KR20080092858A - 전기역학적 선회기와 이를 사용하는 연소 장치 및 방법 - Google Patents

전기역학적 선회기와 이를 사용하는 연소 장치 및 방법 Download PDF

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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

일 실시예에서, 연소 장치는, 산화제 입구, 연료 입구, 연료와 산화제를 혼합하여 혼합물을 형성하도록 구성되는 혼합 영역, 상기 혼합 영역과 유체 연통하는 연소 구역 및 상기 연소 구역과 유체 연통하는 출구를 포함한다. 상기 혼합 영역, 연소 구역, 및/또는 출구는 이온화된 가스를 선회시키도록 구성된 전기역학적 선회기(54)를 포함한다. 전기역학적 선회기(54)는 전력 공급원과 전기적으로 연통하는 복수의 전극을 포함한다. 일 실시예에서, 추력을 생성하는 방법은, 연료와 산화제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 상기 혼합물을 점화시켜 점화된 혼합물을 형성하는 단계, 상기 점화된 혼합물을 연소시켜 화염을 형성하는 단계 및 상기 화염을 사용하여 추력을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 화염 및/또는 연료와 산화제는 전기역학적으로 선회된다.

Description

전기역학적 선회기와 이를 사용하는 연소 장치 및 방법{ELECTRO-DYNAMIC SWIRLER, COMBUSTION APPARATUS AND METHODS USING THE SAME}
본 출원은 일반적으로 전기역학적 선회기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기역학적 선회기를 포함하는 연소 장치 및 이를 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.
다양한 추력 및 전력 발생 장치, 예를 들어 가스 터빈은 공기와 연료의 혼합물을 연소시킨다. 가스 터빈에 있어서, 연료-공기 혼합물은 고온의 연소 가스를 생산하기 위해, 이러한 혼합물이 지속적으로 연소되는 연소기에 지속적으로 공급된다. 이러한 가스는 하나 이상의 터빈 스테이지를 통해 확장되어, 기계적 동력 및 일부의 경우에 있어서는 추력을 발생시킨다. 펄스 폭발 엔진은 연료-공기 혼합물을 폭발시켜 증가된 온도 및 압력을 갖는 고온 연소 가스를 생성하게 된다. 고온 연소 가스는 엔진으로부터 안내되어 추력을 생성한다.
도 1A 내지 도 1F에 도시된 펄스 폭발 엔진에 있어서, 스파크가 혼합물에 발생하기 시작하여, 연소 폭발 전이(deflagration to detonation transition; DDT)를 거쳐 완전히 전개된 폭발로 전이되는 폭연(deflagration)으로서 개시된다. 확장되는 고온 연소는 피스톤처럼 작용하여 화염 전면(flame front)을 가속시킨다(도 1A). 화염 전면은 더욱 골지고 주름지게 되며(도 1B), 가속됨에 따라 화염 표면적을 증가시키고, 난류성 화염으로 변이된다(도 1C). 화염 표면적에 있어서의 증가는 전파 속도에 있어서의 가속 및 가속 공정 동안 충격파로 증폭되는 압축파의 생성을 더욱 촉진하게 된다(도 1D). 만약, 충격파가 반응물의 가스 온도를 증가시키기에 충분히 강하고 한정 영역 내에서 상호작용하기 시작한다면, 국부적으로 집중된 폭발파를 유발하는 국부적인 폭발 및 충격 및 반응 영역 사이의 결합이 발생한다(도 1E). 이러한 결합이 생성되자마자 폭발파가 형성된다(도 1F).
펄스 폭발 엔진에 대한 예시적인 연료 및 공기 혼합물은 가스상 및 액체 연료 및 공기 혼합물을 포함한다. 낮은 휘발성을 갖는 연료/공기 혼합물의 폭발에 있어서의 하나의 문제는 긴 연소 폭발 전이(DDT) 길이이다. 폭발 챔버 내에 장애물 및 다른 난류 강화 형상을 배치함으로써 DDT 길이를 감소시키고자 하는 시도가 있어왔다. 하나의 특정 증대 장치는 헬리컬 형상 나사산부로 폭발 챔버의 입구 단부의 내측면에 나사결합되어 마루면을 제공한다. DDT 길이를 감소시키고자 하는 다른 시도는 예비 기폭부를 사용하는 것 및 스파크 에너지와 위치, 폭발 챔버 형 상, 충격 집중 및 연료/공기 특성의 결합을 개선하는 것을 포함한다. 비록, 일부의 성공이 있었지만, 보다 짧은 DDT 길이 및 시간은 예를 들어, 액체 연료 시스템과 같은 저 휘발성 폭발에 대한 주요한 도전으로 남겨져 있다.
따라서, 공기-연료 혼합을 증대시키고, DDT 길이를 감소시키며, 그리고/또는 화염 가속 공정 및 전개되는 폭발에 대한 제어를 강화하는 것이 바람직할 것이다.
전기역학적 선회기를 포함하는 장치 및 이를 사용하는 방법에 대한 실시예가 개시된다.
일 실시예에서, 연소 장치는 산화제 입구, 연료 입구, 상기 연료 입구 및 산화제 입구와 유체 연통되는 혼합 영역, 상기 혼합 영역에 유체 연통되고 상기 혼합물을 연소시키도록 구성되는 연소 구역 및 상기 연소 구역과 유체 연통되는 출구를 포함한다. 상기 혼합 영역, 연소 구역 및/또는 출구는 이온화된 가스를 선회시키도록 구성된 전기역학적 선회기를 포함한다. 전기역학적 선회기는 전력 공급원과 전기적으로 연통되는 복수의 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 펄스 폭발 장치(pulse detonation apparatus)는 연료 입구, 산화제 입구, 상기 연료 입구 및 산화제 입구와 유체 연통되는 혼합 영역, 상기 혼합 영역의 하류측에 위치되어 상기 혼합 영역과 유체 연통되는 폭발 챔버 및 상기 폭발 챔버의 하류측에 위치되어 상기 폭발 챔버와 유체 연통되는 폭발 출구를 포함한다. 혼합 영역, 폭발 챔버 및/또는 폭발 출구는 전기역학적 선회기를 포함한다. 전기역학적 선회기는 전력 공급원과 전기적으로 연통되는 복수의 전극 을 포함한다.
일 실시예에서, 추력 생성 방법은, 연료와 산화제를 전기역학적으로 선회시켜 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 혼합물을 점화시켜 점화된 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 점화된 혼합물을 연소시켜 화염을 형성하는 단계와, 상기 연소 배출 가스를 이용하여 추력을 발생시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 추력 생성 방법은, 연료와 산화제를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계와, 상기 혼합물을 점화시켜 점화된 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 점화된 혼합물을 연소시켜 화염을 형성하는 단계와, 상기 화염을 전기역학적으로 선회시키는 단계와, 상기 화염을 이용하여 추력을 발생시키는 단계를 포함한다.
전술된 특징 및 그 외 다른 특징은 이하의 도면 및 상세한 설명에 의해 예시된다.
이하, 예시적이고 한정적이지 않으며, 유사한 도면 번호가 유사하게 번호 매김된 도면을 참조할 것이다.
전기역학적 선회기는 연소 혼합물(예를 들어, 연소 이전의 연료 및 공기 혼합물) 및/또는 결과적인 화염 상에 전기적 회전장 효과의 이익을 얻도록 적용된다. 공기 자체 또는 연료/공기 혼합물은 전기 방전 또는 플라즈마를 사용하여 예비-이온화된다. 플라즈마는 공기 자체 또는 연료/공기 혼합물의 불꽃점화 전압 이상의 전압에서 활성화되는 일련의 별도의 전극을 사용하여 얻어질 수 있다. 플라즈마는 전압이 공기 자체 또는 연료/공기 혼합물의 불꽃점화 전압보다 클 때, 전기역학적 선회기 자체의 회전 전기장에 의해 생성될 수도 있다. 선회기는 활성화될 때, 회전 전기장을 생성하기 위해 그룹으로 연결되는 복수의 전극을 포함한다. 회전장은 상기 장을 관통하여 유동하는 이온에 작용한다. 전기장으로부터 모멘텀을 얻는 이온은 예를 들어, 화염 또는 가스 혼합물을 원형 운동으로 설정하는 원형 유동을 유발하는 가스 내의 중립종(neutral species)에 상기 모멘텀을 전달한다. 이러한 효과는 화염을 형상화하고(예를 들어, 펄스 폭발 장치 내에 화염을 확장시키고), 화염을 안내하며, 화염을 안정화시키고, 및/또는 음향을 변조(예를 들어, 진동 및/또는 방출 음향을 감지)하기 위해, 거의 또는 전혀 압력 강하 없이 유체[연료 및 산화제(예를 들어, 공기)]를 혼합하도록 적용될 수 있다. 전기역학적 선회기가 화염에 어떻게 영향을 미치는가에 대한 정보는 요구대로 화염을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
전기역학적 선회기는 펄스 폭발 엔진, 엔진 증폭기 등과 같은 다양한 연소 장치에 사용될 수 있다. 상기 선회기는 하전 입자가 연소 챔버 및/또는 폭발 섹션에 존재하거나 의도적으로(예를 들어, 플라즈마 방전을 사용하여) 생성되는 한, 연소에 앞서[예를 들어, 기계적 선회기(공기/연료 혼합기)를 대체하거나, 공기/연료 혼합기에 추가하여] 적용될 수 있다. 전기역학적 선회기는 상기 장치를 통해 유동하는 증기(예를 들어, 예비 이온화 연료/공기 혼합물, 화염, 연소 가스 등)에 포함되는 이온에 작용하게 되는 회전장을 생성할 것이다. 전기장으로부터 이온에 의해 얻어지는 모멘텀은 중립종에 전달되고, 화염 또는 가스는 원형 운동으로 설정된다. 전기장의 회전 속도는 전압 주파수 및 분절된 전극의 개수의 함수이다.
전기역학적 선회기는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 전극은 세라믹 코팅과 같은 절연 물질로 추가로 도포될 수 있는 전도성 물질(예를 들어, 로드, 와이어, 스트립, 패드 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 복합물)로 이루어진 부재이다. 특정 전극 물질은 선회기의 특정 위치(예를 들어, 연소기 전/후)에 종속할 것이며, 이에 따라 선회기가 노출될 환경 조건에 종속하게 될 것이다. 가능한 전극 물질은 황동, 구리, 흑연, 몰리브덴, 텅스텐, 철계 물질, 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금(초합금 포함) 및 철, 고온 초합금 및 구리 합금과 같이 전술된 물질 중 적어도 하나를 포함하는 복합물을 포함한다. 만약, 선회기가 연소기 또는 폭발 챔버의 상류측에 위치된다면, 환경적 조건은 덜 가혹하게 되며, 구리 및 구리 합금과 같은 물질 및 스테인리스 스틸이 적용될 수 있으며, 반면에 선회기가 연소기 또는 폭발 챔버의 하류측에 위치된다면, 환경적 조건은 보다 가혹(보다 높은 온도, 보다 부식성이 강한 것 등)하게 될 것이고, 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 텅스텐 및 고온 초합금과 같은 물질이 적용될 수 있다.
전극은 활성화될 때, 요구되는 회전 전기장을 얻기 위해 그룹으로 배열되거나 연결된다. 예를 들어, 전극은 실린더(도 4) 및/또는 원뿔 형상(도 6)을 형성하기 위해 배열될 수 있으며, 다상 전압 전력 공급원과 전기적으로 연통하여 위치될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 하나의 가능한 구성은 중심이 120°씩 동등하게 이격되어 있는 3개의 원통형 셀 전극을 포함한다. 이러한 전극은 펄스 폭발 엔진 연소 챔버의 가속 섹션에 부착될 수 있으며, 이때 전극 셀의 축선은 연소 챔버의 원통 형상의 축선과 정렬된다. 적용된 전극의 개수는 3개보다 많거나 3 개일 수 있다. 바람직하게는, 전극 사이의 간격은 전극 사이에 아크 발생을 방지하기에 충분히 크다. (필요시) 전극 사이의 방전을 방지하기 위해, 전극은 서로 전기적으로 절연될 수도 있다. 이러한 전극에 적용될 수 있는 전압 형태의 위상 역시 120°이격되며, 각각의 전극에 적용된 주파수는 요구되는 전기 회전장을 생성하기에 충분히 동등할 수 있다. 3전극 선회기에 추가하여, 다상 대칭 또는 비대칭 전압 시스템(도 7 및 도 8 참조)으로 활성화되는 다중 전극을 사용할 수 있는 다른 변형예뿐 아니라, 4개의 직교 전극이 회전 전기장을 생성할 수 있다.
선회기는 전체적으로 원통형 또는 원뿔형 폐쇄체를 구비할 수도 있다. 하류측의 전극 이격에 있어서의 증가는 상류측에 있어서의 플라즈마 생성 및 하류측에 있어서의 회전장만을 촉진할 수 있다. 이는 순차적으로 이온화하는 공정 및 공기 및 공기/연료 혼합물을 회전시키는 공정에 대한 선택 사항을 제공한다.
도 2는 펄스 폭발 시스템(22)을 포함하는 터보팬 엔진(20)에 대한 측 단면도이다. 도 3은 도 2의 라인 A-A를 따라 취해진 펄스 폭발 증폭기(24)에 대한 단면도이다. 일 실시예에서, 터보팬(20)은 엔진(예를 들어, 터보팬 엔진, 펄스 폭발 엔진 등)(증폭기; 62)과 함께, 미국 오하이오주 씬시내티 소재, 제너널 일렉트릭 항공기 엔진 사로부터 이용 가능한 F110/129일 수 있다. 엔진(20)은 일반적으로 전방 방향(28) 및 후미 방향(30)으로 연장되는 종방향으로 연장되는 축선 또는 중앙선(26)을 구비한다. 엔진(20)은 고압 압축기(34), 연소기(36) 및 고압 터빈(38)을 포함하는 코어 엔진(32)을 포함한다. 상기 엔진은 팬 및 상기 팬을 구동하는 저압 터빈을 더 포함하며, 이들 모두는 직렬로 축선 방향 유동 관계로 배열된다.
펄스 폭발 시스템(22)은 코어 엔진(32)으로부터 하류측에 배치되어, 코어 엔진(32)으로부터 코어 엔진 연소 가스를 수용한다. 펄스 폭발 시스템(22)은 엔진(20)으로부터 추력을 발생시키기 위해, 코어 엔진(32) 내에 포함되는 터보기계류의 사용없이, 엔진(20) 내의 온도 상승 및 압력 상승을 발생시킨다. 펄스 폭발 시스템(22)은 입구측(42), 출구측(44) 및 충격관 서브 시스템(46)을 포함하는 펄스 폭발 증폭기(24)를 포함한다. 입구측(42)은 출구측(44)으로부터 상류측에 있으며, 엔진 중심체(48)를 원주 방향으로 둘러싼다.
폭발관 서브 시스템(46)은 펄스 폭발 증폭기 입구측(42)과 펄스 폭발 증폭기 출구측(44) 사이에서 연장되는 복수의 충격관(50)(예를 들어, 폭발관, 공진 폭발 캐비티 및 환형 폭발 챔버를 포함하는 폭발 챔버)을 포함한다. 충격관(50)은 연료 및 공기 진입 펄스 폭발 시스템(22)이 혼합 및 폭발되도록 한다. 각각의 충격관(50) 및 충격관 서브 시스템(46)은 원형 또는 비 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 충격관(50)은 코어 엔진(32)으로부터 수렴-발산 배출 노즐(52)로 연장된다. 배출 노즐(52)은 펄스 폭발 시스템(22) 및 충격관(50)으로부터 하류측에 배치된다.
작동 동안, 기류가 엔진(20)에 들어가고, 연료가 코어 엔진(32)에 도입된다. 공기 및 연료가 혼합되고(예를 들어, 혼합 구역 및 혼합 챔버로 언급되기도 하는 혼합 영역에서), 코어 엔진(32) 내에서 점화되어 고온의 연소 가스를 생성한다. 구체적으로, 고압 압축기(34)로부터의 압축 공기는 연소기(36) 내에서 연료와 혼합된다. 임의로, 공기 및 연료는 연소기(36)에 위치되는 전기역학적 선회기(54)로 혼합된다. 연소기(36)에서, 혼합물이 점화되어, 연소 가스가 생성된다. 이러한 연소 가스는 고압 압축기(34)를 구동하는 고압 터빈(38)을 구동한다. 연소 가스는 고압 터빈(38)으로부터 저압 터빈(40)으로 배출된다. 코어 기류는 저압 터빈(40)으로부터 배출된다.
결합된 기류는 펄스 폭발 시스템(22)으로 안내되고, 엔진(20)에 도입된 추가 연료와 혼합된다. 펄스 폭발 시스템(22)은 혼합물을 폭발시켜, 엔진(20) 내의 온도 상승 및 압력 상승을 생성하여, 엔진(20)으로부터 추력을 생성한다. 펄스 폭발 시스템(22)은 임의적으로 복수의 전기역학적 선회기를 적용할 수 있다. 제 2 전기역학적 선회기(56)는 점화 위치(예를 들어, 스파크)의 상류측에 위치되어 유입 유체를 혼합시킬 수 있다. 하나 이상의 충격관(50)은 예를 들어, 화염을 제어 및/또는 확장시키고, 열점을 제거하며, DDT 길이(전기역학적 선회기를 구비하지 않은 시스템과 비교하여)를 감소시키기 위해, 점화 지점의 하류측에 위치될 수 있다. DDT 길이(선회기에 의해 얻어지거나 선회기 없이 얻어지는)는 대략 10 내지 15 튜브 직경에 있다. 또한, 추가의 전기역학적 선회기(들)(60)는 예를 들어, 결과적인 화염을 제어 또는 안내하기 위해, 더 하류측(폭발 지점 근처 및/또는 상기 지점의 하류측)에 위치될 수 있다.
전술된 바와 같이, 하나 이상의 전기역학적 선회기는 엔진 전반에, 예를 들어 연소기의 앞, 내부 및/또는 뒤, 폭발 챔버의 앞, 내부 및/또는 뒤, 및/또는 노즐에 배치될 수 있다. 만약, 선회기가 예를 들어, 연소 섹션에 앞서 가스 내에 이온이 함유되어 있지 않은 영역에 적용된다면, 가스 혼합물은 예비-이온화된다. 각각의 선회기는 또한, 예를 들어 혼합을 보충하거나, 혼합을 실행하거나, 화염을 형 상화하는 것 등을 위해 그 위치 및 기능에 따라 설계될 수 있다. 따라서, 크기, 전력, 전극의 개수 및 전극 형상은 선회기의 위치 및 기능에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 전극 사이에 60°의 규칙적인 간격 및 10cm의 관 직경을 갖는 3개의 전극 구성을 사용할 수 있다. 소정의 2개의 전극 사이에 적용되는 최대 전압차는 150kV의 정점 전압을 초과하지 않을 수 있다. 전압 파형의 주파수는 수 Hz에서 수 kHz 범위일 수 있다. 60Hz의 주파수에서, 전기장은 3,600rpm으로 회전한다. 최적 주파수는 적용예에 따라 다르다. 전하 수 밀도, 가스 점도 및 선회 속도 및 전기장 세기는 매개변수를 결정한다.
본 전기역학적 선회기는 이온화된 가스(예를 들어, 화염 또는 플라즈마)에 대한 전기 에너지의 적용을 가능하게 하며, 대전 입자의 운동에 의해 중립종에 대한 모멘텀의 부여를 가능하게 한다. 선회기의 사용은 연료 및 공기의 보다 완전한 혼합을 가능하게 하여, 정점 화염 온도를 보다 낮게 유지하고, 질소산화물의 배출을 감소시키는 것을 돕는다. 또한, 선회기 섹션을 통한 압력 강하는 기계적 선회기의 사용에 비해 전기역학적 선회기를 사용할 때 감소된다. 또한, 전기역학적 선회기는 화염의 안내가 가능하고, 열점을 감소 또는 제거할 수 있으며, DDT 길이를 감소시킬 수 있다. 또한, 선회기(들)의 적용은 엔진의 적극적 제어를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 화염의 모니터링, 가스의 혼합 및/또는 온도에 대한 데이터는 적용될 전기 에너지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
본원에 개시된 범위는 포괄적이며 결합 가능하다(예를 들어, 약 25중량%까지, 보다 구체적으로, 약 5중량% 내지 약 20중량%의 범위는 약 5중량% 내지 약 25 중량% 범위의 모든 중간 값들 및 종점 값을 포함한다). "결합"이란, 융합물, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 또한, "제 1" 및 "제 2" 등과 같은 용어는 소정의 순서, 양 또는 중요도를 나타내는 것은 아니라, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위한 것이며, "하나의"라는 용어는 양을 한정하는 것이 아니라, 언급된 요소가 적어도 하나 존재함을 의미한다. 양과 관련하여 사용된 "약"이란 수식어구는 상태값을 포함하며, 문맥에 따른 의미를 갖는다(예를 들어, 특정량의 측정과 관련한 오차를 포함). 본원에 사용된 접미사 "(들)"은 그것이 수식하는 용어의 단수 및 복수 양자를 포함하여, 하나 이상의 상기 용어를 포함하는 것[예를 들어, 착색제(들)은 하나 이상의 착색제를 포함]을 의미한다. 상세한 설명 전반에 걸쳐, "일 실시예", "하나의 실시예" 등은 본 실시예와 관련되어 기술되는 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조 및/또는 특성)가 본원에 개시된 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 다른 실시예에는 포함될 수도, 포함되지 않을 수도 있음을 의미한다. 또한, 개시된 요소는 다양한 실시예의 소정의 적합한 방법을 통해 결합될 수 있음을 이해해야 한다.
모든 인용 특허, 특허 출원 및 다른 참조 문헌은 그 전체 개시 내용이 본원에 참조로서 인용된다. 그러나, 만약 본 출원의 용어가 참조된 문헌 상의 용어와 모순되거나 상충한다면, 본 출원의 용어는 참조 문헌 상의 상충하는 용어에 우선하게 된다.
비록, 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예들이 이루어질 수 있으며, 동등물들이 그 구성요소를 대체할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 다수의 변경예들이 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않는 범위에서 본 발명의 개시 내용에 특정 상황 또는 재료를 적용할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실행하기에 고려될 수 있는 최상의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위의 보호범위 내에 해당하는 모든 실시예를 포함하게 된다.
도 1A 내지 도 1F는 관 내의 연소 가능한 혼합물에서 관측되는 바와 같은 예시적인 연소 폭발 전이 공정을 도시하는 도면,
도 2는 펄스 폭발 시스템을 포함하는 예시적인 터보팬 엔진의 측 단면도,
도 3은 A-A선을 따라 취해진 도 2에 도시된 펄스 폭발 시스템과 함께 사용되는 펄스 폭발 증대기의 단면도,
도 4는 펄스 폭발 챔버에 대한 예시적인 구성의 사시도,
도 5는 도 4의 펄스 폭발 챔버의 평면도,
도 6은 전기역학적 선회기의 예시적인 원뿔형 전극 구성의 사시도,
도 7은 전극이 서로 120°로 배향된 도 4와 같은 펄스 폭발 챔버에 대한 예시적인 3개의 전압 설정의 사시도,
도 8은 예를 들어 정사각 구성으로 배열된 전극으로 선회기 체적에 걸쳐 직교하여 인가되는 2개의 전압을 사용하는 예시적인 선회기 설정을 도시하는 도면,
도 9는 3개의 전압 설정 및 2극을 갖는 예시적인 7개의 전극을 도시하는 도면.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
20: 터보팬 엔진 22: 펄스 폭발 시스템
24: 펄스 폭발 증폭기 26: 중심선
28: 전방 방향 30: 후미 방향
32: 코어 엔진 34: 고압 압축기
36: 연소기 38: 고압 터빈
40: 저압 (동력) 터빈 42: 입구측
44: 출구측 46: 충격관 서브 시스템
48: 엔진 중심체 50: 충격관(폭발 챔버)
52: 배출 노즐 54: 정전 선회기(제 1)
56: 정전 선회기(제 2) 58: 정전 선회기(제 3)
60: 정전 선회기(제 4) 62: 펄스 폭발 엔진(증폭기)

Claims (9)

  1. 연소 장치에 있어서,
    산화제 입구와,
    연료 입구와,
    상기 연료 입구 및 산화제 입구와 유체 연통하고, 연료 및 산화제를 혼합하여 혼합물을 형성하도록 구성되는 혼합 영역과,
    상기 혼합 영역과 유체 연통하고, 상기 혼합물을 연소시키도록 구성되는 연소 구역과,
    상기 연소 구역과 유체 연통하는 출구를 포함하며,
    상기 혼합 영역, 상기 연소 구역 및/또는 상기 출구는 이온화된 가스를 선회시키도록 구성되는 전기역학적 선회기(electro-dynamic swirler; 54)를 포함하고, 상기 전기역학적 선회기(54)는 전력 공급원과 전기적으로 연통하는 복수의 전극을 포함하는
    연소 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 구역으로부터 하류측에 위치된 펄스 폭발 시스템(22)을 더 포함하며, 상기 펄스 폭발 시스템(22)은 상기 출구 및 추가의 연료 및/또는 산화제와 유체 연통하는 혼합 챔버, 상기 혼합 챔버의 하류측에 위치되어 상기 혼합 챔버와 유 체 연통하는 폭발 챔버(50), 및 상기 폭발 챔버(50)의 하류측에 위치되어 상기 폭발 챔버(50)와 유체 연통하는 폭발 출구를 포함하는
    연소 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 제 2 전기역학적 선회기(56)를 더 포함하는
    연소 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 폭발 챔버(50)는 점화 위치 및 상기 점화 위치의 하류측에 위치되는 제 3 전기역학적 선회기(58)를 더 포함하는
    연소 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폭발 출구는 제 2 전기역학적 선회기(56)를 더 포함하는
    연소 장치.
  6. 펄스 폭발 장치에 있어서,
    연료 입구와,
    산화제 입구와,
    상기 연료 입구 및 산화제 입구와 유체 연통하는 혼합 영역과,
    상기 혼합 영역의 하류측에 위치되어 상기 혼합 영역과 유체 연통하는 폭발 챔버(50)와,
    상기 폭발 챔버(50)의 하류측에 위치되어 상기 폭발 챔버(50)와 유체 연통하는 폭발 출구를 포함하며,
    상기 혼합 영역, 폭발 챔버(50) 및/또는 폭발 출구는 전기역학적 선회기(54)를 포함하며, 상기 전기역학적 선회기(54)는 전력 공급원과 전기적으로 연통하는 복수의 전극을 포함하는
    펄스 폭발 장치.
  7. 추력을 생성하는 방법에 있어서,
    연료와 산화제의 초기 혼합물을 점화시켜 점화된 혼합물을 형성하는 단계와,
    상기 점화된 혼합물을 연소시켜 화염을 형성하는 단계와,
    상기 화염을 이용하여 추력을 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 초기 혼합물은 전기역학적으로 선회되며, 그리고/또는 상기 화염은 전기역학적으로 선회되는
    추력 생성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화염을 전기역학적으로 선회시키는 단계를 포함하는
    추력 생성 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 점화된 혼합물은 폭발파이며, 상기 폭발파를 전기역학적으로 선회시키는 단계를 더 포함하는
    추력 생성 방법.
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