(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性の要件を満たし、製造が安価で、かつ燃焼チャンバ構造物のいかなる重大なパワー損失ももたらさない燃焼チャンバ構造物を提供する。【解決手段】ロケット・エンジンの燃焼チャンバ構造物１０は、燃焼チャンバ１４を囲む高温ガス壁１２を備え、複数の第１の冷却剤チャネル５０および複数の第２の冷却剤チャンネル５２を有する。燃焼チャンバ構造物は、第１の冷却剤チャンバ３０を形成する第１のマニフォルド２０と、第１の冷却剤チャンバから流体的に分離された第２の冷却剤チャンバ３２を形成する第２のマニフォルド２２とをさらに備える。第１のマニフォルドおよび第２のマニフォルドは、高温ガス壁の第１の長手方向端部１６に設けられ、高温ガス壁１２の周方向に延びる。第１の冷却剤チャンバは、複数の第１の冷却剤チャネルの各々と流体接続され、第２の冷却剤チャンバは、複数の第２の冷却剤チャネルの各々と流体接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にロケット・エンジンの燃焼チャンバ構造物（１０）であって、
燃焼チャンバ（１４）を囲み、複数の第１の冷却剤チャネル（５０）および複数の第２の冷却剤チャネル（５２）を有する高温ガス壁（１２）であって、前記複数の第１の冷却剤チャネル（５０）および前記複数の第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記高熱ガス壁（１２）の第１の長手方向端部（１６）から、該第１の長手方向端部（１６）とは反対側の、前記高温ガス壁（１２）の第２の長手方向端部（１８）まで延びる、高温ガス壁（１２）と、
第１の冷却剤チャンバ（３０）を形成する第１のマニフォルド（２０）、および前記第１の冷却剤チャンバ（３０）から流体的に分離された第２の冷却剤チャンバ（３２）を形成する第２のマニフォルド（２２）であって、前記高温ガス壁（１２）の前記第１の長手方向端部（１６）に設けられ、前記高温ガス壁（１２）の周方向に延びる、第１のマニフォルド（２０）および第２のマニフォルド（２２）と、を備え、
前記第１の冷却剤チャンバ（３０）は、前記複数の第１の冷却剤チャネル（５０）の各々と流体接続され、前記第２の冷却剤チャンバ（３２）は、前記複数の第２の冷却剤チャネル（５２）の各々と流体接続される、燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項２】
前記第１のマニフォルド（２０）は、第１の冷却剤を前記第１の冷却剤チャネル（５０）に分配するように構成され、
前記第２のマニフォルド（２２）は、第２の冷却剤を前記第２の冷却剤チャネル（５２）に分配するように構成され、
前記第１の冷却剤は前記第２の冷却剤とは異なる、請求項１に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項３】
前記第１のマニフォルド（２０）および前記第２のマニフォルド（２２）は、前記燃焼チャンバ（１４）を前記周方向に囲む、請求項１または２に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項４】
前記第１のマニフォルド（２０）および前記第２のマニフォルド（２２）は、第１の入口（３４）および第２の入口（３６）をそれぞれ有し、
前記第１のマニフォルド（２０）の前記第１の冷却剤チャンバ（３０）の内径は、前記第１の入口（３４）からの距離の増加に伴って減少し、ならびに／または
前記第２のマニフォルド（２２）の前記第２の冷却剤チャンバ（３２）の内径は、前記第２の入口（３６）からの距離の増加に伴って減少する、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項５】
前記第１のマニフォルド（２０）は、前記燃焼チャンバ構造物（１０）の径方向において、前記第２のマニフォルド（２２）の外側に形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項６】
前記第１の冷却剤チャネル（５０）および前記第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記高温ガス壁（１２）の前記第２の長手方向端部において、前記燃焼チャンバ（１４）と流体接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項７】
前記第１の冷却剤チャネル（５０）は、前記高温ガス壁（１２）の前記第２の長手方向端部（１８）において、追加の第１の冷却剤チャンバ（３０）の中に開口し、
前記第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記高温ガス壁（１２）の前記第２の長手方向端部において、追加の第２の冷却剤チャンバの中に開口している、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項８】
前記高温ガス壁（１２）の前記第２の長手方向端部で、
前記第１の冷却剤の第１の出口開口部（６８）が前記周方向に等間隔で設けられ、
前記第２の冷却剤の第２の出口開口部（７６）が前記周方向に等間隔で設けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項９】
前記第１の冷却剤チャネル（５０）および前記第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記高温ガス壁（１２）の全ての位置において、前記燃焼チャンバ（１４）での燃焼プロセスによって前記高温ガス壁（１２）に供給される熱と、前記第１および第２の冷却剤によって前記高温ガス壁（１２）から消散される熱との間の、最適な関係が実現されるように構成および配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１０】
前記高温ガス壁（１２）の前記周方向における前記第１の冷却剤チャネル（５０）同士間の距離と、
前記高温ガス壁（１２）の前記周方向における前記第２の冷却剤チャネル（５２）同士間の距離と、
前記燃焼チャンバ構造物（１０）の軸方向に対する、前記第１の冷却剤チャネル（５０）および／または前記第２の冷却剤チャネル（５２）の向きと、
前記第２の冷却剤チャネル（５２）に対する前記第１の冷却剤チャネル（５０）の向きと、
前記第１の冷却剤チャネル（５０）および／または前記第２の冷却剤チャネル（５２）の幅寸法と、
前記第１の冷却剤チャネル（５０）および／または前記第２の冷却剤チャネル（５２）の、前記燃焼チャンバ（１４）からの径方向の距離と、
のうちの少なくとも１つは、前記高温ガス壁（１２）の異なる位置によって変化する、請求項１から９のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１１】
前記高温ガス壁（１２）の少なくともある領域において、前記複数の第１の冷却剤チャネル（５０）のうちの１つの第１の冷却剤チャネル（５０）が、前記複数の第２の冷却剤チャネル（５２）のうちの１つの第２の冷却剤チャネル（５２）に隣接し、かつ所定の距離を置いて、前記高温ガス壁（１２）の周方向に設けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１２】
前記高温ガス壁（１２）の少なくともある領域において、隣接する第１の冷却剤チャネル（５０）および第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記第１の長手方向端部（１６）から前記第２の長手方向端部（１８）まで延びるとき、前記燃焼チャンバ構造物（１０）の長手方向軸（Ｌ）に対して、ある角度を形成する、請求項１１に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１３】
前記第１の長手方向端部（１６）から前記第２の長手方向端部（１８）まで軸方向に延びるとき、前記第２の冷却剤チャネル（５２）までの距離が変化する、請求項１１または１２に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１４】
前記高温ガス壁（１２）の少なくともある領域において、前記複数の第１の冷却剤チャネル（５０）および前記複数の第２の冷却剤チャネル（５２）は、前記高温ガス壁（１２）の周方向に交互に設けられる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１５】
前記複数の第１の冷却剤チャネル（５０）のうちの少なくとも１つ、および／または前記複数の第２の冷却剤チャネル（５２）のうちの少なくとも１つは、前記第１の長手方向端部（１６）から前記第２の長手方向端部（１８）へ延びるとき、前記燃焼チャンバ（１４）から径方向に変化する距離を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１６】
前記高温ガス壁（１２）の少なくともある領域において、前記燃焼チャンバ（１４）からの第１の冷却剤チャネル（５０）または第２の冷却剤チャネル（５２）の径方向の距離は、前記第１の冷却剤チャネル（５０）または前記第２の冷却剤チャネル（５２）に隣接する別の第１の冷却剤チャネル（５０）または第２の冷却剤チャネル（５２）の距離とは異なり、
前記第１の冷却剤チャネル（５０）または前記第２の冷却剤チャネル（５２）は、隣接する前記第１の冷却剤チャネル（５０）または前記第２の冷却剤チャネル（５２）に重なるように形成され、それによって、重なり合う冷却剤チャネル（５０、５２）が、同じ外周位置に設けられ、前記重なり合う冷却剤チャネルのうちの一方（５０、５２）は、前記重なり合う冷却剤チャネル（５０、５２）のうちの他方（５２、５０）から径方向外側に設けられる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【請求項１７】
前記第１の冷却剤および前記第２の冷却剤のみによって冷却されるように構成される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ構造物（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼チャンバ構造物、特にロケット・エンジンのための燃焼チャンバ構造物に関する。燃焼チャンバ構造物は、高温ガス壁を備える。高温ガス壁は、燃焼チャンバを囲み、高温ガス壁の第１の長手方向端部から、第１の長手方向端部とは反対側の、高温ガス壁の第２の長手方向端部まで延びた冷却剤チャネルを有する。原理上、この燃焼チャンバ構造物は、ロケット・エンジンの特殊な領域だけではなく、航空機構造など他の領域にも利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ロケット・エンジンの燃焼チャンバ構造物において、連続的に生じる燃焼プロセスは、一般には３０００℃を超える非常に高い温度、および一般には１５０バールよりも大きい非常に高い圧力を生じさせる。したがって、燃焼チャンバ構造物は、これらの高温および高圧に耐えるよう設計されなければならない。
【０００３】
耐熱性の要件を満たすために、燃焼チャンバ構造物は通例冷却され、それによって燃焼チャンバ構造物の燃焼プロセスにより発生した熱を消散させる。燃焼チャンバ構造物を冷却するための、既知の冷却方法は、例えば放射冷却、アブレーティブ冷却、およびフィルム冷却である。供給された推進剤のうちの１つが、高温ガス面の外表面に形成された冷却剤チャネルによって誘導されるか、または高温ガス壁内に形成された冷却剤チャネルによって誘導される循環冷却が、さらに知られている。冷却剤チャネルから現出した後、推進剤は燃焼チャンバに供給される。推進剤を冷却剤チャネルに分配し、冷却剤チャネルから推進剤を再び集積するマニフォルドが設けられる。これらの既知の方法を、単独または組み合わせて使用することができる。
【０００４】
これらの既知の冷却方法は、例えば放射冷却の場合には非常に高価な材料を使用する必要があるか、または、例えばアブレーティブ冷却もしくはフィルム冷却の場合にはパワー損失をもたらし得る。さらに、燃焼チャンバ構造物を冷却するために供給された推進剤の内の１つを使用する循環冷却は、特に８ｋＮよりも小さい推力クラスのエンジンにおける燃焼チャンバ構造物の場合、燃焼チャンバ構造物を十分に冷却するよう適合されないことが多い。したがって、別の冷却方法が必要とされる。
【０００５】
第２のタイプのヒート・シンクを設けること、例えば上述の既知の冷却方法のうちの２つを、燃焼チャンバ構造物の特定の領域それぞれに設けることによって、燃焼プロセスで発生した熱を十分に消散させる必要性に応じることができる。したがって、２つのタイプのヒート・シンクを、燃焼チャンバ構造物の軸方向のみに交互に並べることができ、それによって燃焼チャンバ構造物の特定の領域のみを、ヒート・シンクのうちの１つによって冷却することができる。さらに、２つのタイプのヒート・シンクを軸方向に交互に設けることによって、いくつかの冷却ギャップを生じさせるが、これは、例えば高温ガス壁を局所的に過熱させる危険をもたらす。異なるタイプのヒート・シンクを交互に設けることによる別の結果、特定の冷却方法の有利な特性を、燃焼チャンバ構造物のそれぞれの特定の領域にしか適用することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐熱性の要件を満たし、その一方で製造が安価で、かつ燃焼チャンバ構造物のいかなる重大なパワー損失ももたらさない燃焼チャンバ構造物が、提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の特徴を有する燃焼チャンバ構造物が提供される。
【０００８】
開示する燃焼チャンバ構造物は、高熱ガス壁を備える。この高熱ガス壁は、燃焼チャンバを囲み、複数の第１の冷却剤チャネルおよび複数の第２の冷却剤チャネルを有する。複数の第１および第２の冷却剤チャネルは、高熱ガス壁の第１の長手方向端部から、第１の長手方向端部とは反対側の、高温ガス壁の第２の長手方向端部まで延びる。開示する燃焼チャンバ構造物は、第１の冷却剤チャンバを形成する第１のマニフォルドと、第１の冷却剤チャンバから流体的に分離された第２の冷却剤チャンバを形成する第２のマニフォルドと、をさらに備える。第１および第２のマニフォルドは、高温ガス壁の第１の長手方向端部に設けられ、高温ガス壁の周方向に延びる。開示する燃焼チャンバ構造物において、第１の冷却剤チャンバは、複数の第１の冷却剤チャネルの各々と流体接続され、第２の冷却剤チャンバは、複数の第２の冷却剤チャネルの各々と流体接続される。
【０００９】
開示する燃焼チャンバ構造物は、燃焼チャンバ構造物における燃焼プロセスの熱を消散させるために、２つの別個の冷却回路を備える。第１の冷却回路は、互いに流体接続された、第１のマニフォルドと、第１の冷却剤のための第１の冷却剤チャネルとを備える。第２の冷却回路は、互いに流体接続された、第２のマニフォルドと第２の冷却剤のための第２の冷却剤チャネルとを備える。第１の冷却回路および第２の冷却回路は、互いに流体的に離されている。したがって、開示する燃焼チャンバ構造物において、燃焼プロセスで生成された熱は、２つの別個の冷却回路における第１および第２の冷却剤に発散され、それによって、流体的に離された２つの冷却剤の合計質量流量を、熱を消散させるために使用することができる。したがって、２つの冷却剤の合計質量流量が使用されることから、燃焼チャンバの十分な冷却を、例えば８ｋＮよりも小さい推力クラスのエンジンの燃焼チャンバ構造物においても提供することができる。第１および第２の冷却剤チャネルが、高温ガス壁の軸方向の全延長、すなわち第１の長手方向端部から第２の長手方向端部にわたって延びるので、燃焼チャンバ構造物は、燃焼チャンバ構造物の軸方向において、いかなる冷却ギャップも有することなく、軸方向の全延長にわたって十分に冷却され得る。さらに、高い製造コストおよび／またはパワー損失をもたらすことがある、放射冷却、フィルム冷却、および／またはアブレーティブ冷却などの追加の冷却方法は必要としない。
【００１０】
第１および第２のマニフォルドは、高温ガス壁と共に一片の部品として具現化され得る。第１および第２のマニフォルドは、例えば高温ガス壁への溶接などの適切な方法によって高温ガス壁に装着される、別個の部品としても具現化され得る。
【００１１】
高温ガス壁は、燃焼チャンバに面する、すなわち高温ガスに接触する内面と、燃焼チャンバ構造物の外側環境に接触する外面と、を備える。高温ガス壁の内側において、複数の第１および第２の冷却剤チャネルが形成される。複数の第１および第２の冷却剤チャネルは、互いから流体的に離されている。第１および第２の冷却剤チャネルを伴う高温ガス壁は、一片の部品として、例えば３Ｄ印刷によって製造されてよく、または、内側ジャケット（「ライナ」）と内側ジャケットの外面に配設される外側ジャケット（「ジャケット」）とによって形成されてよい。内側ジャケットと外側ジャケットとを伴う構成において、第１および第２の冷却剤チャネルは、内側ジャケットの外面に形成され、内側ジャケットを覆う外側ジャケットによって封止され得る。内側ジャケットの外面における第１および第２の冷却剤チャネルは、例えば内側ジャケット材料をミリングすることによって形成され得る。
【００１２】
１つの展開例において、第１のマニフォルドは、第１の冷却剤を第１の冷却剤チャネルに分配するように構成され、第２のマニフォルドは、第２の冷却剤を第２の冷却剤チャネルに分配するように構成される。第１の冷却剤は第２の冷却剤とは異なる。第１の冷却剤および第２の冷却剤は、例えば２つの推進剤、すなわち燃料および酸化剤であってよく、燃料および酸化剤の両方の合計質量流量を、燃焼チャンバ構造物の軸方向の全長にわたる熱を吸収するために使用することができる。
【００１３】
別の展開例において、第１および第２のマニフォルドは、燃焼チャンバを周方向に囲む。したがって、第１および第２のマニフォルドは、高温ガス壁の全外周の周りに設けられる。第１および第２のマニフォルドは、第１の冷却剤および第２の冷却剤を、第１の冷却剤チャネルおよび第２の冷却剤チャネルにそれぞれ分配するように、燃焼チャンバを完全に囲む。第１の冷却剤チャネルおよび第２の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の全外周の周りを冷却するように、高温ガス壁の全外周の周りに設けられる。
【００１４】
別の展開例において、第１および第２のマニフォルドは、第１の入口および第２の入口をそれぞれ有する。第１のマニフォルドの第１の冷却剤チャンバの内径は、第１の入口からの距離の増加に伴って減少し、および／または第２のマニフォルドの第２の冷却剤チャンバの内径は、第２の入口からの距離の増加に伴って減少する。それぞれの冷却剤チャンバの内径を、それぞれの入口からの距離の増加に伴って減少させることによって、マニフォルドの全ての箇所における一定の流体速度を保証することができ、最適な注入外形となる。さらに、それぞれのマニフォルドが、一定の内径を伴う冷却剤チャンバを有する場合と比較して、マニフォルドを形成するために必要な材料が少ないので、それぞれのマニフォルド、したがってまた燃焼チャンバ構造物の重量は小さくなる。
【００１５】
さらに別の展開例において、第１のマニフォルドは、燃焼チャンバ構造物の径方向に、第２のマニフォルドの外側に形成される。したがって、第１のマニフォルドは、第２のマニフォルドよりも高温ガス壁から離れて突出し、そのため第２のマニフォルドよりも燃焼チャンバからさらに離れて位置される。このように、第１のマニフォルドおよび第２のマニフォルドは、省スペースかつコンパクトに設けられる。
【００１６】
１つの実施形態において、第１および第２の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の第２の長手方向端部において、燃焼チャンバと流体接続される。このようにして、第１および第２の冷却剤を推進剤として燃焼チャンバに搬送することができる。例えば、燃料および酸化剤が、燃焼チャンバの中に搬送される前に、第１および第２の冷却剤としてそれぞれ使用される。このように、燃焼チャンバ構造物は、循環方式のみで冷却することができる。
【００１７】
１つの構成において、第１の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の第２の長手方向端部において、追加の第１の冷却剤チャンバの中に開口しており、第２の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の第２の長手方向端部において、追加の第２の冷却剤チャンバの中に開口している。この構成において、第１の冷却剤および第２の冷却剤は、燃焼チャンバに搬送される前に、追加の冷却剤チャンバにそれぞれ集積される。
【００１８】
燃焼チャンバ構造物の別の展開例において、高温ガス壁の第２の長手方向端部で、第１の冷却剤の第１の出口開口部が、周方向に等間隔で設けられ、第２の冷却剤の第２の出口開口部が、周方向に等間隔で設けられる。第１の出口開口部は、第１の冷却剤チャネルと流体接続され、第２の出口開口部は第２の冷却剤チャネルと流体接続される。このように、両方の冷却剤を、外周の周りで対称に冷却剤チャネルから出るよう導くことができる。第１の冷却剤および第２の冷却剤は、第１および第２の出口開口部を介して、追加の第１および第２の冷却剤チャンバに入ってよい。１つの実施形態において、第１および第２の冷却剤は、好ましくは追加の冷却剤チャンバを介して、高温ガス壁の第２の長手方向端部に接続された注入ヘッドの中に導かれる。第１および第２の冷却剤は、対称に注入ヘッドの中に導かれるので、ドームの下流における注入ヘッドの外形を単純にすることができる。例えば、注入ヘッドの中へ、第１および第２の冷却剤を注入するための追加のマニフォルドが必要ないので、燃焼チャンバ構造物の重量および複雑さを軽減させる。
【００１９】
別の展開例において、第１の冷却剤チャネルおよび第２の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の全ての箇所において、燃焼チャンバでの燃焼プロセスによって高温ガス壁に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁から消散される熱との間の、最適な関係が実現されるように、構成および配置される。それによって、燃焼チャンバ構造物の性能およびパワーを向上させ、局所的な過熱の危険を軽減させる。
【００２０】
したがって、第１および第２の冷却剤チャネルの構成および／または配置を、高温ガス壁において存在する条件に適合させることができる。これは、第１および第２の冷却剤に固有の特性を利用することによって成し得る。例えば、第１の冷却剤の熱容量、熱伝導率、および第１の冷却剤の熱抵抗は、第２の冷却剤の熱容量、熱伝導率、および第２の冷却剤の熱抵抗とは、異なる場合がある。したがって、例えば第１および第２の冷却剤チャネルを、より高い温度の高温ガス壁の箇所において、これらの高い温度に対する抵抗力がある限り、第１および第２の冷却剤のうち、より高い熱容量およびより高い熱伝導率を伴う冷却剤が誘導されるように、構成および配置することができる。
【００２１】
したがって、この別の展開例において、高温ガス壁の箇所における第１および第２の冷却剤チャネルの配置および構成は、それらが高温ガス壁の別の箇所にあるので、好ましくは同じではない。具体的には、第１および第２の冷却剤チャネルの構成および配置を、高温ガス壁の全ての箇所において、任意に設計することができる。より具体的には、第１および第２の冷却剤チャネルが、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部まで延びるとき、いかなる望ましくないギャップおよび／またはエッジも設けられることなく、第１および第２の冷却剤チャネルの構成および配置を確実に変えることができる。それによって、高温ガス壁の全ての箇所、すなわち高温ガス壁の軸方向および周方向の両方において、燃焼チャンバでの燃焼プロセスによって高温ガス壁に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁から消散される熱との間の最適な関係が実現され得る。
【００２２】
構成および配置を、燃焼チャンバでの燃焼プロセスによって高温ガス壁に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁から消散される熱との間の最適な関係が実現されるように、第１の冷却剤チャネルおよび第２の冷却剤チャネルの各々に独立して適合させることができる。構成および配置を、第１および第２の冷却剤チャネルの相互作用が、燃焼チャンバでの燃焼プロセスによって高温ガス壁に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁から消散される熱との間の最適な関係を生じさせるように、適合させることができる。
【００２３】
１つの展開例において、高温ガス壁の周方向における第１の冷却剤チャネル同士間の距離と、高温ガス壁の周方向における第２の冷却剤チャネル同士間の距離と、燃焼チャンバ構造物の軸方向に対する、第１の冷却剤チャネルおよび／または第２の冷却剤チャネルの向きと、第２の冷却剤チャネルに対する第１の冷却剤チャネルの向きと、第１の冷却剤チャネルおよび／または第２の冷却剤チャネルの幅寸法と、第１の冷却剤チャネルおよび／または第２の冷却剤チャネルの、燃焼チャンバからの径方向の距離と、のうちの少なくとも１つは、高温ガス壁の異なる位置によって変化する。第１および第２の冷却剤チャネルの上記の特性は、好ましくは、燃焼チャンバでの燃焼プロセスによって高温ガス壁に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁から消散される熱との間の最適な関係が実現されるように、変化する。
【００２４】
高温ガス壁の周方向における、第１または第２の冷却剤チャネルのうちの一方の間の距離を変化させることによって、高温ガス壁の特定の領域における、第１または第２の冷却剤によって吸収される熱の量は変化し得る。第１の冷却剤チャネルおよび／または第２の冷却剤チャネルの幅寸法を変化させることによって、同様の効果を実現させることができ、これはさらに加えて、それぞれの冷却剤チャネルを流れ抜ける冷却剤の流速を変化させる。燃焼チャンバ構造物の軸方向に対する、第１の冷却剤チャネルおよび／または第２の冷却剤チャネルの向きを変化させることによって、高温ガス壁にわたって複数の冷却剤チャネルに不均等にインプットされた熱を再分配することを可能にする。さらに、例えば第１の冷却剤チャネル同士間の距離および／または第２の冷却剤チャネル同士間の距離を、高温ガス壁の異なる位置において燃焼チャンバから径方向に変化させることによって、高温ガス壁からそれぞれの冷却剤までの、熱の流れを変化させることが可能になる。第２の冷却剤チャネルに対する第１の冷却剤チャネルの向きを変化させることは、例えば第１と第２の冷却剤チャネルとの間の距離を変化させること、ならびに、高温ガス壁の第１の位置において実質的に平行方向に延びる第１および第２の冷却剤チャネルが、高温ガス壁の第２の位置において互いに重なり合うこと、を含包し得る。このように、例えば冷却剤チャネルの冷却剤の冷却能力が使い果たされたときに、冷却剤チャネルを燃焼チャンバから離れるように誘導し、この離れるように誘導された冷却剤チャネルが、隣接する冷却剤チャネルの背後、すなわち燃焼チャンバから径方向外側に位置されることによって、隣接する冷却剤チャネルの冷却剤に「切り替える」ことが可能になる。
【００２５】
燃焼チャンバ構造物の別の展開例において、高温ガス壁の少なくとも一部の領域で、複数の第１の冷却剤チャネルのうちの１つの第１の冷却剤チャネルが、複数の第２の冷却剤チャネルのうちの１つの第２の冷却剤チャネルに隣接し、かつ所定の距離を置いて、高温ガス壁の周方向に設けられる。したがって、加熱された高温ガス壁の限定された領域の熱を、第１の冷却剤および第２の冷却剤の両方に分配し、それによって第１の冷却剤および第２の冷却剤両方の特性を利用することが可能になる。
【００２６】
隣接する第１および第２の冷却剤チャネルは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ延びるとき、燃焼チャンバ構造物の軸方向に実質的に平行な方向に延びてよい。すなわち、隣接する第１および第２の冷却剤チャネルは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ延びるとき、燃焼チャンバ構造物の径方向に高温ガス壁の形状に従いながら、実質的に直線に延びてよい。
【００２７】
別の展開例の１つの実施形態において、高温ガス壁の少なくともある領域で隣接する第１および第２の冷却剤チャネルは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ延びるとき、燃焼チャンバ構造物の長手方向軸に対して、ある角度を形成する。この実施形態において、少なくともある領域またはいくつかの領域で隣接する第１および第２の冷却剤チャネルは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ直線で延びるのではなく、軸方向の延長に加えて、隣接する第１および第２の冷却剤チャネルは、燃焼チャンバ構造物の軸方向に対してある角度を形成するように、燃焼チャンバ構造物の長手方向軸の周りに屈曲される。このように、高温ガス壁にわたる熱の不均衡、すなわち高温ガス壁の周方向にわたる熱の不均衡は、複数の冷却剤チャネルの冷却剤、詳細には第１および第２の冷却剤の両方に再分配することができる。
【００２８】
別の展開例において、隣接する第１および第２のチャネルは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ延びるとき、互いに対して一定の距離を有し得る。別の展開例において、第１の冷却剤チャネルから隣接する第２の冷却剤チャネルまでの距離は、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ延びるときに変化してもよい。このように、高温ガス壁の限定された領域において、第１および第２の冷却剤によって吸収される熱の量は、変化させることができる。
【００２９】
高温ガス壁の少なくともある領域において、複数の第１および第２の冷却剤チャネルは、高温ガス壁の周方向に交互に設けられる。したがって、第１の冷却剤チャネルは、２つの第２の冷却剤チャネルによって隣接され、その逆で、第２の冷却剤チャネルは、２つの第１の冷却剤チャネルによって隣接される。
【００３０】
代替の構成において、冷却剤チャネルを領域ごとに周方向に配置することが可能である。したがって、１つまたは複数の第１の冷却剤チャネルを備える領域の後ろに、１つまたは複数の第２の冷却剤チャネルを備える領域が続き、その後に再び、１つまたは複数の第１の冷却剤チャネルを備える領域が続く。例えば、２つの第１の冷却剤チャネルの後に１つの第２の冷却剤チャネルが続き、１つの第２の冷却剤チャネルの後に２つの冷却剤チャネルが再び続く。または、別の代替例として、２つの第１の冷却剤チャネルの後に２つの第２の冷却剤チャネルが続き、２つの第２の冷却剤チャネルの後に２つの第１の冷却剤チャネルが再び続く。第１の冷却剤は燃料であってよく、第２の冷却剤は酸化剤であってよい。
【００３１】
燃焼チャンバ構造物の別の構成において、複数の第１の冷却剤チャネルのうちの少なくとも１つ、および／または複数の第２の冷却剤チャネルのうちの少なくとも１つは、第１の長手方向端部から第２の長手方向端部へ軸方向に延びるとき、燃焼チャンバから径方向に変化する距離を有する。したがって、第１の冷却剤および／または第２の冷却剤は、高温ガス壁の内面から離れるように誘導されるか、または高温ガス壁の内面に向かって誘導される。燃焼チャンバからの径方向の距離を変化させることによって、加熱された高温ガス壁から冷却剤チャネル内の冷却剤に伝達された熱の量を変化させ、高温ガス壁の局所条件に適合させることができる。
【００３２】
別の展開例において、高温ガス壁の少なくともある領域で、燃焼チャンバからの第１または第２の冷却剤チャネルの径方向の距離は、第１または第２の冷却剤チャネルに隣接する別の第１または第２の冷却剤チャネルの距離とは異なる。第１または第２の冷却剤チャネルは、隣接する第１または第２の冷却剤チャネルに重なるように形成され、それによって、重なり合う冷却剤チャネルは同じ周方向位置に設けられ、重なり合う冷却剤チャネルのうちの一方は、重なり合う冷却剤チャネルのうちの他方から径方向外側に設けられる。したがって、この構成により、冷却剤チャネルの冷却剤の冷却能力が使い果たされたときに、冷却剤チャネルを燃焼チャンバから離れるよう誘導し、この離れるよう誘導された冷却剤チャネルが、隣接する冷却剤チャネルの背後、すなわち燃焼チャンバから径方向外側に位置されることによって、隣接する冷却剤チャネルの冷却剤に「切り替える」ことが可能になる。離れるよう誘導される冷却剤チャネルは、第１または第２の冷却剤チャネルであってよく、重ねられる冷却剤チャネルは、第１または第２の冷却剤チャネルであってよい。
【００３３】
１つの展開例において、燃焼チャンバ構造は、第１の冷却剤および第２の冷却剤のみによって冷却されるように構成される。したがって、例えばフィルム冷却、アブレーティブ冷却、または放射冷却など、他の冷却方法は提供されない。燃焼チャンバ構造物は、循環方式のみで冷却される。したがって、１つの展開例による燃焼チャンバ構造は、製造コストおよびパワー損失の点で有利である。
【００３４】
本明細書で説明される解決策の追加の利点、詳細、および特徴は、以下の例示的な実施形態の説明、および図面から明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】燃焼チャンバ構造物の例示的な実施形態の斜視図である。高温ガス壁の一部が、高温ガス壁の外周に沿った縦断面で示される。
【図２】図１の燃焼チャンバ構造物の下方領域における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に示される燃焼チャンバ構造物１０は、燃焼チャンバ１４を囲む高温ガス壁１２を有する。高温ガス壁１２は、図１では下方の長手方向端部である、第１の長手方向端部１６と、図１では上方の長手方向端部である、高温ガス壁１２の反対側端部に位置される第２の長手方向端部１８とを有する。さらに、高温ガス壁１２は、燃焼チャンバ１４内で高温ガスと接触するよう設けられた内面６０と、燃焼チャンバ構造物の外側環境に接触するよう設けられた外面６１とを有する（図２も参照）。まず、図１における高温ガス壁の下方の長手方向端部１６について、第１のマニフォルド２０および第２のマニフォルド２２が設けられる。第１のマニフォルド２０および第２のマニフォルド２２は、高温ガス壁１２の全周縁部に沿って設けられる。したがって、第１のマニフォルド２０および第２のマニフォルド２２は、燃焼チャンバ１４を完全に囲む。
【００３７】
高温ガス壁１２は、一片の部品として具現化されてよく、または、例えば外側ジャケットを内側ジャケットに取り付けるなど、互いに接続されるいくつかの個々の部品によって形成されてもよい。
【００３８】
図１に示す燃焼チャンバ構造物１０は、図１において、実際の燃焼チャンバを備える上方の第１の部分２４と、図１において、第１の部分と隣接し、拡張ノズルのノズル拡張部を備える、下方の第２の部分２６とを有する。ノズル・スロートを備えた、より小さい径の中間部分２８が、実際の燃焼チャンバを伴う第１の部分２４と、ノズル拡張部を伴う第２の部分２６との間に形成される。本開示において、高温ガス壁１２によって囲まれる全ての空間を燃焼チャンバ１４と指定する。
【００３９】
図１に示す実施形態において、第１のマニフォルド２０、第２のマニフォルド２２、および高温ガス壁１２は、一片の部品として形成される。しかし他の実施形態において、第１のマニフォルド、第２のマニフォルド、および高温ガス壁は、別個の部品として具現化することができる。詳細には、第１のマニフォルドおよび第２のマニフォルドは、例えばこれらを高温ガス壁に溶接することによって、高温ガス壁に装着させてもよい。さらに、それぞれのマニフォルドの一方のハーフシェルを、高温ガス壁で予め形成させてよく、その後、他方のハーフシェルを、例えば溶接または、ねじ留めによって、予め形成されたハーフシェルに装着させる。
【００４０】
第１のマニフォルド２０は、燃焼チャンバ１４を囲む第１の冷却剤チャンバ３０を形成し、第２のマニフォルド２２は、燃焼チャンバ１４を囲む第２の冷却剤チャンバ３２を形成する。第１の冷却剤チャンバ３０は、第１の冷却剤を受け入れるために設けられ、第２の冷却剤チャンバ３２は、第２の冷却剤を受け入れるために設けられる。この目的のため、第１のマニフォルド２０は第１の入口ポート３４を備え、第２のマニフォルド２２は第２の入口ポート３６を備える。例示的な実施形態において、第１のマニフォルド２０の第１の冷却剤チャンバ３０の内径は、第１の入口ポート３４からの距離の増加に伴って減少し、第２のマニフォルド２２の第２の冷却剤チャンバ３２の内径は、第２の入口ポート３６からの距離の増加に伴って減少する。
【００４１】
図１でも確認できるように、第１のマニフォルド２０は、第２のマニフォルド２２よりも燃焼チャンバ１４から離れて位置される。したがって、第１のマニフォルド２０は、第２のマニフォルド２２に対して径方向外側に位置される。さらに、第１のマニフォルド２０は、燃焼チャンバ構造物１０を隣接する構成要素に装着するための、装着手段３８を備える。具体的には、装着手段３８を、燃焼チャンバ構造物１０を拡張ノズルまたは拡張ノズルの一部に装着するために設けてもよい。示した例示的な実施形態において、装着手段３８は、第１のマニフォルド２０の外側周縁部４０に設けられる。装着手段３８は、各々が装着穴４４を備え、周方向に設けられる複数の装着構造物４２として、具現化される。装着穴４４は、ねじを受け入れるためのものであり、それによって燃焼チャンバ構造物１０を、隣接する構成要素に装着することができる。隣接する構成要素は、拡張ノズルのノズル拡張部の延長部分であってよい。この場合、第２の部分２６は、拡張ノズルのノズル拡張部の一部であってよい。
【００４２】
第１のマニフォルド２０は、センサを第１のマニフォルド２０すなわち燃焼チャンバ構造物に接続するための、センサ・ポート４６をさらに備える。装着され得るセンサの例として、動圧計測、静圧計測、および侵入型温度計測のためのセンサが挙げられる。第２のマニフォルド２２は、図１には示さないが、１つまたは複数のセンサを接続するための、１つまたは複数のセンサ・ポートも含んでよい。
【００４３】
高温ガス壁１２は、複数の冷却剤チャネル５０、５２をさらに備える。複数の冷却剤チャネル５０、５２は、第１の長手方向端部１６から第２の長手方向端部１８まで延びる空洞として、高温ガス壁１２の内側に形成される。複数の冷却剤チャネル５０、５２は、互いに流体的に分離された２つの冷却回路の一部である。具体的には、第１の冷却回路は、第１のマニフォルド２０および複数の第１の冷却剤チャネル５０を備え、第２の冷却回路は、第２のマニフォルド２２および複数の第２の冷却剤チャネル５２を備える。第１のマニフォルド２０は、第１の冷却剤を第１の冷却剤チャネル５０の各々に分配するために、第１の冷却剤チャネル５０の各々と流体接続される。第２のマニフォルド２２は、第２の冷却剤を第１の冷却剤チャネル５２の各々に分配するために、第２の冷却剤チャネル５２の各々と流体接続される。したがって、第１の冷却剤チャネル５０および第２の冷却剤チャネル５２も、互いに流体的に離されている。
【００４４】
第１および第２のマニフォルド２０、２２の構成、ならびに第１および第２のマニフォルド２０、２２の、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２への接続は、それぞれ図２を参照してさらに詳細に説明する。図２は、第１および第２のマニフォルド２０、２２、および、燃焼チャンバ構造物１０の径方向に、第１および第２のマニフォルド２０、２２と隣接した高温ガス壁１２の領域を通る、縦断図である。図２に示すような例示的な実施形態において、高温ガス壁１２は、下方の第１の長手方向端部１６において、外周に円環状の隆起部５４を備える。この円環状の隆起部５４の内部に、第１のマニフォルド２０の第１の冷却剤チャンバ３０と、第２のマニフォルド２２の第２の冷却剤チャンバ３２とが形成される。さらに、図２の縦断図において、第１のマニフォルド２０が第１の冷却剤チャネル５０のうちの１つと流体接続される、流路５６が示される。流路５６は、円環状の隆起部５４の底部に形成される。対応する流路が、第２の冷却剤チャンバ３２を、示された第１の冷却剤チャネル５０に隣接する第２の冷却剤チャネル５２に流体接続するため、円環状の隆起部５４の底部に形成される。対応する流路は、示された流路５６に対して周方向にずれているため、図２の縦断図では確認できない。このように、第１の冷却剤チャネル５０の各々、および第２の冷却剤チャネル５２の各々は、対応する流路５６によって、第１のマニフォルド２０および第２のマニフォルド２２にそれぞれ流体接続される。対応する流路５６は、周方向に互いから離隔され、円環状の隆起部５４の中に形成される。
【００４５】
再び図１を参照すると、高温ガス壁１２の第１の長手方向端部１６から第２の長手方向端部１８までの、冷却剤チャネル５０、５２の進路と、互いに対する冷却剤チャネル５０、５２との配置は、高温ガス壁１２の全体にわたって均一ではない。具体的には、第１の冷却剤チャネル５０および第２の冷却剤チャネル５２は、高温ガス壁１２の全ての位置において、燃焼チャンバ１４での燃焼プロセスによって高温ガス壁１２に供給される熱と、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２によって高温ガス壁１２から消散される熱との間の最適な関係が実現されるように、構成および配置される。
【００４６】
図１の例示的な実施形態において、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、燃焼チャンバ構造物１０の下方の第２の部分２６における高温ガス壁１２に、交互に形成される。したがって、第１の冷却剤チャネル５０は、２つの第２の冷却剤チャネル５２によって隣接され、第２の冷却剤チャネル５２は、２つの第１の冷却剤チャネル５０によって隣接される。下方の第２の部分２６の高温ガス壁１２において、隣接する第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、高温ガス壁１２の周方向に互いに距離を置いて配置される。第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、燃焼チャンバ構造物１０の長手方向軸Ｌの周りに等間隔で設けられる。しかし、高温ガス壁１２の第１の長手方向端部１６から、ノズル・スロートを形成する高温ガス壁１２の中間部２８への方向に沿って見ると、隣接する第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２間の距離は減少する。より具体的には、隣接する第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２間の距離は、連続的に減少する。
【００４７】
さらに、下方の第２の部分２６の高温ガス壁１２において、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２が、第１の長手方向端部１６から第２の長手方向端部１８へ延びるとき、燃焼チャンバ構造物１０の軸方向に実質的に平行な方向に延びる。すなわち第１の長手方向端部１６から第２の長手方向端部１８へ延びるときに、燃焼チャンバ構造物１０の径方向に高温ガス壁１２の形状に従いながら、実質的に直線に延びる。したがって、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２の進路は、長手方向面（すなわち長手方向軸Ｌを含む面）に投影されるとき、長手方向軸Ｌに実質的に平行となる。
【００４８】
対照的に、燃焼チャンバ構造物１０の上方の第１の部分２４の高温ガス壁１２において、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、中間部分２８から第２の長手方向端部１８まで延びるとき、燃焼チャンバ構造物１０の長手方向軸Ｌに対してある角度（０°より大きい）を形成する。したがって、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、（長手方向面に投影されるときに）長手方向軸Ｌに平行に直線で延びるのではなく、軸方向の延長に加えて、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、燃焼チャンバ構造物１０の長手方向軸Ｌに対してある角度を形成するように、燃焼チャンバ構造物１０の長手方向軸Ｌの周りに屈曲される。このように、高温ガス壁１２にわたる熱の不均衡、すなわち高温ガス壁１２の周方向の熱の不均衡は、複数の冷却剤チャネル５０、５２の冷却剤、詳細には第１および第２の冷却剤の両方に再分配することができる。
【００４９】
さらに図１の例示的な実施形態において、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は長手方向軸Ｌの周りに同じ程度に屈曲されるのではなく、第２の冷却剤チャネル５２の方が、長手方向軸Ｌの周りにより大きく屈曲される。したがって、上方の第１の部分２４を形成する高温ガス壁１２の領域において、第２の冷却剤チャネル５２は第１の冷却剤チャネル５０に重なる。重なる領域において、重なる第２の冷却剤チャネル５２は、重ねられる側の第１の冷却剤チャネル５０と同じ外周位置に設けられる。径方向において、重なる第２の冷却剤チャネル５２は、重ねられる側の第１の冷却剤チャネル５０よりもさらに外側に位置される。したがって、重なる第２の冷却剤チャネル５２は、燃焼チャンバ１４から、または高温ガス壁１２の内面６０からさらに離れて位置される。したがって、隣接する第１の冷却剤チャネル５０に重なることができるように、第２の冷却剤チャネル５２は、第２の長手方向端部１８の方向に延びるときに、燃焼チャンバ１４までの距離または高温ガス壁１２の内面６０までの距離が連続的に増加するように、高温ガス壁１２に形成されるか、または設けられる。第２の長手方向端部１８への方向に延びるとき、第１の冷却剤チャネル５０は、燃焼チャンバ１４までの距離もしくは高温ガス壁１２の内面６０までの距離が一定になるように、または燃焼チャンバ１４までの距離もしくは高温ガス壁１２の内面６０までの距離が連続的に減少するように、高温ガス壁１２に形成されるかまたは設けられる。
【００５０】
重なり合うことで、第２の冷却剤チャネル５２の第２の冷却剤の冷却能力が使い果たされたときに、第２の冷却剤チャネル５２を燃焼チャンバ１４から離れるよう誘導し、この離れるよう誘導された第２の冷却剤チャネル５２が、隣接する第１の冷却剤チャネル５０の背後、すなわち燃焼チャンバ１４から径方向外側に位置されることによって、隣接する第１の冷却剤チャネル５０の第１の冷却剤に「切り替える」ことが可能になる。
【００５１】
上方の第１の部分２４を形成し、実質的に一定の外径を有する、高温ガス壁１２の領域において、第１の冷却剤チャネル５０は等間隔で配置され、第２の冷却剤チャネル５２も等間隔で配置される。対照的に、隣接する第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２間の距離は、上述のように隣接する第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２が互いに重なり合う限り、第２の長手方向端部１６の方向に向かって減少する。
【００５２】
図１でさらに確認できるように、いくつかの第１および／または第２の冷却剤チャネル５０、５２の規則的な進路が、いくつかの所定の箇所で妨げられ、ここにおいて、いくつかの第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は凸部６２を形成する。凸部６２は、燃焼チャンバ構造物１０のこれらの所定の箇所に位置付けられた構成要素の周りに延びるように形成される。これらの構成要素は、例えばセンサ要素または点火要素であってよい。このように、特定の構成要素を、燃焼チャンバ構造物のこれらの所定の箇所で冷却の干渉をもたらすことなく、特定の構成要素に最適な位置に設置することが可能となる。
【００５３】
上方の第２の長手方向端部１８において、高温ガス壁１２は、高温ガス壁１２の周方向に延びる追加の第１の冷却剤チャンバ６４を形成する。追加の第１の冷却剤チャンバ６４は、高温ガス壁１２に形成された環状の溝６６によって具現化される。環状の溝６６は、高温ガス壁１２に囲まれた内部空間のすぐ近傍にある。第１の冷却剤チャネル５０は、管状の溝６６に設けられた第１の出口開口部６８を介し、上方の第２の長手方向端部１８において、追加の第１の冷却剤チャンバ６４の中に開口している。
【００５４】
図１には示されないが、追加の第１の冷却剤チャンバ６４を制限する別の壁を、上方の第２の長手方向端部で燃焼チャンバ構造物１０に装着され得る注入ヘッドによって、設けることができる。第１の冷却剤を、注入ヘッドによって燃焼チャンバ１４の中に導入することができる。詳細には、第１の冷却剤は、第１の冷却剤チャネル５０から第１の出口開口部６８を介して追加の第１の冷却剤チャンバ６４の中に、さらには例えば径方向ボアによって注入ヘッドの中に搬送される。注入ヘッドから、第１の冷却剤はさらに燃焼チャンバ１４の中に搬送される。したがって例示的な実施形態において、追加の第１の冷却剤チャンバ６４は、集積チャンバおよび分配チャンバの両方として機能する。したがって、追加の第１の冷却剤チャンバ６４は、分配チャンバとして機能する第１および第２の冷却剤チャンバ３０、３２よりも小さい体積を有する。
【００５５】
注入ヘッドを燃焼チャンバ構造物１０に装着するために、燃焼チャンバ構造物１０は、上方の第２の長手方向端部１８において、装着穴７２が設けられた１つの装着フランジ７０または複数の装着フランジ７０を備える。
【００５６】
第２の冷却剤チャネル５２は、高温ガス壁１２の側周面７４において、第２の出口開口部７６を介して高温ガス壁１２から出る。第２の冷却剤チャネル５２は、側周面７４において、追加の第２の冷却剤チャンバの中に開口している。追加の第２の冷却剤チャンバは、図１には示されない。追加の第２の冷却剤チャンバは、側周面７４およびマニフォルド・リングによって形成される壁によって形成され得る。マニフォルド・リングは、燃焼チャンバ構造物の一部であってよく、注入ヘッドも、注入ヘッドを燃焼チャンバ構造物に装着することによって形成された空洞によって形成され得る。追加の第２の冷却剤チャンバから、第２の冷却剤は、例えば径方向ボアを介して注入ヘッドの中に直接注入されてよく、または、例えばパイプもしくは管によって、注入ヘッドの中に戻る前に、第２の冷却剤は集積されて燃焼チャンバ構造物の外側に誘導されてよい。
【００５７】
第１および第２の冷却剤が、径方向ボアを介して注入ヘッドの中に直接誘導される場合、第１および第２の冷却剤のための径方向ボアのそれぞれは、軸方向にずらされてよく（すなわち軸方向に異なる高さに設けられる）、または軸方向に同じ高さに、注入ヘッドおよび／または燃焼チャンバの周方向に、交互に設けられる。それぞれの径方向ボアが異なる高さに設けられる場合、第１および第２の冷却剤チャンバも、軸方向に異なる高さに設けられてよい。
【００５８】
追加の第１の冷却剤チャンバ６４の中への第１の冷却剤の出口開口部６８、および追加の第２の冷却剤チャンバの中への第２の冷却剤の出口開口部７６の両方は、燃焼チャンバ構造物１０の周方向に等しく離隔される。このように、両方の冷却剤は、外周まわりに対称に、冷却剤チャネル５０、５２を出て、第１および第２の冷却剤チャンバの中に入れることができる。そこから注入ヘッドの中に、例えば燃焼チャンバ構造物の軸方向に異なる高さに設けられ、周方向に規則的に設けられた径方向ボアによって、入れることができるので、外形を簡単にすることができる。例えば、第１および第２の冷却剤が対称に出て注入ヘッドの中に入るので、より大きい体積の必要性を（例えば所謂「ドーム」によって）省くことができ、重量および複雑さの軽減をもたらす。
【００５９】
開示される燃焼チャンバ構造物において、第１の冷却剤および第２の冷却剤の両方の合計質量流量を、燃焼チャンバ１４を冷却するために利用することができ、冷却性能の向上をもたらす。第１の冷却剤および第２の冷却剤は、燃料および酸化剤などの２つの推進剤であってよく、第１および第２の冷却剤の合計質量流量は、燃焼チャンバへ搬送され得る。したがって、燃焼効率の低減を生じさせることになるフィルム冷却の場合などのように、パワー損失をもたらす別のヒート・シンクを設けることなく、燃焼チャンバ構造物を、小さい推力クラスの燃焼チャンバ構造物のエンジンにおいても、十分に冷却することができる。
【００６０】
第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、燃焼チャンバ構造物の全軸方向長にわたって、冷却剤の質量流量が一定になるように構成されてよく、これもより良好な冷却性能をもたらす。
【００６１】
開示する燃焼チャンバ構造物１０において、第１および第２の冷却剤チャネル５０、５２は、高温ガス壁１２の全ての位置、すなわち軸方向および周方向の両方において、燃焼チャンバ１４での燃焼プロセスによって高温ガス壁１２に供給される熱と、第１および第２の冷却剤によって高温ガス壁１２から消散される熱との間の最適な関係が実現されるように、構成かつ配置される。これを実現するために、例えば第１および／もしくは第２の冷却剤チャネル５０、５２の進路および／もしくは外形を、任意の好適な方法で連続的に変化させてもよく、ならびに／または、高温ガス壁の厚さを連続的に変化させてもよい。開示する燃焼チャンバ構造物１０は、任意の別の冷却方法の必要性を排除する。すなわち開示する燃焼チャンバ構造物１０は、循環方式のみで冷却され得る。
【図１】
2020033994.tif 000003
【図２】
2020033994.tif 000004
【外国語明細書】
2020033994000001.pdf