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JP3114136B2 - 燃焼器 - Google Patents
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JP3114136B2 - 燃焼器 - Google Patents

燃焼器

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Publication number
JP3114136B2
JP3114136B2 JP05291901A JP29190193A JP3114136B2 JP 3114136 B2 JP3114136 B2 JP 3114136B2 JP 05291901 A JP05291901 A JP 05291901A JP 29190193 A JP29190193 A JP 29190193A JP 3114136 B2 JP3114136 B2 JP 3114136B2
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JP
Japan
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fuel
duct
air
upstream
combustion chamber
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JP05291901A
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洋吉 杉山
和男 堀内
健一 久保田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大流量の空気と燃料を
高負荷で燃焼させ、非常に高温の燃焼ガスを生成するこ
でき超音速飛しょう体の推進装置に適用されるラ
ムジェットエンジン等に使用される燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明の燃焼器は、非常に高負荷燃焼が
可能となるため、超音速飛しょう体の推進装置として有
望なラムジェットエンジン用燃焼器としての応用価値が
高いので、以下ラムジェットエンジンへの応用例につい
て説明する。
【0003】図4に2本の空気取入ダクト2を有する
しょう体1に装着された従来のラムジェットエンジンの
例を示す。ラムジェットエンジンは燃焼室3、排気ノズ
ル4、燃料ポンプ6、燃料制御装置7、燃料配管8、燃
料ノズル9、ラムジェット点火装置10から構成され
る。これらに空気取入ダクト2、燃料タンク5を組み合
わせて推進装置とし、飛しょう体1の後部に配置され
る。空気取入ダクト2と燃焼室3は、ポートと呼ぶ開口
部でつながっている。本図の場合、各空気取入ダクト2
の燃焼室3への入口部は、途中でガイドベーン13によ
り仕切られており、ポートは、空気取入ダクト2に対し
1本当たり2個ある。
【0004】飛しょう体1が補助固体ロケット等によっ
て超音速に加速されると、空気取入ダクト2に前方から
空気が勢いよく流入し始める。そのとき、燃料ポンプ6
が燃料タンク5から液体燃料を吸い込み、燃料制御装置
7、燃料配管8を通して、空気取入ダクト2に取り付け
た燃料ノズル9に送ってガイドベーン13の上流で気
流中に噴霧され上流ダクト2aから燃焼室3内に流入
した噴霧燃料にラムジェット点火装置10によって着火
させると、以降、ラムジェットエンジンとして作動す
る。燃料の量は、1個の燃料制御装置7によって、その
ときに必要な燃空比を保持できる流量に調整され、各燃
料ノズル9に均等あるいは決まった比率に分配され、左
右のダクト2では均等あるいは決まった比率の燃空比に
なり、また同一ダクト内に設置された上流側ダクト2
a、下流側ダクト2bでは燃焼室3入口への流入曲率が
異なることから、上流ダクト2aから燃焼室3へ流入す
る燃料ガスよりも下流ダクト2bからの燃料ガスよりも
燃空比が大きくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のラムジェッ
トエンジン等に使用される燃焼器には解決すべき次の課
題があった。
【0006】即ち、従来の空気取入口ダクト2に常に均
等あるいは決まった比率で燃料を分配しながら燃空比を
変化させると、燃焼室3内部で保炎を司る保炎渦12内
の局所燃空比も、上流ダクトから燃焼室3へ流入するも
のと下流ダクト2bから流入するものとの燃空比に差は
生じるものの、空気取入口ダクト2に供給された燃料流
に応じて変化する。そのため、燃空比を大きくすると
燃焼効率(実際の発熱量と理想的な発熱量の比率)が数
%低下したり、燃空比を小さくすると失火が早くなる等
して安定保炎範囲が広く取れないという問題があった。
【0007】本発明は上記問題解決のため、各空気取入
ダクトへの燃料配分を均等又は決まった比率にしても、
各ダクトを流れる空気流量の変化に伴い変化する燃空比
の変化に応じて燃焼室に噴射される燃料流量を保炎渦の
形成若しくは推力の大きさに対応した燃空比に制御でき
る燃料制御装置を備えたラムジェットエンジン用燃焼器
等として使用される燃焼器を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、空気取入ダクトの後流側が上流ダクトと下
流ダクトの2つのダクトに分れて燃焼室に連通する燃焼
器において、燃料ポンプから上流ダクトに燃料を供給す
る燃料配管に介装され、上流ダクト内を流れる空気流量
に対し常に安定した保炎渦を形成できる範囲の燃空比に
する流量に制御して上流ダクト内に燃料を供給する燃料
制御装置Aと、燃料ポンプから下流ダクトに燃料を供給
する燃料配管に介装され、上流ダクト内に供給される燃
料流量とは独立に制御され、推力の変動に対応させて下
流ダクト内を流れる空気を所定範囲の燃空比にする流量
に制御して下流ダクト内に燃料を供給する燃料制御装置
Bとを具え、速度、飛しょう姿勢により変動する上流ダ
クト及び下流ダクト内を流れる空気流量の変化に対応さ
せ上流ダクト及び下流ダクトに噴射される燃料流量の割
を制御し、低負荷から高負荷に至る広い作動範囲に渡
って高い燃焼効率を維持することのできる燃料制御装置
を具備することを特徴とする燃焼器を提供しようとする
ものである。
【0009】
【作用】本発明の燃焼器は上記のように構成されるので
次の作用を有する。
【0010】即ち、上流ダクトと下流ダクトに分配され
る燃料流量の割合を、各ダクト内を流れる空気流量によ
り変動する燃空比の変化に応じて、それぞれ変更可能な
燃料制御装置を備えるため、推力が小さく全体の燃空比
小さくする場合でも一方のダクト、たとえば燃料制御
装置Aにより上流ダクトへの燃料流量を大きくして燃空
比を安定した保炎渦の形成ができる範囲に保って同ダク
ト側に点火手段を設け、下流ダクトの燃空比を相補的に
小さくすれば失火を生じることがない。
【0011】また、燃焼器内にあって保炎渦の燃空比は
上流ダクトの燃空比の影響を最も強受けるので、推力
を増大させるために空気取入ダクトに多くの燃料を供給
する場合でも、燃料制御装置Aにより上流ダクトへの燃
料供給量を保炎渦を形成できる燃空比の範囲にすると共
に、燃料制御装置Bによって下流ダクトの燃空比を所定
範囲の大きさのものに適切に変更することによって
体の燃空比とは別に保炎渦の燃空比を燃焼に最適な状態
に保つことができるため、全体の燃空比を大きくしても
高い燃焼効率を維持できる。この結果、燃空比の広い領
域にわたって高い燃焼器性能を発揮できる。
【0012】
【実施例】本発明の第1〜第3実施例を図1〜図3によ
り説明する。なお、従来例ないしは先の実施例と同様な
構成部材には同符号を付し、必要ある場合を除き説明を
省略する。
【0013】(第1実施例) 第1実施例を図1により説明する。
【0014】図1は本実施例のラムジェットエンジンを
搭載した飛しょう体1の縦断面図で、2は後流側が、上
流ダクト2aと下流ダクト2bの2つのダクトに分れて
燃焼室3に連通する空気取入ダクト、7aは上流ダクト
2a内に流入した空気流に分配される燃料流量の割合
を、下流ダクト2b内に流入した空気流に分配される割
合よりは違えて供給できる燃料制御装置Aとしての燃料
制御装置、7bは下流ダクト2bに分配される燃料流量
の割合を上流ダクト2aに分配される割合とは独立に
えて供給できる燃料制御装置Bとしての燃料制御装置で
ある。その他の構成は以下の作用の説明において併述す
る。
【0015】次に上記構成の本実施例の燃焼器の作用に
ついて説明する。
【0016】本実施例では空気取入ダクト2が機軸対称
に2個設けられており、2個の燃料制御装置7a、7b
がそれぞれの上流ダクト2a、下流ダクト2b専用に取
り付けられて、各空気取入ダクト2のそれぞれに設けら
れた上流ダクト2a、下流ダクト2b内を流れる空気流
に液体燃料を噴霧するようにしている。燃料ポンプ6か
ら送り出された燃料は分岐管11で2方向に分岐したあ
と、それぞれ燃料制御装置7a、7b、燃料配管8a、
8bを通って、上流ダクト2a、下流ダクト2bに取り
付けられた燃料ノズル9a、9bに送られる。それぞれ
の燃料流量は、各燃料制御装置7a、7bによって、
流ダクト2a、下流ダクト2bそれぞれの燃空比に応じ
た流量比に配分される。
【0017】従って、全体の燃空比の制限内で個々の上
流ダクト2a、下流ダクト2bの燃空比は適切に変更で
き、燃焼室3の供給燃料が少い場合においても、上流ダ
クト2a内への燃料流量を大きくして燃焼室3内の保炎
渦の形成に好適な燃空比にして高い燃焼効率を維持でき
る最適な値に保つことができ、また、燃焼室3への供給
燃料を多くする必要がある場合でも、上流ダクト2a内
へ供給する燃料流量を燃焼室3内の保炎渦の形成に好適
な燃空比にして高い燃焼効率を維持できる最適な値に保
つことができるので、燃焼室3の低負荷から高負荷に至
る広い作動範囲に渡って高い燃焼効率を維持できる燃焼
器とすることができる。
【0018】(第2実施例) 第2実施例を図2により説明する。
【0019】第2実施例は4本の空気取入ダクト2を有
するラムジェットエンジンの例で、図2は燃料ノズル取
付位置における機軸に垂直な断面を表している。第1実
施例と同じく上流ダクト2a、下流ダクト2b専用の
料制御装置Aおよび燃料制御装置としての燃料制御装置
7a、7bがそれぞれ設けられている。その他の構成及
び全体の作用効果は第1実施例と同様である。
【0020】(第3実施例) 第3実施例を図3により説明する。前述した第1実施
例、第2実施例では異なる空気取入ダクト2に流入する
空気流量が異なる場合でも、各空気取入ダクト2に設置
された上流ダクト2a、下流ダクト2bに噴霧される燃
料流量は同じにされ、各上流ダクト2aおよび下流ダク
ト2bに噴霧される燃料流量を変化させるようにしてい
たが、本実施例は、飛しょうの姿勢変化時等におい
て、各空気取入ダクト2に流入する空気流量が異なるよ
うな場合に、上流ダクト2a、下流ダクト2bの燃料分
配比率を変えるだけでなく、たとえば、異なる空気取入
ダクトにそれぞれ設けられている上流ダクト2a及び下
流ダクト2b同士間でも空気流に噴射される燃料流量が
変えられるよう、即ち1本毎のダクトに供給される燃料
独立制御が行えるように、各上流ダクト2a、各下流
ダクト2bそれぞれに1個ずつ燃料制御装置7を取り付
るようにしてある。その他の構成は第1実施例等と同
様である。本実施例によれば各空気取入ダクト2に非対
称に空気が流入した場合でも燃空比を、それぞれ好適な
範囲のものにできるという利点がある。
【0021】 [発明の名称]本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
【0022】即ち、本発明を適用した燃焼器は広作動域
化が行えることにより、たとえば、これを飛しょう体に
搭載した場合、従来の飛しょう体よりも飛行可能領域が
大きくなる他、同領域内を機敏に運動でき、しかも、柔
軟性(フレキシビリティ)の高い運動ができる。また、
高い燃焼効率を維持できることにより、燃費が良くな
り、飛しょう体等の長射程化、小型化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る縦断面図、
【図2】本発明の第2実施例に係る断面図、
【図3】本発明の第3実施例に係る縦断面図、
【図4】従来例に係る縦断面図である。
【符号の説明】
1 飛しょう体 2 空気取入ダクト 2a 上流ダクト 2b 下流ダクト 3 燃焼室 5 燃料タンク 6 燃料ポンプ 7 燃料制御装置 7a 燃料制御装置(燃料制御装置A) 7b 燃料制御装置(燃料制御装置B) 8a、8b 燃料配管 9a、9b 燃料ノズル 10 ラムジェット点火装置 11 分岐管
フロントページの続き (72)発明者 久保田 健一 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱 重工業株式会社名古屋誘導推進システム 製作所内 (56)参考文献 特開 平2−64256(JP,A) 特開 平4−259649(JP,A) 特開 平5−195872(JP,A) 特開 平4−148048(JP,A) 特開 平3−237257(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02K 7/10 - 7/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の燃焼室の側方に位置する空気取入
    ダクトが燃焼室入口付近においてガイドベーン等を利用
    して分流した上流ダクトと下流ダクト内で流入空気へ燃
    料を噴射して生成した混合気を導入ポートから燃焼室へ
    噴出し、上流ダクトからの混合気の一部を利用して燃焼
    室内で強制的な渦を形成させて保炎を行い、上流ダクト
    の残りの混合気及び下流ダクトの混合気を燃焼室内で燃
    焼させることが可能な形式の燃焼器において、燃料ポン
    プから上流ダクトに燃料を供給する燃料配管に介装さ
    れ、上流ダクト内を流れる空気流量に対し常に安定した
    保炎渦を形成できる範囲の燃空比にする流量に制御して
    上流ダクト内に燃料を供給する燃料制御装置Aと、燃料
    ポンプから下流ダクトに燃料を供給する燃料配管に介装
    され、上流ダクト内に供給される燃料流量とは独立に制
    御され、推力の変動に対応させて下流ダクト内を流れる
    空気を所定範囲の燃空比にする流量に制御して下流ダク
    ト内に燃料を供給する燃料制御装置Bとを具え、速度、
    飛しょう姿勢により変動する上流ダクト及び下流ダクト
    内を流れる空気流量の変化に対応させ上流ダクト及び
    流ダクトに噴射される燃料流量の割合を各々制御し、低
    負荷から高負荷に至る広い作動範囲に渡って高い燃焼効
    率を維持することのできる燃空比にする燃料制御装置を
    具備することを特徴とする燃焼器。
JP05291901A 1993-11-22 1993-11-22 燃焼器 Expired - Lifetime JP3114136B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6192880B1 (en) 1998-10-19 2001-02-27 Eiken Industries Co., Ltd. Liquid heating apparatus
US6601578B1 (en) 1998-11-24 2003-08-05 Eiken Industries Co., Ltd. Liquid heating apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6192880B1 (en) 1998-10-19 2001-02-27 Eiken Industries Co., Ltd. Liquid heating apparatus
US6601578B1 (en) 1998-11-24 2003-08-05 Eiken Industries Co., Ltd. Liquid heating apparatus

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