 이격공간을 통해 유동 및 통과되어 상기 가스유출구를 통해 유출된 상기 연소 배기가스와 함께 상기 추진노즐로 배출되는 것을 특징으로 하는 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 연소기는,

   일측에 점화 불꽃이 통과되는 관통구가 형성되고,

   상기 관통구와 연통되고, 상기 연소기 내부에서 연료와 혼합된 배기가스가 불꽃에 의해 점화되어 연소되도록 하는 점화플러그가 장착되는 점화장착부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기.

Images