JPH06147010A - Ram combustor and operating method thereof - Google Patents
Ram combustor and operating method thereofInfo
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- JPH06147010A JPH06147010A JP30572392A JP30572392A JPH06147010A JP H06147010 A JPH06147010 A JP H06147010A JP 30572392 A JP30572392 A JP 30572392A JP 30572392 A JP30572392 A JP 30572392A JP H06147010 A JPH06147010 A JP H06147010A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ラム燃焼器とその運転
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ram combustor and its operating method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、マッハ数２．５〜５で飛行する機
体に使用するエンジンとして、ラムジェットエンジンの
開発が行われている。該ラムジェットエンジンは、ガス
タービンエンジンのように空気圧縮機を持たず、空気の
圧縮は高速で流入する際のラム圧力で行うエンジンであ
る。したがって、圧縮機を駆動するタービンも不要で、
機構は非常に簡単であるが、その反面、静止状態では始
動できず、このエンジンのみを搭載した機体は、自力で
は離陸できないという欠点がある。2. Description of the Related Art In recent years, a ramjet engine has been developed as an engine used for an aircraft that flies at a Mach number of 2.5 to 5. Unlike the gas turbine engine, the ramjet engine is an engine that does not have an air compressor, and compresses air at a high ram pressure when flowing in at high speed. Therefore, there is no need for a turbine to drive the compressor,
The mechanism is very simple, but on the other hand, it has the drawback that it cannot be started in a stationary state, and an aircraft equipped only with this engine cannot take off by itself.
【０００３】従来、この欠点を補うために、地上におけ
る静止状態から低超音速度までターボファンエンジンを
使用し、マッハ数３以上の飛行速度においてラム燃焼器
を使用するようにしたコンバインドサイクルエンジンの
採用により、静止状態から高超音速度域までの航行速度
を実現することが検討されている。Conventionally, in order to make up for this drawback, a combined cycle engine has been used in which a turbofan engine is used from a stationary state on the ground to a low supersonic speed, and a ram combustor is used at a flight speed of Mach number 3 or more. It is being considered to realize a navigation speed from a stationary state to a high supersonic range by adoption.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに超音速度域において運転されるラム燃焼器では、前
述のように、空気の圧縮工程を機体の速度に応じて変化
するラム圧によって賄っているため、ラム燃焼器のみの
運転によって航行する超音速度域にあっても、機体の航
行速度が速くなればなるほど燃焼効率が向上するが、逆
に、低超音速度域においては、燃焼器ダクト内を流通す
る空気の圧縮が不完全でありかつ高流速度であるために
効率のよい燃焼を実施することが困難であるという問題
点があった。However, in the ram combustor operated in the supersonic velocity range as described above, as described above, the air compression process is covered by the ram pressure which changes according to the speed of the airframe. Therefore, even if it is in the supersonic speed range where the ram combustor operates only, the higher the navigation speed of the aircraft, the higher the combustion efficiency, but conversely, in the low supersonic speed range, There is a problem that it is difficult to carry out efficient combustion because the air flowing in the duct is incompletely compressed and has a high flow velocity.
【０００５】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、低超音速度域における燃焼効率を向上し
て広い航行速度範囲に亘って効率よく運転されるラム燃
焼器とその運転方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and improves the combustion efficiency in the low supersonic speed range and operates efficiently over a wide navigation speed range, and the operation thereof. It is intended to provide a way.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、次の２つの手段を提案している。第１の
手段は、筒状の燃焼器ダクト内に、燃焼室内部で燃料を
燃焼させる第１の燃焼器と、該第１の燃焼器の燃焼室外
部で燃料を燃焼させる第２の燃焼器とを設けてなり、前
記第１の燃焼器は、筒状のライナの先端にスワラまたは
空気取入口を設けた前記燃焼室と、その先端に配され該
燃焼室内に燃料を噴射する第１の燃料ノズルと、該第１
の燃料ノズルの下流に配置され燃料に点火する点火栓と
を具備し、前記第２の燃焼器は、第１の燃焼器の燃焼室
後端よりも上流に配置される第２の燃料ノズルと、該第
２の燃料ノズルの燃料噴射孔の下流に位置する燃焼器ダ
クト内に空気流の乱れを発生させる保炎部とを具備し、
前記第１・第２の燃料ノズルは、それぞれ調節バルブを
介して燃料供給手段に接続されるとともに、調節バルブ
には、航行速度に応じて該調節バルブの開度を調節する
バルブ調節手段が接続されているラム燃焼器を提案して
いる。第２の手段は、第１の手段に係るラム燃焼器にお
いて、航行速度が低超音速度域にあるときに、第１の燃
焼器のみに燃料を供給し、航行速度の上昇に伴って、第
１の燃焼器への燃料供給量を減らすとともに第２の燃焼
器への燃料供給量を増加させ、航行速度が高超音速度域
にあるときには、第２の燃焼器のみに燃料を供給するよ
うにバルブ調節手段を作動させるラム燃焼器の運転方法
を提案している。In order to achieve the above object, the present invention proposes the following two means. A first means is, in a tubular combustor duct, a first combustor that burns fuel inside a combustion chamber, and a second combustor that burns fuel outside the combustion chamber of the first combustor. The first combustor includes a combustion chamber in which a swirler or an air intake port is provided at the tip of a cylindrical liner, and a first combustor disposed at the tip for injecting fuel into the combustion chamber. A fuel nozzle and the first
And a second fuel nozzle, wherein the second combustor is arranged upstream of a rear end of the combustion chamber of the first combustor. A flame holding portion for generating turbulence of the air flow in the combustor duct located downstream of the fuel injection hole of the second fuel nozzle,
The first and second fuel nozzles are each connected to a fuel supply means via a control valve, and the control valve is connected to a valve control means for controlling the opening degree of the control valve according to the navigation speed. The proposed ram combustor is being proposed. A second means is, in the ram combustor according to the first means, supplies fuel only to the first combustor when the navigation speed is in a low supersonic speed range, and as the navigation speed increases, The fuel supply amount to the first combustor is reduced and the fuel supply amount to the second combustor is increased, so that the fuel is supplied only to the second combustor when the navigation speed is in the high supersonic velocity range. A method for operating a ram combustor in which a valve adjusting means is operated is proposed.
【０００７】[0007]
【作用】本発明の第１の手段に係るラム燃焼器によれ
ば、バルブ調整手段を作動させて、第１の燃焼器の第１
の燃料ノズルに接続する調節バルブを開くことにより、
第１の燃焼器の燃焼室内に燃料が噴射され、該第１の燃
料ノズルの下流に配される点火栓の作動によって、燃焼
室内部における燃焼が実施される。また、バルブ調整手
段を作動させて、第２の燃焼器に接続する調節バルブを
開くことにより、第２の燃料ノズルから燃料が噴出さ
れ、その下流に配される保炎部によって、燃焼室外部に
おける燃焼が燃焼状態に維持されることになる。そし
て、航行速度に応じて各調節バルブの開度を調整するこ
とにより、該航行速度に適した燃焼器を選択して、燃焼
効率を向上することが可能となる。本発明の第２の手段
に係るラム燃焼器の運転方法によると、航行速度が低超
音速度域にあるときに、第１の燃焼器のみに燃料を供給
するようにバルブ調整手段を作動させることにより、第
１の燃焼器のみによる燃焼が実施されることになる。低
超音速度域にあっては、燃焼器内に取り込まれる空気が
低温低圧かつ高速状態であるため、燃焼室内に空気を取
り入れて燃焼させる第１の燃焼器による燃焼によって燃
焼効率を向上させることが可能となる。そして、航行速
度の上昇に伴って、第２の燃焼器の第２の燃料ノズルか
ら燃料を噴出させることにより、該第２の燃料ノズルの
燃料噴射孔の下流に位置する第１の燃焼器後端からの火
炎が第２の燃料ノズルからの燃料に燃え移り、第２の燃
焼器における燃焼が開始されることになる。そして、燃
焼器に取り入れられる空気が高温高圧かつ低速状態とな
る高超音速度域において、第１の燃焼器の燃焼室外部に
配される第２の燃焼器のみによる燃焼を実施することに
より、高温高圧かつ低速状態の空気を有効に利用して、
高超音速度域における燃焼効率を向上させることが可能
となる。According to the ram combustor according to the first means of the present invention, the valve adjusting means is actuated to operate the first combustor of the first combustor.
By opening the regulating valve that connects to the fuel nozzle of
Fuel is injected into the combustion chamber of the first combustor, and the ignition plug arranged downstream of the first fuel nozzle operates to perform combustion inside the combustion chamber. Further, by operating the valve adjusting means to open the adjusting valve connected to the second combustor, the fuel is ejected from the second fuel nozzle, and the flame holding portion arranged downstream thereof ejects the fuel from the outside of the combustion chamber. The combustion at will be maintained in the combustion state. Then, by adjusting the opening degree of each control valve according to the navigation speed, it is possible to select a combustor suitable for the navigation speed and improve the combustion efficiency. According to the ram combustor operating method of the second means of the present invention, the valve adjusting means is operated so as to supply the fuel only to the first combustor when the navigation speed is in the low supersonic range. As a result, combustion is performed only by the first combustor. In the low supersonic velocity range, since the air taken into the combustor is in a low temperature, low pressure and high speed state, it is possible to improve the combustion efficiency by the combustion by the first combustor which takes air into the combustion chamber and burns it. Is possible. Then, by injecting fuel from the second fuel nozzle of the second combustor as the navigation speed increases, after the first combustor located downstream of the fuel injection hole of the second fuel nozzle. The flame from the end will burn into the fuel from the second fuel nozzle and combustion in the second combustor will begin. Then, in the high supersonic velocity range in which the air taken into the combustor is in a high temperature, high pressure and low speed state, by performing combustion only by the second combustor arranged outside the combustion chamber of the first combustor, Effectively utilizing high pressure and low speed air,
It becomes possible to improve the combustion efficiency in the high supersonic velocity range.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明に係るラム燃焼器の一実施例に
ついて、図１ないし図５を参照して説明する。これら各
図において、符号１はラム燃焼器、２は燃焼器ダクト、
３は主燃焼器型ラム燃焼器（第１の燃焼器）、４は円筒
状通路、５はフレームホルダ型燃焼器（第２の燃焼
器）、６はライナ、７はスワラ、８は燃焼室、９は燃料
ノズル（第１の燃料ノズル）、１０は点火栓、１１は燃
料ノズル（第２の燃料ノズル）、１１ａは燃料噴射孔、
１２は保炎部、１３は燃料供給手段、１４は燃料供給管
路、１５・１６は調節バルブ、１７はバルブ調節手段で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a ram combustor according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In each of these figures, reference numeral 1 is a ram combustor, 2 is a combustor duct,
3 is a main combustor type ram combustor (first combustor), 4 is a cylindrical passage, 5 is a flame holder type combustor (second combustor), 6 is a liner, 7 is a swirler, and 8 is a combustion chamber. , 9 is a fuel nozzle (first fuel nozzle), 10 is a spark plug, 11 is a fuel nozzle (second fuel nozzle), 11a is a fuel injection hole,
Reference numeral 12 is a flame holding portion, 13 is a fuel supply means, 14 is a fuel supply pipeline, 15 and 16 are control valves, and 17 is a valve control means.
【０００９】本実施例のラム燃焼器１は、航空機機体
（図示略）の航行方向前後に沿って配される円筒状の燃
焼器ダクト２内に、該燃焼器ダクト２の中心位置に配さ
れる主燃焼器型ラム燃焼器３と、該主燃焼器型ラム燃焼
器３と前記燃焼器ダクト２との間に形成される円筒状通
路４に配されるフレームホルダ型燃焼器５とを具備して
いる。The ram combustor 1 of the present embodiment is arranged at the center of the combustor duct 2 in a cylindrical combustor duct 2 which is arranged along the front and rear of the navigation direction of an aircraft body (not shown). A main combustor type ram combustor 3 and a frame holder combustor 5 arranged in a cylindrical passage 4 formed between the main combustor type ram combustor 3 and the combustor duct 2. is doing.
【００１０】前記主燃焼器型ラム燃焼器３は、周方向に
複数の空気流入孔６ａを有する円筒状のライナ６と、そ
の前端に取り付けられる略弾頭型のスワラ７とからなる
燃焼室８と、該燃焼室８の前端に取り付けられ、該燃焼
室８内に燃料を噴出する噴射ノズル９と、前記燃焼室８
内の噴射ノズル９の下流位置に先端を突出状態に取り付
けられる点火栓１０とを具備している。図１において符
号３ａは、主燃焼器型ラム燃焼器３を燃焼器ダクト２の
中心位置に保持する固定梁である。The main combustor type ram combustor 3 has a combustion chamber 8 composed of a cylindrical liner 6 having a plurality of air inlet holes 6a in the circumferential direction and a substantially warhead type swirler 7 attached to the front end thereof. An injection nozzle 9 attached to the front end of the combustion chamber 8 for injecting fuel into the combustion chamber 8;
An ignition plug 10 is attached at a position downstream of the injection nozzle 9 in which the tip is projected. In FIG. 1, reference numeral 3 a is a fixed beam that holds the main combustor type ram combustor 3 at the center position of the combustor duct 2.
【００１１】前記ライナ６は、円筒状に形成され、その
壁面を貫通する複数の空気流入孔６ａを有している。ま
た、前記スワラ７は、ライナ６の前端開口を閉塞するよ
うに取り付けられる略弾頭形状の外形を有する部材であ
って、その壁面には、周方向に間隔をおいて複数の空気
孔７ａが設けられている。該空気孔７ａには、それぞれ
旋回羽根７ｂが設けられていて、空気孔７ａを挿通して
燃焼室８内に流入する空気流に旋回力を付与するように
なっている。The liner 6 is formed in a cylindrical shape and has a plurality of air inflow holes 6a penetrating its wall surface. The swirler 7 is a member having a substantially bullet-shaped outer shape that is attached so as to close the front end opening of the liner 6, and the wall surface thereof is provided with a plurality of air holes 7a at intervals in the circumferential direction. Has been. A swirl vane 7b is provided in each of the air holes 7a, and a swirl force is applied to the air flow passing through the air holes 7a and flowing into the combustion chamber 8.
【００１２】前記フレームホルダ型燃焼器５は、前記主
燃焼器型ラム燃焼器３と燃焼器ダクト２との間に形成さ
れる円筒状通路４に燃料を噴射する燃料ノズル１１と、
該燃料ノズル１１の下流位置に配置される保炎部１２と
を具備している。The frame holder type combustor 5 includes a fuel nozzle 11 for injecting fuel into a cylindrical passage 4 formed between the main combustor type ram combustor 3 and the combustor duct 2.
The flame holding portion 12 is provided at a position downstream of the fuel nozzle 11.
【００１３】前記燃料ノズル１１は、前記主燃焼器型ラ
ム燃焼器３の燃焼室８の半径方向外方に間隔を空けて取
り巻くように配される円環状に形成されており、空気の
流通方向下流側に位置する面には、図２に示すように、
複数の燃料噴出孔１１ａが設けられている。該燃料噴出
孔１１ａは、例えば、燃料ノズル１１の周方向に沿って
間隔をおいた４箇所に、複数集合状態に形成されてお
り、該集合部１１ｂの下流に位置する円筒状通路４内に
燃料を噴出するようになっている。The fuel nozzle 11 is formed in a circular ring shape so as to surround the combustion chamber 8 of the main combustor type ram combustor 3 in a radial direction at an outer periphery thereof with a space therebetween. On the surface located on the downstream side, as shown in FIG.
A plurality of fuel ejection holes 11a are provided. The fuel injection holes 11a are formed in a plurality of aggregated states, for example, at four locations spaced apart along the circumferential direction of the fuel nozzle 11, and inside the cylindrical passage 4 located downstream of the aggregated portion 11b. It is designed to eject fuel.
【００１４】前記保炎部１２は、前記燃料ノズル１１の
燃料噴出孔１１ａの集合部１１ｂに対応する下流位置に
配置され、前記主燃焼器型ラム燃焼器３の外壁面から、
斜め下流に向けて前記円筒状通路４内に突出状態に配さ
れる片持ち梁状に形成されている。該保炎部１２は、そ
の横断面形状が、上流側に頂点を有し、下流に向かって
拡幅する三角形状に形成されており、その後流側に配さ
れる二つの頂点位置において空気流を剥離させて乱れを
発生させるようになっている。The flame holding portion 12 is arranged at a downstream position corresponding to the gathering portion 11b of the fuel injection holes 11a of the fuel nozzle 11, and from the outer wall surface of the main combustor type ram combustor 3,
It is formed in a cantilever shape that is arranged in a projecting state in the cylindrical passage 4 toward the obliquely downstream side. The flame-holding portion 12 has a cross-sectional shape that is formed in a triangular shape having an apex on the upstream side and widening toward the downstream side, and allows air flow at two apex positions arranged on the downstream side. It is designed to be peeled off to generate turbulence.
【００１５】前記主燃焼器型ラム燃焼器３の燃料ノズル
９および前記フレームホルダ型燃焼器５の燃料ノズル１
１には、それぞれ外部に配される燃料供給手段１３に接
続する燃料供給管路１４が接続されている。また、これ
らの燃料供給管路１４の途中位置には、該燃料供給管路
１４を流通させられる燃料の流通量を調整する調節バル
ブ１５・１６が配設されている。さらに、該調節バルブ
１５・１６は、バルブ調節手段１７にそれぞれ接続され
ており、該バルブ調節手段１７からの信号によって、そ
の開度を調整されるようになっている。The fuel nozzle 9 of the main combustor type ram combustor 3 and the fuel nozzle 1 of the flame holder type combustor 5
1 is connected to a fuel supply line 14 which is connected to a fuel supply means 13 arranged outside. In addition, adjusting valves 15 and 16 for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the fuel supply pipeline 14 are disposed in the middle of these fuel supply pipelines 14. Further, the adjusting valves 15 and 16 are respectively connected to the valve adjusting means 17, and the opening degree thereof is adjusted by a signal from the valve adjusting means 17.
【００１６】前記燃料供給手段１３は、例えば、燃料タ
ンク１３ａとそれに接続するポンプ１３ｂとからなる。
また、バルブ調節手段１７は、航空機機体の航行速度を
検出する速度検出手段を有していて、該速度検出手段に
よって検出される航行速度に応じて、次のように前記調
節バルブ１５・１６の開度を設定するようになってい
る。すなわち、航行速度が低超音速度域（マッハ数２．
５〜３程度）である場合には、フレームホルダ型燃焼器
５に接続する燃料供給管路１４の調節バルブ１６を全閉
状態とし、主燃焼器型ラム燃焼器３にのみ燃料を供給す
る。また、航行速度が上昇してマッハ数３〜４程度とな
った場合には、両調節バルブ１５・１６を開いて主燃焼
器型ラム燃焼器３およびフレームホルダ型燃焼器５の双
方による運転を実施する。さらに航行速度が上昇してマ
ッハ数４〜５程度となった場合には、主燃焼器型ラム燃
焼器３の燃料ノズル９に接続する燃料供給管路１４の調
節バルブ１５を全閉状態として、フレームホルダ型燃焼
器５のみによる運転を実施する。The fuel supply means 13 comprises, for example, a fuel tank 13a and a pump 13b connected thereto.
Further, the valve adjusting means 17 has a speed detecting means for detecting the navigation speed of the aircraft body, and the valve adjusting means 17 detects the navigation speed of the control valves 15 and 16 as follows according to the navigation speed detected by the speed detecting means. It is designed to set the opening. That is, the navigation speed is in the low supersonic range (Mach number 2.
(About 5 to 3), the control valve 16 of the fuel supply pipe 14 connected to the flame holder type combustor 5 is fully closed to supply the fuel only to the main combustor type ram combustor 3. Further, when the navigation speed increases and reaches a Mach number of about 3 to 4, both control valves 15 and 16 are opened to operate both the main combustor type ram combustor 3 and the flame holder type combustor 5. carry out. When the navigation speed further increases and reaches a Mach number of about 4 to 5, the control valve 15 of the fuel supply pipe 14 connected to the fuel nozzle 9 of the main combustor type ram combustor 3 is fully closed. Only the flame holder type combustor 5 is operated.
【００１７】このように構成されたラム燃焼器１を運転
したときの動作態様について以下に説明する。航行速度
がマッハ数２．５に達したことを速度検出手段が検知す
ると、該航行速度信号に基づいてバルブ調節手段１７が
前記主燃焼器型ラム燃焼器３の燃料ノズル９に通じる燃
料供給管路１４の調節バルブ１５を開き、該主燃焼器型
ラム燃焼器３の燃焼室８内に燃料が噴射される。該燃焼
室８内には、燃焼器ダクト２内を流通する空気流の一部
が空気孔６ａ・７ａから取り入れられ、スワラ７の旋回
羽根７ｂによって旋回空気流が発生させられているの
で、該燃焼室８内に噴射された燃料は、旋回空気流に乗
せて旋回させられる。そして、これと同時に、点火栓１
０に通電されることによって、該点火栓１０の近傍に流
通させられる燃料に点火され、図３に示すように、主燃
焼器型ラム燃焼器３による燃焼が開始されることにな
る。このとき、燃料供給手段１３からフレームホルダ型
燃焼器５の燃焼ノズル１１に通じる燃料供給管路１４
は、その途中位置に配される調節バルブ１６が全閉状態
とされることによって遮断され、フレームホルダ型燃焼
器５による燃焼は行なわれないことになる。The mode of operation when the ram combustor 1 thus constructed is operated will be described below. When the speed detecting means detects that the traveling speed has reached Mach number 2.5, the valve adjusting means 17 causes the fuel supply pipe communicating with the fuel nozzle 9 of the main combustor type ram combustor 3 based on the traveling speed signal. The control valve 15 of the passage 14 is opened, and fuel is injected into the combustion chamber 8 of the main combustor type ram combustor 3. In the combustion chamber 8, a part of the air flow flowing in the combustor duct 2 is taken in through the air holes 6a and 7a, and the swirl vanes 7b of the swirler 7 generate the swirl air flow. The fuel injected into the combustion chamber 8 is swirled on the swirling air flow. And at the same time, the spark plug 1
By energizing 0, the fuel circulated in the vicinity of the spark plug 10 is ignited, and combustion by the main combustor type ram combustor 3 is started as shown in FIG. At this time, the fuel supply line 14 leading from the fuel supply means 13 to the combustion nozzle 11 of the flame holder type combustor 5
Is shut off by fully closing the control valve 16 disposed in the middle thereof, and combustion by the flame holder type combustor 5 is not performed.
【００１８】次いで、航行速度がマッハ数３に達したこ
とを速度検出手段が検知すると、該航行速度信号に基づ
いてバルブ調整手段１７が前記主燃焼器型ラム燃焼器３
の燃料ノズル９に通じる燃料供給管路１４の調節バルブ
１５の開度を減少させると同時に、フレームホルダ型燃
焼器５の燃料ノズル１１に通じる燃料供給管路１４の調
節バルブ１６の開度を増加させる。これによって、主燃
焼器型ラム燃焼器３への燃料供給量が減少される一方、
フレームホルダ型燃焼器５への燃料供給が開始される。Next, when the speed detecting means detects that the navigation speed has reached Mach number 3, the valve adjusting means 17 causes the main combustor type ram combustor 3 to operate based on the navigation speed signal.
The opening degree of the control valve 15 of the fuel supply line 14 leading to the fuel nozzle 9 of the same, and at the same time the opening degree of the control valve 16 of the fuel supply line 14 leading to the fuel nozzle 11 of the frame holder type combustor 5 is increased. Let This reduces the amount of fuel supplied to the main combustor type ram combustor 3, while
Fuel supply to the flame holder type combustor 5 is started.
【００１９】フレームホルダ型燃焼器５の燃料ノズル１
１に供給された燃料は、該燃料ノズル１１内を流通して
前記主燃焼器型ラム燃焼器３と前記燃焼器ダクト２との
間に形成される円筒状通路４の全周に亘って行き渡る。
そして、その下流側に設けられた複数の燃料噴射孔１１
ａから円筒状通路４内に噴出され、該円筒状通路４を流
通する空気流に乗って燃焼器ダクト２の下流方向へ移動
させられる。ここで、燃料ノズル１１は、主燃焼器型ラ
ム燃焼器３からの火炎が燃焼器ダクト２内に放出される
主燃焼器型ラム燃焼器３の燃焼室８の後端８ａよりも上
流位置に配置されているので、燃料ノズル１１から噴出
された燃料が、下流方向に移動させられる途中において
燃焼室後端８ａからの火炎によって点火されることにな
る。Fuel nozzle 1 of flame holder type combustor 5
The fuel supplied to No. 1 flows through the fuel nozzle 11 and spreads around the entire circumference of a cylindrical passage 4 formed between the main combustor type ram combustor 3 and the combustor duct 2. .
Then, the plurality of fuel injection holes 11 provided on the downstream side thereof
It is ejected from a into the cylindrical passage 4 and is moved in the downstream direction of the combustor duct 2 along with the air flow flowing through the cylindrical passage 4. Here, the fuel nozzle 11 is located at a position upstream of the rear end 8a of the combustion chamber 8 of the main combustor type ram combustor 3 in which the flame from the main combustor type ram combustor 3 is discharged into the combustor duct 2. Since they are arranged, the fuel ejected from the fuel nozzle 11 is ignited by the flame from the combustion chamber rear end 8a while being moved in the downstream direction.
【００２０】また、燃料ノズル１１の燃料噴射孔１１ａ
の下流位置には、前記保炎部１２が設けられているの
で、該保炎部１２の下流に位置する円筒状通路４内に、
空気流の乱された部分（乱流域）が形成され、図４に示
すように、該乱流域において火炎が燃焼状態に保持され
ることになる。Further, the fuel injection hole 11a of the fuel nozzle 11
Since the flame holding part 12 is provided at the downstream position of the, the inside of the cylindrical passage 4 located downstream of the flame holding part 12,
A turbulent portion (turbulent flow region) of the air flow is formed, and as shown in FIG. 4, the flame is held in a combustion state in the turbulent flow region.
【００２１】さらに、航行速度がマッハ数４に達するま
での間において、航行速度に応じて各調節バルブ１５・
１６の開度が調節され、主燃焼器型ラム燃焼器３の燃料
ノズル９への燃料供給量が減少させられつつフレームホ
ルダ型燃焼器５の燃料ノズル１１への燃料供給量が増加
させられる。そして、航行速度がマッハ数４に達したと
きに、主燃焼器型ラム燃焼器３への燃料供給管路１４の
調節バルブ１５が全閉状態とされ、図５に示すように、
フレームホルダ型燃焼器５のみによる燃焼が実施される
ことになる。Further, until the navigation speed reaches the Mach number 4, each control valve 15
The opening degree of 16 is adjusted, and the fuel supply amount to the fuel nozzle 9 of the main combustor type ram combustor 3 is decreased, while the fuel supply amount to the fuel nozzle 11 of the frame holder type combustor 5 is increased. Then, when the navigation speed reaches the Mach number 4, the control valve 15 of the fuel supply line 14 to the main combustor type ram combustor 3 is fully closed, and as shown in FIG.
Combustion is performed only by the flame holder type combustor 5.
【００２２】このように構成されたラム燃焼器１によれ
ば、航行速度がマッハ数２．５〜３程度の低超音速度域
においては、燃焼器ダクト２内の空気が低温かつ高速で
あって十分に圧縮されていないために、燃焼室８を有し
ないフレームホルダ型燃焼器５による燃焼は、点火、保
炎が困難であり、このため、狭い燃焼室８内において燃
焼を実施する主燃焼器型ラム燃焼器３による燃焼を実施
する。そして、燃焼器ダクト２内の空気が高圧かつ低速
状態となるマッハ数４〜５程度の高超音速度域において
フレームホルダ型燃焼器５による燃焼へと移行させるの
で、航行速度に適した燃焼器３・５を使い分けることに
より広い航行速度範囲に亘って高い燃焼効率を維持する
ことができる。According to the ram combustor 1 thus constructed, the air in the combustor duct 2 has a low temperature and a high speed in a low supersonic speed region where the navigation speed is about Mach number 2.5 to 3. Since it is not sufficiently compressed, it is difficult to ignite and hold flame in the flame holder type combustor 5 that does not have the combustion chamber 8. Therefore, the main combustion for performing combustion in the narrow combustion chamber 8 is performed. Combustion is performed by the container-type ram combustor 3. Then, in the high supersonic velocity region of Mach number 4 to 5 where the air in the combustor duct 2 is in a high pressure and low speed state, the combustion is transferred to the flame holder type combustor 5, so that the combustor 3 suitable for the navigation speed is obtained.・ By using 5 properly, high combustion efficiency can be maintained over a wide range of navigation speeds.
【００２３】また、主燃焼器型ラム燃焼器３が燃焼して
いるときに、フレームホルダ型燃焼器５の燃料ノズル１
１から燃料を噴出して、主燃焼器型ラム燃焼器３の火炎
によりフレームホルダ型燃焼器５に点火する方式である
ので、燃焼器ダクト２内に配する点火栓１０の数量を減
少させて、燃焼器ダクト２内の空力特性を向上すること
ができる。When the main combustor type ram combustor 3 is burning, the fuel nozzle 1 of the flame holder type combustor 5 is also used.
Since the fuel is ejected from No. 1 and the flame of the main combustor type ram combustor 3 is ignited to the flame holder type combustor 5, the number of spark plugs 10 arranged in the combustor duct 2 is reduced. The aerodynamic characteristics in the combustor duct 2 can be improved.
【００２４】さらに、高超音速度域において、主燃焼器
型ラム燃焼器３への燃料供給を遮断することとしたの
で、該主燃焼器型ラム燃焼器３の燃焼室８を構成するラ
イナ６等の耐久性を向上して、燃焼器８の健全性を向上
することができるという効果を奏する。Further, since the fuel supply to the main combustor type ram combustor 3 is cut off in the high supersonic velocity range, the liner 6 and the like constituting the combustion chamber 8 of the main combustor type ram combustor 3 are cut off. The durability of the combustor 8 can be improved, and the soundness of the combustor 8 can be improved.
【００２５】なお、本発明に係るラム燃焼器１とその運
転方法にあっては、以下の技術を採用することができ
る。 航行速度がマッハ数２．５、３、４のときを基準と
して調節バルブ１５・１６の開度を調整することとした
が、他の任意の航行速度を基準とすること。 フレームホルダ型燃焼器５の燃料ノズル１１に設け
た燃料噴射孔１１ａを燃焼器ダクト２の周方向に間隔を
おいて４箇所に集合させることとし、それぞれの集合部
１１ｂに対応する下流位置に、保炎部１２を設けること
としたが、これに代えて、任意の数の集合部１１ｂ、保
炎部１２を配設すること。 保炎部１２の横断面形状を三角形状としたが、これ
に代えて、その下流に乱流域を形成し得る任意の形状と
すること。The ram combustor 1 and the method of operating the same according to the present invention can employ the following techniques. Although it was decided to adjust the opening of the control valves 15 and 16 on the basis of the case where the navigation speed is Mach number of 2.5, 3 and 4, other navigation speeds should be used as the reference. The fuel injection holes 11a provided in the fuel nozzles 11 of the frame holder type combustor 5 are to be assembled at four locations at intervals in the circumferential direction of the combustor duct 2, and the downstream positions corresponding to the respective collecting portions 11b are Although the flame-holding portion 12 is provided, instead of this, an arbitrary number of collecting portions 11b and flame-holding portions 12 may be provided. Although the cross-sectional shape of the flame holding portion 12 is triangular, it should be replaced by any shape capable of forming a turbulent flow region downstream thereof.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上詳述したように、第１の手段に係る
ラム燃焼器は、筒状の燃焼器ダクト内に、燃焼室、第１
の燃料ノズル、点火栓を具備する第１の燃焼器と、その
外部において燃焼を行なう第２の燃焼器とを設けてな
り、第２の燃焼器が、第１の燃焼器の燃焼室後端よりも
上流に配置される第２の燃料ノズルと、その燃料噴射孔
の下流位置に配される保炎部とを具備し、各燃焼器に、
調節バルブを介して燃料を供給する燃料供給手段と、航
行速度に応じて調節バルブの開度を調節するバルブ調節
手段とが接続されているので、以下の効果を奏する。 航行速度に応じて、２つの燃焼器を使い分けて、そ
の航行速度に適した燃焼を実施することにより、広い速
度範囲に亘って高い燃焼効率を得ることができる。 第１の燃焼器を燃焼状態として、第２の燃焼器の第
２の燃料ノズルに燃料を供給することにより、該燃料に
第１の燃焼器の火炎を引火させることができる。その結
果、点火栓の数を減少させて、燃焼器ダクト内における
障害物をなくすことができ、保守性の向上、燃焼器ダク
ト内における空力特性の改善および第２の燃焼器への引
火確実性の向上を図ることができる。また、第２の手段
に係るラム燃焼器の運転方法は、航行速度が低超音速度
域にあるときに、第１の燃焼器のみに燃料を供給し、航
行速度の上昇に伴って、第１の燃焼器から第２の燃焼器
における燃焼へと移行させるので、第１の手段に係るラ
ム燃焼器の奏する効果に加えて、高超音速度域において
第１の燃焼器による燃焼を停止することにより、該第１
の燃焼器の燃焼室の健全性を耐久的に維持することがで
きるという効果を奏する。As described in detail above, the ram combustor according to the first means has a cylindrical combustor duct, a combustion chamber, and a first combustor.
A first combustor having a fuel nozzle and a spark plug, and a second combustor for performing combustion outside thereof, the second combustor being a rear end of a combustion chamber of the first combustor. A second fuel nozzle disposed upstream of the fuel injection port and a flame holding portion disposed downstream of the fuel injection hole, and each combustor includes:
Since the fuel supply means for supplying fuel via the control valve and the valve control means for controlling the opening degree of the control valve according to the navigation speed are connected, the following effects are achieved. High combustion efficiency can be obtained over a wide speed range by properly using the two combustors according to the navigation speed and performing combustion suitable for the navigation speed. By supplying the fuel to the second fuel nozzle of the second combustor with the first combustor in a combustion state, the fuel can ignite the flame of the first combustor. As a result, it is possible to reduce the number of spark plugs to eliminate obstacles in the combustor duct, improve maintainability, improve aerodynamic characteristics in the combustor duct, and ensure ignition to the second combustor. Can be improved. Further, in the operating method of the ram combustor according to the second means, when the navigation speed is in the low supersonic velocity range, the fuel is supplied only to the first combustor, and as the navigation speed increases, The combustion by the first combustor is stopped in the high supersonic velocity range in addition to the effect of the ram combustor according to the first means, because the combustion is transitioned from the first combustor to the combustion in the second combustor. By the first
The effect is that the soundness of the combustion chamber of the combustor can be maintained in a durable manner.
【図１】本発明に係るラム燃焼器の一実施例を示す縦断
面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a ram combustor according to the present invention.
【図２】図１のラム燃焼器を空気の流通方向下流側から
みた正面図である。FIG. 2 is a front view of the ram combustor of FIG. 1 viewed from the downstream side in the air flow direction.
【図３】図１のラム燃焼器の低超音速度域における運転
状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an operating state of the ram combustor of FIG. 1 in a low supersonic velocity range.
【図４】図３の運転状態からの航行速度上昇過程におけ
る運転状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an operating state in the course of increasing the navigation speed from the operating state of FIG.
【図５】図１のラム燃焼器の高超音速度域における運転
状態を示す模式図である。5 is a schematic diagram showing an operating state of the ram combustor of FIG. 1 in a high supersonic velocity range.
１ ラム燃焼器。 ２ 燃焼器ダクト ３ 主燃焼器型ラム燃焼器（第１の燃焼器） ５ フレームホルダ型燃焼器（第２の燃焼器） ６ ライナ ６ａ 空気孔 ７ スワラ ７ａ 空気孔（空気取入口） ８ 燃焼室 ８ａ 燃焼室後端 ９ 燃料ノズル（第１の燃料ノズル） １０ 点火栓 １１ 燃料ノズル（第２の燃料ノズル） １１ａ 燃料噴射孔 １２ 保炎部 １３ 燃料供給手段 １４ 燃料供給管 １５・１６ 調節バルブ １７ バルブ調節手段 1 ram combustor. 2 Combustor duct 3 Main combustor type ram combustor (first combustor) 5 Frame holder type combustor (second combustor) 6 Liner 6a Air hole 7 Swirler 7a Air hole (air intake) 8 Combustion chamber 8a Combustion chamber rear end 9 Fuel nozzle (first fuel nozzle) 10 Spark plug 11 Fuel nozzle (second fuel nozzle) 11a Fuel injection hole 12 Flame holding portion 13 Fuel supply means 14 Fuel supply pipe 15/16 Control valve 17 Valve adjustment means
Claims (2)
燃料を燃焼させる第１の燃焼器と、該第１の燃焼器の燃
焼室外部で燃料を燃焼させる第２の燃焼器とを設けてな
り、前記第１の燃焼器は、筒状のライナの先端にスワラ
または空気取入口を設けた前記燃焼室と、その先端に配
され該燃焼室内に燃料を噴射する第１の燃料ノズルと、
該第１の燃料ノズルの下流に配置され燃料に点火する点
火栓とを具備し、前記第２の燃焼器は、第１の燃焼器の
燃焼室後端よりも上流に配置される第２の燃料ノズル
と、該第２の燃料ノズルの燃料噴射孔の下流に位置する
燃焼器ダクト内の空気流に乱れを発生させる保炎部とを
具備し、前記第１・第２の燃料ノズルは、それぞれ調節
バルブを介して燃料供給手段に接続されるとともに、各
調節バルブには、航行速度に応じて該調節バルブの開度
を調節するバルブ調節手段が接続されていることを特徴
とするラム燃焼器。1. A first combustor for combusting fuel inside a combustion chamber, and a second combustor for combusting fuel outside the combustion chamber of the first combustor in a cylindrical combustor duct. The first combustor includes a combustion chamber in which a swirler or an air intake is provided at a tip of a cylindrical liner, and a first fuel which is arranged at the tip and injects fuel into the combustion chamber. A nozzle,
An ignition plug arranged downstream of the first fuel nozzle for igniting fuel, wherein the second combustor is arranged upstream of a rear end of the combustion chamber of the first combustor. A fuel nozzle; and a flame holding portion for generating turbulence in the air flow in the combustor duct located downstream of the fuel injection hole of the second fuel nozzle, wherein the first and second fuel nozzles include The ram combustion is characterized in that it is connected to the fuel supply means via respective control valves, and that each control valve is connected to valve control means for adjusting the opening degree of the control valve according to the navigation speed. vessel.
第１の燃焼器のみに燃料を供給し、航行速度の上昇に伴
って、第１の燃焼器への燃料供給量を減らすとともに第
２の燃焼器への燃料供給量を増加させ、航行速度が高超
音速度域にあるときには、第２の燃焼器のみに燃料を供
給するようにバルブ調節手段を作動させることを特徴と
する請求項１記載のラム燃焼器の運転方法。2. When the navigation speed is in the low supersonic range,
The fuel is supplied only to the first combustor, and the fuel supply amount to the first combustor is decreased and the fuel supply amount to the second combustor is increased with the increase in the navigation speed. 2. The method of operating a ram combustor according to claim 1, wherein the valve adjusting means is operated so as to supply the fuel only to the second combustor when in the high supersonic speed range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30572392A JPH06147010A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Ram combustor and operating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30572392A JPH06147010A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Ram combustor and operating method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147010A true JPH06147010A (en) | 1994-05-27 |
Family
ID=17948576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30572392A Pending JPH06147010A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Ram combustor and operating method thereof |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06147010A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116428075A (en) * | 2023-03-17 | 2023-07-14 | 哈尔滨工程大学 | Water ramjet engine control method based on coupling of combustion chamber pressure and water inflow |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30572392A patent/JPH06147010A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116428075A (en) * | 2023-03-17 | 2023-07-14 | 哈尔滨工程大学 | Water ramjet engine control method based on coupling of combustion chamber pressure and water inflow |
| CN116428075B (en) * | 2023-03-17 | 2024-04-30 | 哈尔滨工程大学 | Water ramjet engine control method based on coupling of combustion chamber pressure and water inflow |
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