JP3219177B2 - Switching method of turbo ram jet engine - Google Patents
Switching method of turbo ram jet engineInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ターボラムジェットエ
ンジンの作動切替方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for switching the operation of a turbo ramjet engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】マッハ5クラスの超音速航空機の推進シ
ステムとして、ターボジェットエンジン(作動マッハ数
範囲0〜3)とラムジェットエンジン(作動マッハ数範
囲2.5〜5)を同軸上に統合し、低速(離着陸)から
マッハ5程度までの広範囲の速度において良い燃費を達
成できる図5に示すようなコンバインドサイクルエンジ
ン(ターボラムジェットエンジン)が提案されている。2. Description of the Related Art As a propulsion system for a Mach 5 class supersonic aircraft, a turbojet engine (operating Mach number range 0 to 3) and a ramjet engine (operating Mach number range 2.5 to 5) are coaxially integrated. A combined cycle engine (turbo ram jet engine) as shown in FIG. 5, which can achieve good fuel efficiency in a wide range of speeds from low speed (takeoff and landing) to about Mach 5, has been proposed.
【0003】かかるターボラムジェットエンジンの場
合、モード切替え(作動切替え)が重要な技術課題とな
る。すなわち、ターボモードとラムモードの切替えに際
しては、図5に示すようにインテーク1から流入した空
気がターボ側流路2とラム側流路3に分岐され、前部合
流部4と後部合流部5の2ケ所でミキシング領域をもつ
作動状態(デュアルモード)が存在する。なお、この図
で、6はターボファンエンジンの圧縮機(コンプレッ
サ)、7は燃焼器(バーナ)、8はタービン、9は排気
ノズルのノズルスロートである。In such a turbo ramjet engine, mode switching (operation switching) is an important technical problem. That is, when switching between the turbo mode and the ram mode, as shown in FIG. 5, the air flowing from the intake 1 is branched into the turbo side flow path 2 and the ram side flow path 3, and the front junction section 4 and the rear junction section 5 There is an operating state (dual mode) having a mixing area at two places. In this figure, 6 is a compressor (compressor) of a turbofan engine, 7 is a combustor (burner), 8 is a turbine, and 9 is a nozzle throat of an exhaust nozzle.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来、かかるデュアル
モードにおいて、流量急変、逆流現象、燃焼器の吹き消
え、推力の急変、等の不安定な作動状態が生じるおそれ
がある問題点があった。Conventionally, in such a dual mode, there has been a problem that an unstable operating state such as a sudden change in flow rate, a backflow phenomenon, a blowout of a combustor, a sudden change in thrust, and the like may occur.
【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、エン
ジンの総吸い込み流量と推力を一定に保持したまま、逆
流現象、燃焼器の吹き消え、等の不安定作動を生じるこ
となく、ターボモードとラムモードの作動切替えができ
るターボラムジェットエンジンの作動切替方法を提供す
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 switch the operation between the turbo mode and the ram mode while maintaining the total suction flow rate and the thrust of the engine constant, without causing an unstable operation such as a backflow phenomenon, a blowout of the combustor, and the like. It is an object of the present invention to provide a method for switching the operation of a turbo ram jet engine.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ファン
とバイパス空気ダクトを有するターボファンエンジン
と、ファンをバイパスしてバイパス空気ダクトまで空気
を流すファンバイパスダクトと、ファンバイパスダクト
の上流側を開閉するファンダクトバルブと、バイパス空
気ダクトの上流側を開閉するフロントダクトバルブと、
バイパス空気ダクトの下流側を開閉するリヤダクトバル
ブと、ターボファンエンジンの下流側に配置されたラム
バーナと、ラムバーナの下流側に配置されかつノズルス
ロート面積が可変な排気ノズルと、を備え、1.ファン
ダクトバルブが全閉し、全空気量がターボファンエンジ
ンに流入し、ラムバーナが消えているターボファンエン
ジンの作動状態において、2.ラムバーナ着火時の圧力
スパイクによるファンストールを回避するために、排気
ノズルを開き、3.次いで、切替え過程におけるターボ
ファンエンジンの推力低下を補うために、ラムバーナを
着火し、4.次いで、ファンダクトバルブを開いた際の
ファンバイパスダクト内の逆流を防止するために、フロ
ントダクトバルブを閉じてバイパス空気ダクト内の静圧
を下げ、5.次いで、ファンダクトバルブを全開して、
全空気量の一部をファンバイパスダクトを介してバイパ
ス空気ダクトに導き、6.次いで、エンジンの全空気量
と推力を一定に保ち、かつバイパス空気ダクトの下流側
流速ができるだけ低くなるように、リヤダクトバルブを
できるだけ開き、かつ排気ノズルをわずかに開きなが
ら、ターボファンエンジンに流入する空気量を低減し、
7.次いで、ターボファンエンジンのバーナ燃料を遮断
してその作動を停止して、ラムジェットエンジンの作動
状態に切替える、ことを特徴とするターボラムジェット
エンジンの作動切替方法が提供される。According to the present invention, a turbofan engine having a fan and a bypass air duct, a fan bypass duct for bypassing the fan and supplying air to the bypass air duct, and an upstream side of the fan bypass duct And a front duct valve that opens and closes the upstream side of the bypass air duct.
A rear duct valve that opens and closes the downstream side of the bypass air duct; a ram burner arranged downstream of the turbofan engine; and an exhaust nozzle arranged downstream of the ram burner and having a variable nozzle throat area. 1. In the operating state of the turbofan engine in which the fan duct valve is fully closed, the entire amount of air flows into the turbofan engine, and the ram burner is off, 2. Open the exhaust nozzle to avoid fan stalls due to pressure spikes when the ram burner fires. Next, the ram burner is ignited to compensate for the reduction in the thrust of the turbofan engine during the switching process. Next, in order to prevent backflow in the fan bypass duct when the fan duct valve is opened, the front duct valve is closed to reduce the static pressure in the bypass air duct. Next, fully open the fan duct valve,
5. A part of the total air amount is led to the bypass air duct via the fan bypass duct; Then, open the rear duct valve as much as possible and slightly open the exhaust nozzle so that the total air volume and thrust of the engine are kept constant and the downstream flow velocity of the bypass air duct is as low as possible. Reduce the amount of air
7. Next, a method for switching operation of the turbo ramjet engine is provided, in which the burner fuel of the turbofan engine is cut off to stop the operation, and the operation is switched to the operation state of the ramjet engine.
【0007】また、本発明によれば、ファンとバイパス
空気ダクトを有するターボファンエンジンと、ファンを
バイパスしてバイパス空気ダクトまで空気を流すファン
バイパスダクトと、ファンバイパスダクトの上流側を開
閉するファンダクトバルブと、バイパス空気ダクトの上
流側を開閉するフロントダクトバルブと、バイパス空気
ダクトの下流側を開閉するリヤダクトバルブと、ターボ
ファンエンジンの下流側に配置されたラムバーナと、ラ
ムバーナの下流側に配置されかつノズルスロート面積が
可変な排気ノズルと、を備え、1.ファンダクトバルブ
が全開し、全空気量がファンバイパスダクトを介してラ
ムバーナに流入し、ラムバーナが燃焼しているラムジェ
ットエンジンの作動状態において、2.ターボファンエ
ンジンのバーナを着火してその作動を開始し、3.次い
で、エンジンの全空気量と推力を一定に保ち、かつバイ
パス空気ダクトの下流側流速ができるだけ低くなるよう
に、リヤダクトバルブを少しずつ閉じ、かつ排気ノズル
をわずかに閉じながら、ターボファンエンジンに流入す
る空気量を増加させ、4.次いで、ファンダクトバルブ
を全閉して、全空気量をターボファンエンジンに導き、
5.次いで、フロントダクトバルブを開いてバイパス空
気ダクト内の静圧を上げ、6.次いで、ラムバーナの燃
料を遮断してその作動を停止し、7.排気ノズルを閉じ
て、ターボファンエンジンの作動状態に切替える、こと
を特徴とするターボラムジェットエンジンの作動切替方
法が提供される。Further, according to the present invention, a turbofan engine having a fan and a bypass air duct, a fan bypass duct for bypassing the fan to flow air to the bypass air duct, and a fan for opening and closing the upstream side of the fan bypass duct A duct valve, a front duct valve that opens and closes the upstream side of the bypass air duct, a rear duct valve that opens and closes the downstream side of the bypass air duct, a ram burner arranged downstream of the turbofan engine, and a downstream side of the ram burner An exhaust nozzle arranged and having a variable nozzle throat area; 1. In the operating state of the ramjet engine, in which the fan duct valve is fully opened, the total amount of air flows into the ram burner via the fan bypass duct, and the ram burner is burning, 2. Ignite the burner of the turbofan engine and start its operation. Then, while keeping the total air volume and thrust of the engine constant and keeping the downstream flow rate of the bypass air duct as low as possible, gradually close the rear duct valve and slightly close the exhaust nozzle, 3. increase the amount of air flowing in; Next, fully close the fan duct valve and guide the total air volume to the turbofan engine,
5. Next, the front duct valve is opened to increase the static pressure in the bypass air duct, and 6. Then, the fuel of the ram burner is shut off to stop its operation, and A method for switching operation of a turbo ramjet engine, comprising closing an exhaust nozzle and switching to an operation state of a turbo fan engine.
【0008】[0008]
【作用】上記本発明の方法によれば、ターボモードから
ラムモードに切替える際に、ラムバーナ着火前に排気
ノズルを開くので、ラムバーナ着火時の圧力スパイクに
よるファンストールを回避することができ、次いでラ
ムバーナを着火するので、切替え過程におけるターボフ
ァンエンジンの推力低下を補うことができ、次いで、
フロントダクトバルブを閉じてバイパス空気ダクト内の
静圧を下げるので、ファンダクトバルブを開いた際のフ
ァンバイパスダクト内の逆流を防止することができ、
次いで、ファンダクトバルブを全開して、全空気量の一
部をファンバイパスダクトを介してバイパス空気ダクト
に導くので、2ケ所でミキシング領域をもつ作動状態
(デュアルモード)に安定して切り替えることができ
る。According to the method of the present invention, when switching from the turbo mode to the ram mode, the exhaust nozzle is opened before the ram burner is ignited, so that a fan stall due to a pressure spike when the ram burner is ignited can be avoided. Igniting, it is possible to compensate for the decrease in thrust of the turbofan engine during the switching process,
Since the static pressure in the bypass air duct is reduced by closing the front duct valve, backflow in the fan bypass duct when the fan duct valve is opened can be prevented,
Next, since the fan duct valve is fully opened and a part of the total air amount is guided to the bypass air duct via the fan bypass duct, it is possible to stably switch to the operation state (dual mode) having a mixing area at two places. it can.
【0009】次いで、バイパス空気ダクトの下流側流
速ができるだけ低くなるように、リヤダクトバルブをで
きるだけ開き、かつ排気ノズルをわずかに開きながら、
ターボファンエンジンに流入する空気量を低減すること
により、エンジンの全空気量と推力を一定に保ち、かつ
ラム燃焼による圧力上昇を最小限度に抑えながら、ラム
ジェットエンジンの作動比率(推力)を高めることがで
き、次いで、ターボファンエンジンのバーナ燃料を遮
断してその作動を停止することにより、ラムジェットエ
ンジンの完全な作動状態に切替えることができる。Next, while opening the rear duct valve as much as possible and slightly opening the exhaust nozzle so that the flow velocity on the downstream side of the bypass air duct is as low as possible,
By reducing the amount of air flowing into the turbofan engine, the operating ratio (thrust) of the ramjet engine is increased while keeping the total air amount and thrust of the engine constant and minimizing the pressure rise due to ram combustion. The ramjet engine can then be switched to full operation by shutting off and shutting down the burner fuel of the turbofan engine.
【0010】また、ラムモードからターボモードに切替
える際には、上記の作動を逆に行うことにより、同様
に、エンジンの全空気量と推力を一定に保持したまま、
逆流現象、燃焼器の吹き消え、等の不安定作動を生じる
ことなく、安定して切替えることができる。When the mode is switched from the ram mode to the turbo mode, the above-described operation is performed in reverse, and similarly, the total air amount and the thrust of the engine are kept constant.
The switching can be performed stably without causing an unstable operation such as a backflow phenomenon and a blowout of the combustor.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
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、本発明による方
法を適用するターボラムジェットエンジンの全体構成図
である。この図において、ターボラムジェットエンジン
は、ファン10とバイパス空気ダクト11を有するター
ボファンエンジン12と、ファン10をバイパスしてバ
イパス空気ダクト11まで空気を流すファンバイパスダ
クト13と、ファンバイパスダクト13の上流側を開閉
するファンダクトバルブ14と、バイパス空気ダクト1
1の上流側を開閉するフロントダクトバルブ15と、バ
イパス空気ダクト11の下流側を開閉するリヤダクトバ
ルブ16と、ターボファンエンジン12の下流側に配置
されたラムバーナ17と、ラムバーナ17の下流側に配
置されかつノズルスロート面積が可変な排気ノズル18
と、を備えている。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a turbo ramjet engine to which the method according to the present invention is applied. In this figure, a turbo ram jet engine includes a turbo fan engine 12 having a fan 10 and a bypass air duct 11, a fan bypass duct 13 for bypassing the fan 10 and flowing air to the bypass air duct 11, and a fan bypass duct 13. Fan duct valve 14 for opening and closing the upstream side, and bypass air duct 1
1, a front duct valve 15 for opening and closing the upstream side of the bypass air duct 11, a rear duct valve 16 for opening and closing the downstream side of the bypass air duct 11, a ram burner 17 disposed downstream of the turbofan engine 12, and a downstream side of the ram burner 17. Exhaust nozzle 18 arranged and variable in nozzle throat area
And
【0012】ターボファンエンジン12は、コンプレッ
サ6、バーナ7、タービン8からなるコアエンジンの前
側にファン10が取り付けられたエンジンであり、ファ
ン10で圧縮された空気の一部がバイパス空気ダクト1
1に流入するようになっている。ファンダクトバルブ1
4は、その上流端がエンジンケーシング19に回転自在
に取り付けられ、外側に開くことによりファンバイパス
ダクト13内に空気を導入するようになっている。フロ
ントダクトバルブ15は、ファンバイパスダクト13が
バイパス空気ダクト11に合流する部分に配置されてお
り、その開閉により、内側の面積と外側の面積を変える
ようになっている。リヤダクトバルブ16は、その上流
端がエンジンケーシング19に回転自在に取り付けら
れ、外側に開くことによりバイパス空気ダクト11内の
空気をラムバーナ17に導くようになっている。排気ノ
ズル18は、例えば上流端がエンジンケーシング19に
回転自在に取り付けられ、中間部分が相互にピンで連結
されており、適当な駆動装置によりノズルスロート面積
9を変化させることができるようになっている。The turbofan engine 12 is an engine in which a fan 10 is mounted on the front side of a core engine including a compressor 6, a burner 7, and a turbine 8, and a part of the air compressed by the fan 10 is supplied to the bypass air duct 1
1. Fan duct valve 1
4 has an upstream end rotatably attached to the engine casing 19, and is opened outward to introduce air into the fan bypass duct 13. The front duct valve 15 is arranged at a portion where the fan bypass duct 13 joins the bypass air duct 11, and its opening and closing change the inner area and the outer area. The upstream end of the rear duct valve 16 is rotatably attached to the engine casing 19, and opens outward to guide the air in the bypass air duct 11 to the ram burner 17. The exhaust nozzle 18 has, for example, an upstream end rotatably mounted on an engine casing 19 and an intermediate portion connected to each other by a pin, so that the nozzle throat area 9 can be changed by an appropriate driving device. I have.
【0013】なお、各バルブ14、15、16、18
は、外側に移動し内側の面積が増大する方向を以下、
「開」とし、その逆を「閉」とする。The valves 14, 15, 16, 18
Is the direction that moves outward and the area of the inside increases,
"Open" and vice versa.
【0014】図2は、本発明によるターボラムジェット
エンジンの作動切替方法の作動フロー図である。この図
は、ターボモードからラムモードまでの切替方法を示し
ている。図2においてこの切替えは、S1のターボファ
ンエンジンの作動状態、S2の排気ノズル18の開き作
動、S3のラムバーナ17の着火、S4のフロントダク
トバルブ15の閉じ作動、S5のファンダクトバルブ1
4の全開、S6のリヤダクトバルブ16/排気ノズル1
8の開き作動、及びS7のターボファンエンジンの作動
停止、からなる。FIG. 2 is an operation flowchart of the method for switching the operation of the turbo ramjet engine according to the present invention. This figure shows a switching method from the turbo mode to the ram mode. In FIG. 2, this switching is performed in the operating state of the turbofan engine in S1, the opening operation of the exhaust nozzle 18 in S2, the ignition of the ram burner 17 in S3, the closing operation of the front duct valve 15 in S4, and the fan duct valve 1 in S5.
4, fully open, S6 rear duct valve 16 / exhaust nozzle 1
8 and an operation stop of the turbofan engine in S7.
【0015】図3は、図2の作動切替えに対応した、図
1の各コンポーネントの作動を示す図である。この図に
おいて、横軸はターボモードからラムモードまでの各ス
テップS1〜S7を示している。また、縦軸は、ターボ
流量比(ターボファンの流入空気量/全空気量)と、フ
ァンダクトバルブ14、フロントダクトバルブ15、リ
ヤダクトバルブ16、排気ノズル18の各開閉作動を示
している。なお、ファンダクトバルブ14だけは、開閉
の2位置制御であり、かつ開閉の表示を他と逆に示して
いる。FIG. 3 is a diagram showing the operation of each component of FIG. 1 corresponding to the operation switching of FIG. In this figure, the horizontal axis indicates steps S1 to S7 from the turbo mode to the ram mode. The vertical axis indicates the turbo flow ratio (the amount of air flowing into the turbo fan / the total amount of air) and the opening and closing operations of the fan duct valve 14, the front duct valve 15, the rear duct valve 16, and the exhaust nozzle 18. It should be noted that only the fan duct valve 14 has two-position control of opening and closing, and the indication of opening and closing is shown in reverse.
【0016】図1〜図3において、S1ではファンダク
トバルブ14が全閉し、全空気量がターボファンエンジ
ンに流入し、ラムバーナ17が消えているターボファン
エンジンの作動状態にある。次いでS2において、排気
ノズル18をわずかに開き、これによりラムバーナ17
着火時の圧力スパイクによるファンストールを回避す
る。次いでS3において、ラムバーナ17を着火し、切
替え過程におけるターボファンエンジンの推力低下を補
う。1 to 3, in S1, the fan duct valve 14 is fully closed, the entire amount of air flows into the turbo fan engine, and the ram burner 17 is turned off, and the turbo fan engine is operating. Next, in S2, the exhaust nozzle 18 is slightly opened, whereby the ram burner 17 is opened.
Avoid fan stalls due to pressure spikes during ignition. Next, at step S3, the ram burner 17 is ignited to compensate for a reduction in the thrust of the turbofan engine during the switching process.
【0017】次いでS4において、フロントダクトバル
ブ15を閉じてバイパス空気ダクト11内の静圧を下
げ、ファンダクトバルブ14を開いた際のファンバイパ
スダクト13内の逆流を防止する。次いでS5におい
て、ファンダクトバルブ14を全開して、全空気量の一
部をファンバイパスダクト13を介してバイパス空気ダ
クト11に導く。これにより、フロントダクトバルブ1
5の下流側とリヤダクトバルブ16の下流側の2ケ所で
ミキシング領域をもつ作動状態(デュアルモード)に安
定して切り替えることができる。Next, in S4, the front duct valve 15 is closed to reduce the static pressure in the bypass air duct 11, thereby preventing backflow in the fan bypass duct 13 when the fan duct valve 14 is opened. Next, in S5, the fan duct valve 14 is fully opened, and a part of the total air amount is led to the bypass air duct 11 via the fan bypass duct 13. Thereby, the front duct valve 1
5 and a downstream side of the rear duct valve 16 can be stably switched to an operation state (dual mode) having a mixing area.
【0018】次いでS6において、エンジンの全空気量
と推力を一定に保ち、かつバイパス空気ダクト11の下
流側流速ができるだけ低くなるように、リヤダクトバル
ブ16をできるだけ開き、かつ排気ノズル18をわずか
に開きながら、ターボファンエンジンに流入する空気量
を低減する。これにより、エンジンの全空気量と推力を
一定に保ち、かつラムバーナ17の燃焼による圧力上昇
を最小限度に抑えながら、ラムジェットエンジンの作動
比率(推力)を高めることができる。Next, in step S6, the rear duct valve 16 is opened as much as possible and the exhaust nozzle 18 is slightly opened so that the total air amount and thrust of the engine are kept constant and the flow velocity downstream of the bypass air duct 11 is as low as possible. While opening, reduce the amount of air flowing into the turbofan engine. As a result, the operating ratio (thrust) of the ramjet engine can be increased while keeping the total air amount and thrust of the engine constant and minimizing the pressure rise due to the combustion of the ram burner 17.
【0019】次いでS7において、ターボファンエンジ
ンのバーナ燃料を遮断してその作動を停止することによ
り、ラムジェットエンジンの完全な作動状態に切替える
ことができる。Next, in step S7, the ramjet engine can be switched to a completely operating state by shutting off the burner fuel of the turbofan engine and stopping its operation.
【0020】図4は、図2と同様の本発明によるターボ
ラムジェットエンジンの作動切替方法の作動フロー図で
ある。この図は、ラムモードからターボモードまでの切
替方法を示している。図4においてこの切替えは、S1
1のラムジェットエンジンの作動状態、S12のターボ
バーナの着火、S13のリヤダクトバルブ16/排気ノ
ズル18の閉じ作動、S14のファンダクトバルブ14
の全閉、S15のフロントダクトバルブ15の開き作
動、S16のラムバーナ17の燃料遮断、S17の排気
ノズル18の閉じ作動、からなる。FIG. 4 is an operation flowchart of the method for switching the operation of the turbo ramjet engine according to the present invention, similar to FIG. This figure shows a switching method from the ram mode to the turbo mode. In FIG. 4, this switching is performed in S1
1, the operation state of the ramjet engine, the ignition of the turbo burner in S12, the closing operation of the rear duct valve 16 / exhaust nozzle 18 in S13, and the fan duct valve 14 in S14.
, The opening operation of the front duct valve 15 in S15, the fuel cutoff of the ram burner 17 in S16, and the closing operation of the exhaust nozzle 18 in S17.
【0021】図4のS11では、ファンダクトバルブ1
4が全開し、全空気量がファンバイパスダクト13を介
してラムバーナに流入し、ラムバーナ17が燃焼してい
るラムジェットエンジンの作動状態にある。次いでS1
2において、ターボファンエンジンのバーナを着火して
その作動を開始し、次いでS13において、エンジンの
全空気量と推力を一定に保ち、かつバイパス空気ダクト
11の下流側流速ができるだけ低くなるように、リヤダ
クトバルブ16を少しずつ閉じ、かつ排気ノズル18を
わずかに閉じながら、ターボファンエンジンに流入する
空気量を増加させる。In S11 of FIG. 4, the fan duct valve 1
4 is fully opened, the total amount of air flows into the ram burner through the fan bypass duct 13, and the ram jet engine in which the ram burner 17 is burning is operating. Then S1
At 2, the burner of the turbofan engine is ignited and its operation is started, and then at S13, the total air amount and thrust of the engine are kept constant and the downstream flow velocity of the bypass air duct 11 is made as low as possible. While closing the rear duct valve 16 little by little and closing the exhaust nozzle 18 slightly, the amount of air flowing into the turbofan engine is increased.
【0022】次いでS14において、ファンダクトバル
ブ14を全閉して、全空気量をターボファンエンジンに
導き、次いでS15において、フロントダクトバルブ1
5を開いてバイパス空気ダクト11内の静圧を上げ、次
いでS16において、ラムバーナ17の燃料を遮断して
その作動を停止して、S17において、排気ノズル18
を元の位置までわずかに閉じて、ターボファンエンジン
の作動状態に切替える。Next, in S14, the fan duct valve 14 is fully closed to guide the entire air flow to the turbofan engine. Then, in S15, the front duct valve 1 is closed.
5 is opened to increase the static pressure in the bypass air duct 11, then, in S16, the fuel of the ram burner 17 is shut off to stop its operation.
Is closed slightly to its original position, and the turbo fan engine is switched to the operating state.
【0023】すなわち、ラムモードからターボモードに
切替える際には、図2〜図3の作動を逆に行うことによ
り、同様に、エンジンの全空気量と推力を一定に保持し
たまま、逆流現象、燃焼器の吹き消え、等の不安定作動
を生じることなく、安定して切替えることができる。な
お、本発明は上述した実施例に限定されず、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。That is, when the mode is switched from the ram mode to the turbo mode, the operations shown in FIGS. 2 and 3 are performed in reverse, and similarly, the reverse flow phenomenon, Switching can be performed stably without causing unstable operation such as blowout of the combustor. 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.
【0024】[0024]
【発明の効果】上述したように、本発明のターボラムジ
ェットエンジンの作動切替方法は、エンジンの総吸い込
み流量と推力を一定に保持したまま、逆流現象、燃焼器
の吹き消え、等の不安定作動を生じることなく、ターボ
モードとラムモードの作動切替えができる、等の優れた
効果を有する。As described above, the method for switching the operation of the turbo ramjet engine according to the present invention can be performed while maintaining the total suction flow rate and the thrust of the engine at a constant level, and can cause unstable flow such as a backflow phenomenon and a blowout of the combustor. There is an excellent effect that the operation can be switched between the turbo mode and the ram mode without operation.
【図1】本発明による方法を適用するターボラムジェッ
トエンジンの全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a turbo ramjet engine to which a method according to the present invention is applied.
【図2】本発明によるターボモードからラムモードまで
の作動切替方法のフロー図である。FIG. 2 is a flowchart of an operation switching method from a turbo mode to a ram mode according to the present invention.
【図3】図2の作動切替えに対応した各コンポーネント
の作動を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the operation of each component corresponding to the operation switching of FIG. 2;
【図4】ラムモードからターボモードまでの作動切替方
法のフロー図である。FIG. 4 is a flowchart of an operation switching method from a ram mode to a turbo mode.
【図5】ターボラムジェットエンジンの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a turbo ram jet engine.
【符号の説明】 1 インテーク 2 ターボ側流路 3 ラム側流路 4 前部合流部 5 後部合流部 6 圧縮機(コンプレッサ) 7 燃焼器(バーナ) 8 タービン 9 排気ノズルのノズルスロート 10 ファン 11 バイパス空気ダクト 12 ターボファンエンジン 13 ファンバイパスダクト 14 ファンダクトバルブ 15 フロントダクトバルブ 16 リヤダクトバルブ 17 ラムバーナ 18 排気ノズル 19 エンジンケーシング S1〜S7 ラムモードまでの作動ステップ S11〜S17 ターボモードまでの作動ステップ[Description of Signs] 1 Intake 2 Turbo-side flow path 3 Ram-side flow path 4 Front junction 5 Rear junction 6 Compressor (compressor) 7 Combustor (burner) 8 Turbine 9 Nozzle throat of exhaust nozzle 10 Fan 11 Bypass Air duct 12 Turbo fan engine 13 Fan bypass duct 14 Fan duct valve 15 Front duct valve 16 Rear duct valve 17 Ram burner 18 Exhaust nozzle 19 Engine casing S1 to S7 Operation steps up to ram mode S11 to S17 Operation steps up to turbo mode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−58203(JP,A) 特開 平3−210053(JP,A) 特開 平3−194158(JP,A) 特開 平3−134232(JP,A) 特開 平2−286861(JP,A) 特開 平2−286862(JP,A) 米国特許5311735(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02K 7/16 F02K 1/08 F02K 3/06 F02K 3/075 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-58203 (JP, A) JP-A-3-210053 (JP, A) JP-A-3-194158 (JP, A) 134232 (JP, A) JP-A-2-28661 (JP, A) JP-A-2-28662 (JP, A) US Pat. No. 5,311,735 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) F02K 7/16 F02K 1/08 F02K 3/06 F02K 3/075
Claims (2)
ーボファンエンジンと、ファンをバイパスしてバイパス
空気ダクトまで空気を流すファンバイパスダクトと、フ
ァンバイパスダクトの上流側を開閉するファンダクトバ
ルブと、バイパス空気ダクトの上流側を開閉するフロン
トダクトバルブと、バイパス空気ダクトの下流側を開閉
するリヤダクトバルブと、ターボファンエンジンの下流
側に配置されたラムバーナと、ラムバーナの下流側に配
置されかつノズルスロート面積が可変な排気ノズルと、
を備え、 1.ファンダクトバルブが全閉し、全空気量がターボフ
ァンエンジンに流入し、ラムバーナが消えているターボ
ファンエンジンの作動状態において、 2.ラムバーナ着火時の圧力スパイクによるファンスト
ールを回避するために、排気ノズルを開き、 3.次いで、切替え過程におけるターボファンエンジン
の推力低下を補うために、ラムバーナを着火し、 4.次いで、ファンダクトバルブを開いた際のファンバ
イパスダクト内の逆流を防止するために、フロントダク
トバルブを閉じてバイパス空気ダクト内の静圧を下げ、 5.次いで、ファンダクトバルブを全開して、全空気量
の一部をファンバイパスダクトを介してバイパス空気ダ
クトに導き、 6.次いで、エンジンの全空気量と推力を一定に保ち、
かつバイパス空気ダクトの下流側流速ができるだけ低く
なるように、リヤダクトバルブをできるだけ開き、かつ
排気ノズルをわずかに開きながら、ターボファンエンジ
ンに流入する空気量を低減し、 7.次いで、ターボファンエンジンのバーナ燃料を遮断
してその作動を停止して、ラムジェットエンジンの作動
状態に切替える、ことを特徴とするターボラムジェット
エンジンの作動切替方法。A turbo fan engine having a fan and a bypass air duct; a fan bypass duct for bypassing the fan to flow air to the bypass air duct; a fan duct valve for opening and closing an upstream side of the fan bypass duct; A front duct valve that opens and closes the upstream side of the duct, a rear duct valve that opens and closes the downstream side of the bypass air duct, a ram burner arranged downstream of the turbofan engine, and a nozzle throat area arranged downstream of the ram burner With a variable exhaust nozzle,
1. 1. In the operating state of the turbofan engine in which the fan duct valve is fully closed, the entire amount of air flows into the turbofan engine, and the ram burner is off, 2. Open the exhaust nozzle to avoid fan stalls due to pressure spikes when the ram burner is ignited. Then, the ram burner is ignited to compensate for the reduction in the thrust of the turbofan engine during the switching process; 4. Then, in order to prevent backflow in the fan bypass duct when the fan duct valve is opened, the front duct valve is closed to reduce the static pressure in the bypass air duct. Next, the fan duct valve is fully opened, and a part of the total air amount is guided to the bypass air duct via the fan bypass duct. Next, keep the total air volume and thrust of the engine constant,
6. reduce the amount of air flowing into the turbofan engine while opening the rear duct valve as much as possible and slightly opening the exhaust nozzle so that the downstream flow velocity of the bypass air duct is as low as possible; Then, the burner fuel of the turbofan engine is cut off to stop its operation, and the operation is switched to the operation state of the ramjet engine, thereby switching the operation of the turbo ramjet engine.
ーボファンエンジンと、ファンをバイパスしてバイパス
空気ダクトまで空気を流すファンバイパスダクトと、フ
ァンバイパスダクトの上流側を開閉するファンダクトバ
ルブと、バイパス空気ダクトの上流側を開閉するフロン
トダクトバルブと、バイパス空気ダクトの下流側を開閉
するリヤダクトバルブと、ターボファンエンジンの下流
側に配置されたラムバーナと、ラムバーナの下流側に配
置されかつノズルスロート面積が可変な排気ノズルと、
を備え、 1.ファンダクトバルブが全開し、全空気量がファンバ
イパスダクトを介してラムバーナに流入し、ラムバーナ
が燃焼しているラムジェットエンジンの作動状態におい
て、 2.ターボファンエンジンのバーナを着火してその作動
を開始し、 3.次いで、エンジンの全空気量と推力を一定に保ち、
かつバイパス空気ダクトの下流側流速ができるだけ低く
なるように、リヤダクトバルブを少しずつ閉じ、かつ排
気ノズルをわずかに閉じながら、ターボファンエンジン
に流入する空気量を増加させ、 4.次いで、ファンダクトバルブを全閉して、全空気量
をターボファンエンジンに導き、 5.次いで、フロントダクトバルブを開いてバイパス空
気ダクト内の静圧を上げ、 6.次いで、ラムバーナの燃料を遮断してその作動を停
止し、 7.排気ノズルを閉じて、ターボファンエンジンの作動
状態に切替える、ことを特徴とするターボラムジェット
エンジンの作動切替方法。2. A turbofan engine having a fan and a bypass air duct, a fan bypass duct for bypassing the fan and flowing air to the bypass air duct, a fan duct valve for opening and closing an upstream side of the fan bypass duct, and a bypass air. A front duct valve that opens and closes the upstream side of the duct, a rear duct valve that opens and closes the downstream side of the bypass air duct, a ram burner arranged downstream of the turbofan engine, and a nozzle throat area arranged downstream of the ram burner With a variable exhaust nozzle,
1. 1. In the operating state of the ramjet engine in which the fan duct valve is fully opened, the total amount of air flows into the ram burner through the fan bypass duct, and the ram burner is burning. 2. Ignite the burner of the turbofan engine and start its operation; Next, keep the total air volume and thrust of the engine constant,
3. increasing the amount of air flowing into the turbofan engine while gradually closing the rear duct valve and slightly closing the exhaust nozzle so that the downstream flow velocity of the bypass air duct is as low as possible; 4. Then, fully close the fan duct valve to guide the total air flow to the turbofan engine; Then, open the front duct valve to increase the static pressure in the bypass air duct; 6. Then the fuel of the ram burner is shut off to stop its operation; A method for switching operation of a turbo ram jet engine, comprising closing an exhaust nozzle and switching to an operation state of a turbo fan engine.
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| JP09038494A JP3219177B2 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Switching method of turbo ram jet engine |
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-
1994
- 1994-04-28 JP JP09038494A patent/JP3219177B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311735A (en) | 1993-05-10 | 1994-05-17 | General Electric Company | Ramjet bypass duct and preburner configuration |
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|---|---|---|---|
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