JPH06200266A - Thermoplastic solid ram-jet fuel - Google Patents
Thermoplastic solid ram-jet fuelInfo
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- JPH06200266A JPH06200266A JP26447593A JP26447593A JPH06200266A JP H06200266 A JPH06200266 A JP H06200266A JP 26447593 A JP26447593 A JP 26447593A JP 26447593 A JP26447593 A JP 26447593A JP H06200266 A JPH06200266 A JP H06200266A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/10—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
- F02K7/105—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines using a solid fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロケット推進剤に関
し、特にラムジェット燃料に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to rocket propellants and more particularly to ramjet fuels.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、固体燃料ラムジェット用の固体燃
料を調製する際には液体重合材料と固体炭化水素との複
合混合物を使用している。固体炭化水素は、液体炭化水
素に懸濁された離散粒子の形で多重モード分布を形成す
る。液体重合材料を所望の形状に鋳込み、重合化してラ
ムジェット粗粒子を形成する。BACKGROUND OF THE INVENTION Traditionally, complex mixtures of liquid polymeric materials and solid hydrocarbons have been used in preparing solid fuels for solid fuel ramjets. Solid hydrocarbons form a multimodal distribution in the form of discrete particles suspended in liquid hydrocarbons. The liquid polymeric material is cast into the desired shape and polymerized to form ramjet grit.
【０００３】このような粗粒子の生成には一般に上述し
たような方法が用いられるが、費用面で効率の良い大量
処理の目的にはかなわない。さらに、従来から使用され
てきている材料は弾性がある上、構造的にもあまり完全
であるとはいえない。すなわち、高回転数で砲火発射時
に慣性後退力が加わると燃料粗粒子に歪みが生じるの
で、これらの材料は砲発射式および回転安定式の固体燃
料動力ラムジェットとしてはさほど注目に値するもので
はないか全く使用できないのである。The above-mentioned method is generally used for producing such coarse particles, but it does not meet the purpose of cost effective and large-scale processing. Furthermore, the materials used hitherto are elastic and not so perfect structurally. That is, when inertial receding force is applied at the time of high speed rotation, the coarse particles of the fuel are distorted, so these materials are not so remarkable as the solid fueled ramjets of the gun launch type and the rotation stable type. It cannot be used at all.
【０００４】このような砲発射式ラムジェットでは、ま
ず二次推進系によって弾丸を加速すなわち銃砲またはカ
ノン砲から発射する。次にラムジェットの速度が十分な
レベルまで達した時点で、ラムジェット燃料と接触して
いる高温空気（空気を通過する弾丸の動きによって生じ
る）によって燃料に瞬間的に点火し弾丸に動力を加え
る。In such a gun-launching ramjet, first, a secondary propulsion system accelerates a bullet, that is, fires it from a gun or a cannon. Then when the ramjet speed reaches a sufficient level, the hot air in contact with the ramjet fuel (generated by the movement of the bullet passing through the air) momentarily ignites the fuel and powers it. .
【０００５】このようなラムジェットは一般に添付の図
面に示すような形状に設計されている。同図において、
ラムジェット弾丸１は、中央通路５を有するケースすな
わち薬莢３からなる。中央通路５は実質的に薬莢３の中
心線Ａに沿って長手方向に延在している。ラムジェット
燃料６は通路５の周囲に放射状に配置されている。Such a ramjet is generally designed in the shape shown in the accompanying drawings. In the figure,
The ramjet bullet 1 consists of a case or shell 3 with a central passage 5. The central passage 5 extends substantially longitudinally along the centerline A of the cartridge case 3. The ramjet fuel 6 is radially arranged around the passage 5.
【０００６】エラストマー性のある炭化水素からなる燃
料粗粒子を従来技術において見られるような幾何学的形
状に設計すると、砲発射によって引き起こされる高速回
転や慣性後退力に耐え得るだけの所望の機械特性が得ら
れない。Designing the fuel coarse particles of elastomeric hydrocarbons into geometric shapes as found in the prior art has the desired mechanical properties to withstand the high speed rotation and inertial retraction forces caused by gun firing. Can't get
【０００７】また、このような燃料は高密度低容量燃料
であると好ましい。このようなラムジェット燃料の重要
な特性の１つに燃料の燃焼性が挙げられる。燃焼中、大
気は強制的に燃焼室に送られて燃料の表面に接触し、燃
焼過程に必要な酸素を作り出す。従来、適切な燃焼速度
を達成するには大気から得られる酸素だけでは不十分で
あった。したがって、燃料にオキシダントを結合させて
推進剤とする場合も多々ある。また、場合によってはア
ルケンなどの低分子量の炭化水素を高分子量の炭化水素
燃料と混合し、燃料推進剤の燃焼特性を改善していた。Further, such a fuel is preferably a high density low capacity fuel. One of the important characteristics of such a ramjet fuel is the combustibility of the fuel. During combustion, the atmosphere is forced into the combustion chamber where it contacts the surface of the fuel and produces the oxygen needed for the combustion process. Traditionally, oxygen from the atmosphere alone has not been sufficient to achieve adequate burning rates. Therefore, there are many cases where an oxidant is combined with fuel to form a propellant. Also, in some cases, low molecular weight hydrocarbons such as alkenes were mixed with high molecular weight hydrocarbon fuels to improve the combustion characteristics of the fuel propellant.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このような性能を有す
るロケット推進剤を得ようとする試みから、従来は、炭
化水素燃料、バインダー、オキシダント、その他の燃焼
促進剤を組み合わせた推進剤を開発してきている。しか
しながら、このような非燃料材料を添加することで推進
剤に含まれる実燃料量が減少し、結果として燃料１ポン
ドあたりの推力も小さくなってしまう。From an attempt to obtain a rocket propellant having such performance, a propellant combining a hydrocarbon fuel, a binder, an oxidant, and other combustion accelerators has been conventionally developed. ing. However, the addition of such a non-fuel material reduces the amount of actual fuel contained in the propellant, resulting in a smaller thrust per pound of fuel.
【０００９】このように、低費用で簡単に製造でき、堅
固かつ高弾性率で構造的に強固な燃料粗粒子を大量生産
する技術が必要とされているのである。As described above, there is a need for a technique for mass-producing fuel coarse particles that are inexpensive, can be easily manufactured, and that are robust, have a high elastic modulus, and are structurally strong.
【００１０】従って本発明の目的は、燃料粗粒子の効率
および効能に大きな変化を与えることなくラムジェット
を砲発射することができるようなラムジェット用燃料を
生成することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to produce a ramjet fuel which can be fired into a ramjet without significantly altering the efficiency and efficacy of the fuel grit.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、固体かつ熱可塑性の非エラストマー性材料を含
み、引張り強度約２０００ｐｓｉｇ（ｐｏｕｎｄｓ ｐ
ｅｒ ｓｑｕａｒｅｉｎｃｈ ｇｒａｖｉｔｙ）以上、
圧縮強度約５０００ｐｓｉｇ以上の燃料粗粒子が得られ
る。To achieve the above objectives, a solid, thermoplastic, non-elastomeric material is included and has a tensile strength of about 2000 psig (pounds p).
er square inch gravity) or above,
Fuel coarse particles having a compressive strength of about 5000 psig or more are obtained.
【００１２】[0012]
【実施例】本発明によるラムジェット燃料は、ラムジェ
ットで動く様々な用途に適用できるものであるが、特に
二次推進系によって発射される形のラムジェット動力物
体での使用に適している。このような推進系にはカノン
砲や砲発射機構を含む。これらの方法では物体をカノン
砲や銃砲の砲身内に配置し、爆発させることで物体を次
第に加速し砲身から送り出す。十分な速度まで加速した
時点でラムジェット燃料を高温の空気と接触させて瞬間
的に燃焼させ、物体に動力を加える。一般に物体は先に
図面を参照して説明したような形状に設計されている。
この物体は、その長手方向に沿って走る開通路を有する
ミサイルのような形をしている。開通路は実質的にミサ
イルの中心に位置している。燃料は加熱された空気が通
路を通過する際に燃料と接触して点火し、物体に動力を
与えるようにハウジングの内周周辺に配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The ramjet fuel according to the invention has a wide variety of ramjet applications, but is particularly suitable for use in ramjet power objects of the type launched by secondary propulsion systems. Such propulsion systems include cannons and gun firing mechanisms. These methods place the object in the barrel of a cannon or gun and explode it to gradually accelerate the object and send it out of the barrel. When accelerated to a sufficient velocity, the ramjet fuel is brought into contact with hot air to burn instantly and power the object. Generally, the object is designed in the shape as described above with reference to the drawings.
The body is shaped like a missile with an open passage running along its length. The open passage is located substantially in the center of the missile. The fuel is disposed around the inner circumference of the housing to contact and ignite the heated air as it passes through the passages to power the object.
【００１３】本発明による燃料粗粒子は、熱可塑性の非
エラストマー性材料または熱可塑性かつ非エラストマー
性の材料１種類以上の混合物からなる。これらの材料の
溶融温度は主に２５０°Ｆ（約７０°Ｃ）以上である。
従来から「粗粒子」すなわち燃料粗粒子と呼ばれている
形状にした燃料をラムジェットモータ自体の内部で保管
することもラムジェット内で使用する必要に備えてシェ
ルフ上で保管することもできるようにするためにこのよ
うな溶融温度とする。従って、調製した粗粒子の溶融温
度は、保管中または使用中に考えられる粗粒子の温度よ
りも高くなければならない。第２に、加速および飛行中
に粗粒子に作用するすべての力に抗し得るだけの十分な
物理的強度特性を有する燃料粗粒子を形成できる材料で
なければならない。このため、得られた粗粒子の引張り
強度は約２０００ｐｓｉｇ以上、圧縮強度は約５０００
ｐｓｉｇ以上とする。さらに、粗粒子の調製中や保管中
に架橋してその熱可塑特性を大幅に損なうことのないと
いう意味で、材料は非架橋性すなわち非反応性のものと
する。The coarse fuel particles according to the invention consist of a thermoplastic non-elastomeric material or a mixture of one or more thermoplastic and non-elastomeric materials. The melting temperatures of these materials are primarily above 250 ° F (about 70 ° C).
Fuel that has been shaped in what is traditionally called “coarse particles” or fuel coarse particles can be stored either inside the ramjet motor itself or on a shelf in case it needs to be used in the ramjet. In order to obtain Therefore, the melting temperature of the prepared coarse particles must be higher than the temperature of the coarse particles considered during storage or use. Second, it must be a material capable of forming fuel grit with sufficient physical strength properties to withstand all forces acting on the grit during acceleration and flight. Therefore, the tensile strength of the obtained coarse particles is about 2000 psig or more, and the compressive strength is about 5000.
psig or more. Further, the material is non-crosslinking or non-reactive in the sense that it does not crosslink during preparation or storage of the coarse particles and significantly impair its thermoplastic properties.
【００１４】このような燃料粗粒子を調製する際に有効
利用できる材料として、ポリプロピレン、ポリブチレ
ン、ポリメチルペンタン、ポリカーボネート、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ
アクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
アミド、ポリアセタールなどが挙げられる。好ましい材
料はポリプロピレンである。Materials that can be effectively used for preparing such fuel coarse particles include polypropylene, polybutylene, polymethylpentane, polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacetal and the like. To be The preferred material is polypropylene.
【００１５】これらの材料は熱可塑性で容易に溶融する
ため、簡単かつ迅速、低費用で燃料粗粒子を製造するこ
とができる。１種類の材料から形成する場合、粗粒子を
溶融させて金型に鋳込み、冷却して上述した形状の金型
から取り出す。予成形した粗粒子は、周知の接着技術を
使用してラムジェットの燃焼室に接着するなど必要にな
るまで保管しておくことも可能である。第２の方法は、
材料を溶融して直接ラムジェットの燃焼室に注入すると
いうものである。注入後、燃料を冷却してその場で粗粒
子を形成する。Since these materials are thermoplastic and melt easily, it is possible to produce the fuel coarse particles easily, quickly and at low cost. When forming from one type of material, coarse particles are melted, cast into a mold, cooled, and taken out from the mold having the above-described shape. The preformed coarse particles can be stored until needed, such as by adhering to the combustion chamber of the ramjet using well known adhering techniques. The second method is
The material is melted and injected directly into the combustion chamber of the ramjet. After injection, the fuel is cooled to form coarse particles in situ.
【００１６】この第２の「その場」製造方法でも簡単に
粗粒子を中心穿孔多輻形など所望の形状に成形すること
ができる。The second "in-situ" manufacturing method can also easily form the coarse particles into a desired shape such as central perforation multi-radiation.
【００１７】２種類以上の材料を混合する必要のある場
合には、各成分を溶融して混合し、均質な混合物とした
上で、単成分粗粒子について上述した２つの方法のうち
一方を使用して混合物を鋳込む。もちろん、溶融温度は
互いに無理のないようにしておかなければならず、ある
材料の溶融温度だけが極端に高いのは他の材料に悪影響
を及ぼすことになるので好ましくない。When it is necessary to mix two or more materials, each component is melted and mixed to form a homogeneous mixture, and one of the two methods described above for the single-component coarse particles is used. Then cast the mixture. Needless to say, the melting temperatures must be set so as not to be unreasonable, and it is not preferable that only one material has an extremely high melting temperature because it adversely affects other materials.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明は、銃砲を使用して発射されるラ
ムジェット式乗り物の性能を独特の方法で向上させるも
のであり、このようなラムジェットの製造費用を低減し
得る方法および製品が最も好ましい。本発明による方法
はこのような機会を提供するものであり、材料の製造し
やすさおよび経済性の点から見ても、本発明による燃料
粗粒子は将来的に砲発射ラムジェットの使用に多大なる
利益をもたらすものである。The present invention uniquely enhances the performance of a ramjet vehicle fired using a gun, and a method and product that can reduce the cost of manufacturing such a ramjet. Most preferred. The method according to the present invention provides such an opportunity, and the fuel coarse particles according to the present invention will greatly increase the future use of gun-launched ramjets in terms of manufacturability and economy of the material. It will bring the profit.
【図１】ラムジェット弾丸の断面図である。1 is a cross-sectional view of a ramjet bullet.
１…ラムジェット弾丸 ３…薬莢 ５…中央通路 ６…ラムジェット燃料 1 ... Ramjet bullet 3 ... Shell case 5 ... Central passage 6 ... Ramjet fuel
Claims (4)
縮強度約４０００ｐｓｉｇ以上である１種類以上の堅固
かつ非エラストマー性の熱可塑性材料を含むラムジェッ
ト動力固体燃料。1. A ramjet-powered solid fuel comprising one or more rigid, non-elastomeric thermoplastic materials having a tensile strength of greater than about 2000 psig and a compressive strength of greater than about 4000 psig.
０°Ｆ（約７０°Ｃ）以上である請求項１記載の固体燃
料。2. The melting temperature of the thermoplastic material is about 25.
The solid fuel according to claim 1, which has a temperature of 0 ° F (about 70 ° C) or higher.
ポリブチレン、ポリメチルペンタン、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリアミド、ポリアセタールを含む群から選択
される請求項１記載の固体燃料。3. The thermoplastic material is polypropylene,
The solid fuel according to claim 1, which is selected from the group comprising polybutylene, polymethylpentane, polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, polyamide, polyacetal.
て、 カノン砲を使用して前記ラムジェット弾丸を発射し、慣
性速度を達成するステップと、 引張り強度約２０００ｐｓｉｇ以上、圧縮強度約４００
０ｐｓｉｇ以上である１種類以上の堅固かつ非エラスト
マー性の熱可塑性材料を含む固体燃料で前記ラムジェッ
ト弾丸に動力を与えるステップとを含むラムジェット動
力弾丸の推進方法。4. A method of propelling a ramjet powered bullet, the method comprising: firing the ramjet bullet using a cannon to achieve an inertial velocity; a tensile strength of about 2000 psig or more and a compression strength of about 400.
Powering said ramjet bullet with a solid fuel comprising one or more rigid and non-elastomeric thermoplastic materials at 0 psig or higher.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US96564892A | 1992-10-23 | 1992-10-23 | |
| US965,648 | 1992-10-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200266A true JPH06200266A (en) | 1994-07-19 |
Family
ID=25510275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26447593A Pending JPH06200266A (en) | 1992-10-23 | 1993-10-22 | Thermoplastic solid ram-jet fuel |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06200266A (en) |
| FR (1) | FR2697245B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| USRE49765E1 (en) | 2007-03-22 | 2023-12-26 | Firehawk Aerospace, Inc. | Additive manufactured thermoplastic-nanocomposite aluminum hybrid rocket fuel grain and method of manufacturing same |
| USRE49778E1 (en) | 2007-03-22 | 2024-01-02 | Firehawk Aerospace, Inc. | Persistent vortex generating high regression rate solid fuel grain for a hybrid rocket engine |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1290333A (en) * | 1961-03-03 | 1962-04-13 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Improvements made to lithergols, in particular to those for hypergolic systems, with incorporated polymerized resin and to the processes for their preparation |
| DE1446915C1 (en) * | 1964-09-18 | 1978-06-15 | Dynamit Nobel Ag | Polymer hybrid fuels and processes for producing the fuels |
| US4539911A (en) * | 1979-06-20 | 1985-09-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Projectile |
| US5067406A (en) * | 1990-11-05 | 1991-11-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Supersonic, low-drag, solid fuel ramjet tubular projectile |
-
1993
- 1993-10-21 FR FR9312572A patent/FR2697245B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-22 JP JP26447593A patent/JPH06200266A/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2697245A1 (en) | 1994-04-29 |
| FR2697245B1 (en) | 1995-05-24 |
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