JPH02112656A - Combustion method in jet engine combustor - Google Patents
Combustion method in jet engine combustorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特にスクラムジェットエンジンに適した短い
燃焼器で広いエンジン運転状態に対応することができる
ジェットエンジンの燃焼器における燃焼方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a combustion method in a jet engine combustor, which is particularly suitable for a scramjet engine and is capable of responding to a wide range of engine operating conditions with a short combustor.
従来超音速の空気流が流入するスクラムジェットエンジ
ン等のジェットエンジンの燃焼器においては、燃焼反応
を律速している空気と燃料の混合速度を高めるため燃料
ストラット間の距離、燃料噴口径、燃料噴射方向等の影
響が研究され【来たが、十分なものではなかった。Conventionally, in the combustor of a jet engine such as a scramjet engine where a supersonic airflow flows into the combustor, the distance between the fuel struts, the diameter of the fuel nozzle, the fuel injection The effects of direction, etc. have been studied, but the results have not been sufficient.
従来の上記燃焼器では、空気取入口からの空気と燃料噴
口から噴射された燃料との混合は拡散により行なわれる
が、従来はこの拡散領域内の乱れを直接増幅させること
は行なわれておらず、したがって、十分な燃焼効率を得
るためには相当な長さの燃焼器を必要としていた。In the conventional combustor mentioned above, the air from the air intake port and the fuel injected from the fuel nozzle are mixed by diffusion, but in the past, turbulence within this diffusion region was not directly amplified. Therefore, a combustor of considerable length was required to obtain sufficient combustion efficiency.
本発明は、該拡散領域内の乱れを直接増幅させ燃焼効率
を上げることができるこの種ジェットエンジン用燃焼器
における燃焼方法を提供しようとするものである。The present invention aims to provide a combustion method in a jet engine combustor of this type that can directly amplify turbulence in the diffusion region and increase combustion efficiency.
本発明のジェットエンジン用燃焼器における燃焼方法は
次の手段を講じた。The combustion method in the jet engine combustor of the present invention takes the following steps.
（１） 空気取入口からの超音速の空気と燃料噴口か
らの燃料とにより拡散燃焼が行なわれる拡散燃焼領域に
衝撃波の干渉によりすべり面を形成した。(1) A slip surface was formed by the interference of shock waves in the diffusion combustion region where diffusion combustion is performed by supersonic air from the air intake and fuel from the fuel nozzle.
（２）前記（１）の燃焼方法において、衝撃波の少なく
とも一つを空気取入口壁面に設けられたランプで発生さ
せるようにした。(2) In the combustion method of (1) above, at least one of the shock waves is generated by a lamp provided on the wall of the air intake port.
（３） 前記（１１の燃焼方法において、衝撃波の少
なくとも一つを燃料供給ストラット壁面に設けられたラ
ンプで発生させるようにした。(3) In the combustion method of (11) above, at least one of the shock waves is generated by a lamp provided on the wall surface of the fuel supply strut.
（４）前記（２）又は（３）の燃焼方法において、ラン
プの角度をエンジン運転状態に応じて調整するようにし
た。(4) In the combustion method of (2) or (3) above, the angle of the lamp is adjusted depending on the engine operating state.
〔作用〕
本発明では、該拡散領域内に衝撃波の干渉によるすべり
面を発生させることにより、すべり直両側のマツハ数の
差に対応する強さの渦が発生し、燃料と空気の混合が促
進され、燃焼反応が促進される。[Operation] In the present invention, by generating a slip surface in the diffusion region due to the interference of shock waves, a vortex with a strength corresponding to the difference in Matsuha number on both sides of the slip is generated, promoting the mixing of fuel and air. The combustion reaction is promoted.
また、本発明では、上記すべり面を発生させる衝撃波の
少くとも一つを、空気取入口壁面又は燃料供給ストラッ
ト壁面に設けられたランプによって発生させており、簡
単な構造のランプを設けることＫよって上記すべり面を
得ることができる。Further, in the present invention, at least one of the shock waves that generate the slip surface is generated by a lamp provided on the air intake wall surface or the fuel supply strut wall surface. The above sliding surface can be obtained.
また更に、本発明ではランプ角度をエンジン運転状態に
応じて調整し、広いエンジンの運転状態に対応して所要
の燃料と空気の混合が得られる。Still further, in the present invention, the lamp angle is adjusted according to the engine operating conditions, so that the desired fuel and air mixture can be obtained over a wide range of engine operating conditions.
第１図、第２図および第３図によって、本発明の第一の
実施例を説明する。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
このエンジンは、空気取入口１と燃焼器２とノズル３と
から成る。燃焼器２は、その壁面２１の上流の部分に多
数の燃料噴口ｎを備え、その内のいくつかは他の燃料噴
口の下流に配置されている。This engine consists of an air intake 1, a combustor 2, and a nozzle 3. The combustor 2 includes a large number of fuel nozzles n in the upstream portion of its wall surface 21, some of which are arranged downstream of other fuel nozzles.
空気は入口１０に超音速で流入し、まず空気取入口１に
おいて空気取入口先端から発生する斜め衝撃波１２によ
って圧縮される。この圧縮された空気は燃焼器２に超音
速で流入し、ここで燃料噴口ｎから供給される燃料を燃
焼させる。第３図に示すように、これらの燃料噴口ηの
いくつかは上流におかれており、この上流の燃料噴口２
２Ａの上流に発生する先頭衝撃波２３Ａが下流におかれ
た燃料噴口２２Ｂの上流にできる先頭衝撃波２３Ｂと干
渉し、下流側燃料噴口２２Ｂから噴射された燃料の拡散
領域内にすべり面６が生じるように、多数の燃料噴口η
が配置されている。Air flows into the inlet 10 at supersonic speed and is first compressed at the air intake 1 by an oblique shock wave 12 generated from the tip of the air intake. This compressed air flows into the combustor 2 at supersonic speed, where it burns the fuel supplied from the fuel nozzle n. As shown in FIG. 3, some of these fuel nozzles η are located upstream, and these upstream fuel nozzles 2
The leading shock wave 23A generated upstream of the fuel nozzle 2A interferes with the leading shock wave 23B generated upstream of the downstream fuel nozzle 22B, and a slip surface 6 is generated within the diffusion region of the fuel injected from the downstream fuel nozzle 22B. , a large number of fuel nozzles η
is located.
本実施例では、以上のように、それぞれ上流及び下流に
配置された燃料噴射口２２Ａ 、 ２２Ｂの上流で発生
する衝撃波Ｚ３Ａ 、 ２３Ｂが干渉して燃料の拡散領
域内ですべり面６が発生し、このすべり面６両側のマツ
ハ数の差に対応する強さの渦が発生し、これによって燃
料と空気の混合が促進され、燃焼反応が活溌になる。In this embodiment, as described above, the shock waves Z3A and 23B generated upstream of the fuel injection ports 22A and 22B arranged upstream and downstream, respectively, interfere to generate a slip surface 6 within the fuel diffusion region, A vortex of strength corresponding to the difference in Matsuha numbers on both sides of the sliding surface 6 is generated, which promotes the mixing of fuel and air and makes the combustion reaction more active.
本発明の第二実施例を第４図によって説明する。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では、空気取入口壁面１１に、前記第一の実施
例と同様に配置された燃料噴口ｎの上流の位置にランプ
５を設置することにより斜め衝撃波間を発生させ、燃料
噴口ｎの上流にできる先頭衝撃波田と干渉せしめ、該燃
料の拡散領域内にすべり面６を発生させるようにしてい
る。本実施例においても、前記第一の実施例と同様に、
すべり面６によって燃料と空気の混合が促進され、燃焼
が活溌に行なわれる。In this embodiment, an oblique shock wave is generated by installing a lamp 5 on the air intake wall 11 at a position upstream of the fuel nozzle n arranged in the same manner as in the first embodiment. It is made to interfere with the leading shock wave field formed upstream, and generate a slip surface 6 within the fuel diffusion region. In this embodiment as well, similarly to the first embodiment,
Mixing of fuel and air is promoted by the sliding surface 6, and combustion takes place actively.
本発明の第三実施例を第５図によって説明する。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では、燃料供給ストラット４を有するスクラム
ジェットエンジンにおいて、対をなす燃料ストラット４
，４間に燃料噴口ηから噴射された燃料の混合を促進さ
せるためのランプ５を設けている。この場合、ランプ５
と燃料供給ストラット４の先端とを一致させるようにし
てもよい。また、燃料ストラット４の一つを燃焼器壁面
２１で置き換えてもよい。In this embodiment, in a scramjet engine having fuel supply struts 4, a pair of fuel struts 4
, 4 is provided with a lamp 5 for promoting mixing of the fuel injected from the fuel nozzle η. In this case, lamp 5
and the tip of the fuel supply strut 4 may be made to coincide with each other. Furthermore, one of the fuel struts 4 may be replaced by a combustor wall surface 21.
本実施例においても、ランプ５によって発生する斜め衝
撃波と燃料噴口ｎの上流にできる先頭衝撃波この干渉に
よってすべり面６が発生し、これによって燃料と空気の
混合が促進される。In this embodiment as well, the sliding surface 6 is generated by the interference between the oblique shock wave generated by the lamp 5 and the leading shock wave generated upstream of the fuel nozzle n, thereby promoting the mixing of fuel and air.
本発明の第四実施例を第６図によって説明する。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例は、燃料を主流空気流と平行に燃料ストラット
４の燃料噴口ｎから噴射した場合に、空気取入口壁面１
１に対向して設けた一対のランプ５゜５によって二つの
衝撃波間、５３を発生させ、これを干渉させて燃料の拡
散領域にすべり面６を形成するようにした。In this embodiment, when fuel is injected from the fuel nozzle n of the fuel strut 4 in parallel with the mainstream air flow, the air intake port wall surface 1
Two shock waves 53 are generated by a pair of lamps 5.5 disposed opposite to each other, and these waves interfere to form a slip surface 6 in the fuel diffusion region.
本実施例においても、前記各実施例と同様にすべり面６
によって燃料と空気の混合が促進され、燃焼が活溌に行
なわれる。In this embodiment as well, the sliding surface 6
The mixture of fuel and air is promoted and combustion takes place actively.
本発明の第五の実施例を第７図によって説明する。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例は、前記第二又は第四実施例において、空気取
入口壁面１１に設げられたランプ５の角度がエンジン運
転状態に応じて調整可能にしたものである。In this embodiment, in the second or fourth embodiment, the angle of the lamp 5 provided on the air intake wall surface 11 can be adjusted according to the engine operating state.
ランプ角は、第７図に示すように、ランプ角調整用回転
子５１０回転角を適当な作動装置５２によって調整する
ことにより調整され、エンジンの運転状態に適合したラ
ンプ角を得ることができる。As shown in FIG. 7, the ramp angle is adjusted by adjusting the rotation angle of a ramp angle adjusting rotor 510 using a suitable actuating device 52 to obtain a ramp angle that is suitable for the operating condition of the engine.
なお、この機構を燃料ストラットに取りつけることによ
り、燃料ストラット壁面上のステップ角度を調整するよ
うにしてもよい。Note that the step angle on the fuel strut wall surface may be adjusted by attaching this mechanism to the fuel strut.
本発明は、以上説明したように、衝撃波の干渉によるす
べり面を発生させることによって、該すべり面ですべり
面画側の速度差に起因する渦が発生し、燃料と空気の混
合・燃焼が促進され、したかっ【短かい燃焼器長さにお
いても十分な燃焼を行なうことができる。As explained above, the present invention generates a slip surface due to the interference of shock waves, and a vortex is generated on the slip surface due to the speed difference on the sliding surface side, promoting the mixing and combustion of fuel and air. [Sufficient combustion can be achieved even with a short combustor length.
また、衝撃波の少くとも一つが空気取入口又は燃料供給
ストラットの壁面に設けられたランプによって発生する
ようにしたために、簡単な構造で所要の衝撃波の干渉に
よって生ずる上記すべり面を得ることができる。Further, since at least one of the shock waves is generated by a lamp provided on the wall of the air intake or the fuel supply strut, the above-mentioned slip surface caused by the interference of the required shock waves can be obtained with a simple structure.
また更に、前記ランプのランプ角を可変することにより
広いエンジン運転状態に対応することが可能となる。Furthermore, by varying the lamp angle of the lamp, it becomes possible to accommodate a wide range of engine operating conditions.
第１図は本発明の第一実施例を示す斜視図、第２図は同
縦断面図、第３図は同横断面図、第４図は本発明の第二
実施例を示す横断面図、第５図は本発明の第三実施例を
示す横断面図、第６図は本発明の第四実施例を示す横断
面図、第７図は本発明の第五実施例を示す横断面図であ
る。
１・・・空気取入口、 ２・・・燃焼器。
４・・・燃料供給ストラット、 ５・・・ランプ。
６・・・すべり面 １１・・・空気取入口壁面
。
ｎ・・・燃料噴口、 ２３，２３Ａ、Ｚ３Ｂ・
・・衝撃波。
団・・・衝撃波。
第１図
￥２図
代理人 弁理士 坂 間 暁
外２名
第６図
第７図Fig. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a longitudinal sectional view thereof, Fig. 3 is a transverse sectional view thereof, and Fig. 4 is a transverse sectional view showing a second embodiment of the invention. , FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of the present invention. It is a diagram. 1...Air intake port, 2...Combustor. 4... Fuel supply strut, 5... Lamp. 6... Slip surface 11... Air intake wall surface. n... Fuel nozzle, 23, 23A, Z3B.
··shock wave. Team... Shockwave. Fig. 1￥2￥Representative Patent Attorney Akigai Sakama 2 persons Fig. 6 Fig. 7
Claims (1)
料とにより、拡散燃焼が行なわれる拡散燃焼領域に、衝
撃波の干渉によりすベり面を形成することを特徴とする
ジェットエンジン用燃焼器における燃焼方法。 ２、前記衝撃波の少なくとも一つを空気取入口壁面に設
けられたランプで発生させることを特徴とする請求項１
に記載の燃焼方法。 ３、前記衝撃波の少なくとも一つを燃料供給ストラット
壁面に設けられたランプで発生させることを特徴とする
請求項１に記載の燃焼方法。 ４、前記ランプの角度をエンジン運転状態に応じて調整
することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃焼方法
。[Claims] 1. A sliding surface is formed by interference of shock waves in a diffusion combustion region where diffusion combustion is performed by supersonic air from an air intake port and fuel from a fuel nozzle. Combustion method in a jet engine combustor. 2. Claim 1, wherein at least one of the shock waves is generated by a lamp provided on a wall surface of the air intake port.
The combustion method described in . 3. The combustion method according to claim 1, wherein at least one of the shock waves is generated by a lamp provided on a wall of a fuel supply strut. 4. The combustion method according to claim 2 or 3, wherein the angle of the lamp is adjusted depending on the engine operating condition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26268688A JPH02112656A (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Combustion method in jet engine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26268688A JPH02112656A (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Combustion method in jet engine combustor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112656A true JPH02112656A (en) | 1990-04-25 |
Family
ID=17379185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26268688A Pending JPH02112656A (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Combustion method in jet engine combustor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02112656A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012013007A (en) * | 2010-07-01 | 2012-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Supersonic combustor |
| JP2012013008A (en) * | 2010-07-01 | 2012-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ignition method of supersonic combustor, and ignition control device |
| JP2016056692A (en) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 国立大学法人東北大学 | Combustion apparatus for scramjet engine and scramjet engine |
| WO2017158857A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 三菱重工業株式会社 | Jet engine, flying object, and operation method for jet engine |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP26268688A patent/JPH02112656A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11248562B2 (en) | 2016-03-16 | 2022-02-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Jet engine, flying object, and operation method of jet engine |
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