JPH0586980A - 液体ラムロケツト - Google Patents
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Abstract
との混合気の点火兼保炎用の燃焼ガスを発生して、混合
気を燃焼させる燃焼室3内に前記点火兼保炎用の燃焼ガ
スを供給する固体燃料16を設ける。 【効果】 燃焼室3内において、混合気の点火および保
炎が確実になされることとなり、高高度飛翔を設計基準
とした液体ラムロケットにも十分に対応することが可能
となる。
Description
中に液体燃料の液滴を噴射して生じた混合気を燃焼室で
燃焼させることによって飛翔推力を発生する液体ラムロ
ケット(ラムジェットと称することもある。)の改良に
関するものである。
は、例えば、図7に示すものがあった。
周方向の複数箇所に設けた空気取入口102より導入し
た空気中に液滴を噴射して生じた混合気を燃焼させる燃
焼室103を備えており、この燃焼室103の後端部に
はラムロケットノズル104が設けてある。
料105を充填した縮小可能なタンク106と、液体燃
料105を圧送するターボポンプ107と、液体燃料1
05の流量を制御する流量制御装置108と、液体燃料
105を空気取入口102に噴射する噴射弁109を備
えており、タンク106は、空気導入用のチューブ11
1aを有したケース111内に収容されている。
合気の点火装置110を備えている。
01は、チューブ111aよりケース111内に流入す
る空気によって加圧されて縮小するタンク106から液
体燃料105を流出させ、ターボポンプ107および流
量制御装置108を経て圧送された液体燃料105を噴
射弁109により噴射する。
と、空気取入口102より導入した空気との混合気に点
火装置110によって点火し、燃焼室103内における
混合気の燃焼により生じた燃焼ガスをラムロケットノズ
ル104から増速して噴出させることにより推力を発生
するものとなっている。
例えば、「増補板 航空宇宙工学便覧」 社団法人 日
本航空宇宙学会編 昭和58年4月25日 丸善発行の
第655頁〜第656頁に若干の説明がある。
従来の液体ラムロケット101において、空気取入口1
02より導入した空気と、噴射弁109より噴射された
液体燃料105の液滴との混合気の点火は点火装置11
0によってなされるものの、点火ののちの燃焼室103
内における燃焼は、混合気がもつ自らの燃焼エネルギの
みによって持続させるようになっていたため、とくに高
高度飛翔を設計基準とした場合には、燃焼室103内で
の混合気流速が大きくかつ圧力が低いことから、流入空
気量の変化によって燃焼が持続しないこともあり得ると
いう問題があった。
は、チューブ111aから流入する空気でタンク106
を押圧することによって、液体燃料105を流出させる
ようにしていたが、この流入空気による押圧だけでは液
体燃料105を噴射弁109に圧送するのに十分とはい
えないため、送給途中に過酷な条件に耐えうるターボポ
ンプ107を設けなくてはならないという問題があり、
これらの問題を解決することが従来の課題となってい
た。
みてなされたもので、請求項1の発明では、点火装置を
必要とすることなく混合気の点火を行うことができるう
え、燃焼室内における混合気の燃焼を良好に持続させる
ことが可能であり、とくに高高度飛翔を設計基準とする
液体ラムロケットにも十分対応することが可能である液
体ラムロケットを提供することを目的とし、請求項2の
発明では、加圧によって縮小可能としたタンクを備えた
液体ラムロケットにおいて、点火装置を必要とすること
なく混合気の点火を行うことができるうえ、燃焼室内に
おける混合気の燃焼を良好に持続させることが可能であ
ると共に、前記タンクに加える圧力を高めることによっ
て、従来必要としていたターボポンプを用いることなく
液体燃料を噴射弁まで圧送することが可能である液体ラ
ムロケットを提供することを目的とし、請求項3の発明
は、上記請求項2の液体ラムロケットにおいて、混合気
に点火しかつ燃焼室内における混合気の燃焼を持続させ
る機能と、前記タンクを加圧して液体燃料を圧送する機
能とのいずれの機能をも最大限に発揮させ得るものとし
た液体ラムロケットを提供することを目的としている。
て、液体燃料の液滴と外部から導入した空気との混合気
を燃焼させる燃焼室を備えた液体ラムロケットにおい
て、前記混合気の点火兼保炎用の燃焼ガスを発生して前
記燃焼室内に供給する燃焼ガス発生手段を設けた構成と
し、請求項2として、ケース内に加圧によって縮小可能
として収容したタンクを備えると共に、前記タンクに充
填した液体燃料の液滴と外部から導入した空気との混合
気を燃焼させる燃焼室を備えた液体ラムロケットにおい
て、前記混合気の点火兼保炎用の燃焼ガスを発生して前
記燃焼室内に供給する燃焼ガス発生手段を設けると共
に、前記燃焼ガス発生手段で生じる燃焼ガスの一部を前
記ケース内に導入して前記タンクを前記燃焼ガスの圧力
により縮小可能とするべく前記燃焼ガス発生手段とケー
スとを連通した構成とし、請求項3として、請求項2記
載の液体ラムロケットの燃焼ガス発生手段とケースとを
管体で連通し、前記管体内の燃焼ガスを冷却可能な状態
にして当該管体を配設した構成としたことを特徴として
おり、上記各液体ラムロケットの構成を課題を解決する
ための手段としている。
て、推力を発生するための液体燃料の原料構成はとくに
限定されない。
よび液体燃料のいずれをも用いることができ、固体燃料
として、例えば、高エネルギバインダに使用される多硫
化物,ポリブタジエン材料に少量の金属を含ませたもの
や、コンポジット推進薬に使用されるポリブタジエン6
0重量%+過塩素酸アンモニウム30重量%+RDX1
0重量%の配合組成をもつものに少量のZrなどの金属
を含ませた低燃焼速度のものを適宜用いることができ、
一方、液体燃料として、例えば、一液の場合にはヒドラ
ジンやエチレンオキサドを、また二液の場合には四酸化
二窒素+ヒドラジンや四酸化二窒素+モノメチルヒドラ
ジンをそれぞれ使用することができる。
入した空気と液体燃料の液滴との混合気の循環領域に近
い燃焼室の前端部分に、燃焼ガスを供給するように設け
ることが望ましい。
ットは、上記した構成としてあるので、外部より導入し
た空気と液体燃料の液滴との混合気の点火は、点火装置
を用いることなく行われるようになり、加えて、燃焼ガ
ス発生手段から供給される燃焼ガスによって、混合気の
燃焼は良好に持続されるようになることから、高高度飛
翔を設計基準とした場合のように燃焼室内での混合気流
速が大きくかつ圧力が低いときでも混合気の燃焼の吹き
消えなどの不具合いは生じないこととなる。
ロケットは、上記した構成を有しているので、請求項1
に係わる液体ロケットの作用と同様の作用がもたらされ
るのに加えて、燃焼ガス発生手段で生じる燃焼ガスの一
部がケース内に導入されることから、タンク内の液体燃
料は高い圧力で送給されることとなり、ターボポンプを
必要としないものとなる。
ムロケットは、上記した構成をなすものであるから、燃
焼ガス発生手段で発生する燃焼ガスは高温の状態で燃焼
室内に供給されるので、混合気の点火および保炎の機能
を確実に果たすこととなり、他方、燃焼ガスの一部が管
体を通してケース内に導入されるあいだに、管体内の燃
焼ガスの熱が周囲に放射されることから、管体内の燃焼
ガスは低温の状態でケース内に導入されることとなり、
タンクを押圧するのに好適な状況となる。
び請求項2に係わる液体ラムロケットの一実施例を示
し、この液体ラムロケット1は、ブースタ推進薬2を装
填した燃焼室3を有し、この燃焼室3の後端部にはブー
スタノズル4とラムロケットノズル5とが分離継手6を
介して同心状に設けてあり、ブースタノズル4には、ブ
ースタ推進薬用点火装置7が設けてある。
の複数箇所に配設した空気取入口8を備えており、前記
空気取入口8を閉塞するポートカバー9をポートカバー
解除機構10によって解除するようになっている。
1を充填しかつ加圧によって縮小可能とした燃料タンク
12と、液体燃料11の流量を制御する流量制御装置1
3と、液体燃料11を空気取入口8に噴射する噴射弁1
4を備えており、燃料タンク12は空気導入用のチュー
ブ15aを有したケース15内に収容されている。
上には、燃焼ガス発生手段としての固体燃料16を充填
したガス発生室17が設けてある。このガス発生室17
には、前記固体燃料16に点火する固体燃料用の点火装
置18を備えていると共に、このガス発生室17と一体
で設けた点火兼保炎用ガス噴射ノズル19を備えてお
り、この点火兼保炎用ガス噴射ノズル19は、隔壁20
を貫通して燃焼室3内に突出するようにしてある。
21がケース15に隣接して設けてあり、前記固体燃料
16の燃焼により生じた燃焼ガスの一部をこのガス供給
装置21を介してケース15内に導入するようになって
いる。
いては、ブースタ推進薬用点火装置7によりブースタ推
進薬2に点火することによって、燃焼室3内でブースタ
推進薬2が燃焼し、この燃焼ガスをブースタノズル4か
ら噴射することによって発進しそして加速する。
いて分離継手6の部分でブースタノズル4が分離すると
共に、ポートカバー解除機構10により空気取入口8の
ポートカバー9が除去されて図2に示す状態となり、こ
れに合わせて噴射弁14から液体燃料11が液滴となっ
て噴出する。
燃料用の点火装置18によってなされ、空気取入口8よ
り導入した空気と前記噴射弁14から噴射された液体燃
料11の液滴との混合気に、点火兼保炎用ガス噴射ノズ
ル19から噴出する固体燃料16の燃焼によって生じた
燃焼ガスにより点火し、燃焼室3内での混合気の燃焼に
より生じた推力発生用の燃焼ガスをラムロケットノズル
5から増速して噴出させて推力を得るものとなってい
る。
燃料16の燃焼により生じた燃焼ガスが、点火兼保炎用
ガス噴射ノズル19から継続して噴出しているので、前
記空気と液体燃料11の液滴との混合気に対して初期点
火を行ったあともこの混合気はそれ自体の燃焼エネルギ
だけでなく、前記点火兼保炎用ガス噴射ノズル19から
噴出する燃焼ガスによっても燃焼が良好に持続されるも
のとなり、高高度飛翔を設計基準とした場合のように燃
焼室3内のガス流速が大きくかつ圧力が低いときであっ
ても、吹き消えなどが生じることなく混合気の燃焼は良
好に持続されることとなる。
焼ガスの一部は、ガス供給装置21によりケース15内
に導入されているので、燃料タンク12は高い圧力で押
圧されることとなり、燃料タンク12内の液体燃料11
はターボポンプを必要とすることなく噴射弁14まで圧
送されることとなる。
よび請求項2に係わる液体ラムロケットの他の実施例を
示しており、この実施例による液体ラムロケット31
が、第1実施例による液体ラムロケット1と相違すると
ころは、燃焼ガス発生手段として、タンク33に充填さ
れた液体燃料32を用いた点にある。
略して示したこの液体ラムロケット31では、ブースタ
推進薬(2)の燃焼が終了したのち、外部より導入され
る空気と燃料タンク12から送給される液体燃料11の
液滴との混合気の点火をタンク33から流出させた燃焼
ガス発生手段としての液体燃料32の燃焼で発生した燃
焼ガスによって行い、さらに、初期点火を行ったのちも
この燃焼ガスを点火兼保炎用ガス噴射ノズル19から噴
射しているので、混合気の燃焼は良好に持続されること
となる。
置21によってケース15内に導入されるので、燃料タ
ンク12は高い圧力で押圧されることとなり、この燃料
タンク12内の液体燃料11はターボポンプを必要とす
ることなく噴射弁14まで圧送されることとなる。
請求項2および請求項3にかかわる液体ラムロケットの
一実施例を示しており、この液体ラムロケットは図1お
よび図2に示した液体ラムロケット1の変形例を示すも
のであって、同一機能の部分には同一符号を付してい
る。
燃焼ガス発生手段としての固体燃料42を充填しかつ固
体燃料用の点火装置46を有したガス発生室43を空気
取入口8の後端側に設け、ガス発生室43に一体で設け
た点火兼保炎用ガス噴射ノズル44を空気取入口8の後
端近傍に突出させると共に、ガス発生室43とケース4
7とを外殻48の外側に配設したガス供給管45を介し
て連通させた構成をなしている。
推進薬(2)の燃焼の終了に合わせて、固体燃料42の
点火が固体燃料用の点火装置46によってなされ、外部
より導入した空気と液体燃料11の液滴との混合気に対
して、点火兼保炎用ガス噴射ノズル44から噴射される
固体燃料42の燃焼によって発生した燃焼ガスにより点
火し、混合気を燃焼室3内において燃焼させる。
の部分には、固体燃料42の燃焼によって生じた燃焼ガ
スが、点火兼保炎用ガス噴射ノズル44から引き続き噴
出しているので、前記混合気の初期点火を行ったあとも
この混合気は自らの燃焼エネルギのみならず、前記点火
兼保炎用ガス噴射ノズル44から噴出する燃焼ガスによ
っても燃焼が良好に接続されることとなる。
スの一部は、ガス供給管45を介してケース47内に導
入されるので、燃料タンク12には高い圧力が加えられ
ることとなり、液体燃料11はターボポンプを用いるこ
となく噴射弁14まで圧送されることとなる。
た状態としてあるので、ガス供給管45を通過する高温
の燃焼ガスは、周囲の空気によって冷却されることとな
り、前記燃焼ガスがケース47内に導入されるときには
低温のガスとなり、したがって、ケース47内の燃料タ
ンク12を押圧するのにより好適な条件となる。
は、ガス発生室43を空気取入口8の後端側に設けてい
るので、燃料タンク12により多くの液体燃料11を充
填することができる。
請求項2および請求項3に係わる液体ラムロケットの他
の実施例を示しており、この液体ラムロケットも図1お
よび図2に示した液体ラムロケットの変形例を示すもの
である。なお、この場合も同一機能の部分には同一符号
を付し説明は省略する。
体ラムロケット51は、燃焼ガス発生手段としての液体
燃料52を充填したタンク56を空気取入口8の後端側
に設け、このタンク56内の液体燃料52をガス発生室
53にチューブ54を介して送給するようにしていると
共に、ガス発生室53とケース57とを外殻58の外側
に配設したガス供給管55を介して連通した構成をなし
ている。
推進薬(2)の燃焼が終了したのち、タンク56からチ
ューブ54を介して送給された液体燃料52の燃焼で生
じた燃焼ガスを点火兼保炎用ガス噴射ノズル19から噴
出させることにより、外部から導入される空気と燃料タ
ンク12から送給される液体燃料11の液滴との混合気
の点火を行う。
たあとも点火兼保炎用ガス噴射ノズル19から継続して
噴出するので、燃焼室3内の混合気の燃焼は良好に接続
されることとなる。
管55を介してケース57内に導入されることから、燃
料タンク12は高い圧力で押圧されることとなり、液体
燃料11はターボポンプを用いることなく噴射弁14ま
で送給されることとなる。
管55は外部に露出しているので、ケース57内に導入
される前記燃焼ガスは低温のガスとなり、ケース57内
の燃料タンク12の加圧がより適した状態で行われるこ
ととなる。
では、液体燃料52を充填したタンク56を空気取入口
8の後端側に設けているので、燃料タンク12の燃料充
填率が優れたものとなる。
請求項2および請求項3に係わる液体ラムロケットのさ
らに他の実施例を示しており、図1および図2に示した
液体ラムロケット1の変形例を示すものであって、同一
の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略
する。
ガス発生手段としての固体燃料16を充填したガス発生
室17にフィルタ62を設けると共に、このフィルタ6
2の部分と燃料タンク12を収容するケース67とを外
殻68の外側に配設したガス供給管65を介して連通
し、さらに、流量制御装置13と噴射弁14との間に設
けた送給管64に前記ガス送給管65の外殻68の内側
に位置する部分を複数回巻き付けた構成をなしている。
61では、外部から導入される空気と燃料タンク12か
ら送給される液体燃料11の液滴との混合気の点火を固
体燃料16の燃焼により生じた燃焼ガスによって行う。
も混合気に対して点火兼保炎用ガス噴射ノズル19から
噴射されつづけるので、混合気の燃焼は良好に接続され
る。
9から噴射される燃焼ガスは高温のものであるため、こ
の燃焼ガスによる前記混合気の点火および保炎は確実に
なされることとなる。
65を介してケース67内に導入されるので、燃料タン
ク12には高い圧力が加えられることとなり液体燃料1
1はターボポンプを必要とすることなく噴射弁14まで
圧送されることとなる。
64に巻き付けた状態としてあると共に、ガス供給管6
5の他の部分は外部に露出した状態となっているので、
ガス供給管65を高温の状態で通過する燃焼ガスは、送
給管64を通して送給される液体燃料11により冷却さ
れ、さらに、外部において空気によっても冷却されるこ
ととなり、前記燃焼ガスがケース67内に導入される時
には低温のガスとなり、したがって、ケース67内の燃
料タンク12を押圧するのに一層適した状態となる。
61では、ガス発生室17にフィルタ62を設けた構成
としたが、これに限定されるものではなく、固体燃料1
6に用いる原料に応じてフィルタ62を設けない構成と
してもよい。
項1に係わる液体ラムロケットは、液体燃料の液滴を外
部から導入した空気との混合気の点火兼保炎用の燃焼ガ
スを発生して燃焼室内に供給する燃焼ガス発生手段を設
けた構成としたから、点火装置を用いることなく前記混
合気の点火を行うことができると共に当該混合気の燃焼
室での燃焼を良好に接続して行わせることが可能であ
り、とくに高高度飛翔を設計基準とする液体ラムロケッ
トにも十分対応することが可能であるという著しく優れ
た効果をもたらす。
ロケットは、ケース内に加圧によって縮小可能として収
容したタンクを備え、前記タンクに充填される液体燃料
の液滴と外部から導入した空気との混合気の点火兼保炎
用の燃焼ガスを発生して燃焼室内に送給する燃焼ガス発
生手段を設けると共に、前記燃焼ガス発生手段と前記ケ
ースとを連通させた構成としたため、前記混合気の点火
および保炎を良好に行わせることが可能であるのに加え
て、前記タンクを高い圧力で押圧することが可能となる
ので、従来必要としていたターボポンプを用いることな
く液体燃料を圧送することができるという非常に優れた
効果をもたらす。
ムロケットでは、請求項2の液体ラムロケットの燃焼ガ
ス発生手段とケースとを管体で連通し、管体内の燃焼ガ
スを冷却可能な状態にしてこの管体を配設した構成とし
てあることから、前記燃焼ガス発生手段で発生する燃焼
ガスにより前記混合気の点火および保炎を確実に行うこ
とができると共に、ケース内に低温のガスを導入できる
ことから、燃料タンクの加圧をより一層適した状態で行
わせることが可能になるという極めて優れた効果がもた
らされる。
ラムロケットの一実施例を示す断面説明図である。
末期の状態を示す断面説明図である。
による液体ラムロケットのブースタ推進薬燃焼末期の状
態を示す断面説明図である。
一実施例による液体ラムロケットのブースタ推進薬燃焼
末期の状態を示す断面説明図である。
他の実施例による液体ラムロケットのブースタ推進薬燃
焼末期の状態を示す断面説明図である。
さらに他の実施例による液体ラムロケットのブースタ推
進薬燃焼末期の状態を示す断面説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 液体燃料の液滴と外部から導入した空気
との混合気を燃焼させる燃焼室を備えた液体ラムロケッ
トにおいて、前記混合気の点火兼保炎用の燃焼ガスを発
生して前記燃焼室内に供給する燃焼ガス発生手段を設け
たことを特徴とする液体ラムロケット。 - 【請求項2】 ケース内に加圧によって縮小可能として
収容したタンクを備えると共に、前記タンクに充填した
液体燃料の液滴と外部から導入した空気との混合気を燃
焼させる燃焼室を備えた液体ラムロケットにおいて、前
記混合気の点火兼保炎用の燃焼ガスを発生して前記燃焼
室内に供給する燃焼ガス発生手段を設けると共に、前記
燃焼ガス発生手段で生じる燃焼ガスの一部を前記ケース
内に導入して前記タンクを前記燃焼ガスの圧力により縮
小可能とするべく前記燃焼ガス発生手段とケースとを連
通したことを特徴とする液体ラムロケット。 - 【請求項3】 請求項2記載の液体ラムロケットの燃焼
ガス発生手段とケースとを管体で連通し、前記管体内の
燃焼ガスを冷却可能な状態にして当該管体を配設したこ
とを特徴とする液体ラムロケット。
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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