(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、
前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、
前記保炎用キャビティ内に着火燃料を噴射する着火燃料噴射手段と、
前記着火燃料噴射手段から噴射された着火燃料を着火する着火燃料着火手段と、
前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴する超音速燃焼器。
【請求項２】
空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、
前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、
前記保炎用キャビティ内に着火燃料として少なくとも１つ設けられた固体燃料と、
前記固体燃料を着火する着火燃料着火手段と、
前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴する超音速燃焼器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音速燃焼器において、
前記保炎用キャビティの下流側端面が、前記空気流路の空気流通方向に対して傾斜していることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項４】
請求項１に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射手段が、前記保炎用キャビティに設けられた少なくとも１つの着火燃料噴射器であることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項５】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数配置されていることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項６】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器は、前記保炎用キャビティの底面の中央部よりも上流側に設置されていることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項７】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面に設置されていることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項８】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面と、前記保炎用キャビティの底面とに設置されていることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項９】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記保炎用キャビティの底面に形成された凹部を有し、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面と前記凹部の底面とに設置されていることを特徴とする超音速燃焼器。
【請求項１０】
請求項４に記載の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数設置されており、
これら複数の着火燃料噴射器のうちの一部の着火燃料噴射器の噴射圧とその他の着火燃料噴射器の噴射圧とを異なる圧力に調整する噴射圧調整手段を備えたことを特徴とする超音速燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極超音速で飛行する飛翔体の外気吸入式航空エンジンに設けられる超音速燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
極超音速（例えば、Ｍａ＞３）で飛行する飛翔体の外気吸入式航空エンジンに装備される燃焼器として、現在、超音速燃焼器（スクラムジェットエンジン）が開発されている。具体例として、図１０（ａ）には超音速燃焼器を備えた航空エンジンを搭載している飛翔体を例示し、図１０（ｂ）には前記航空エンジンの概要を例示する。図１０（ａ）に示すように、極超音速で飛行する飛翔体１の下面には、外気吸入式航空エンジン２が取り付けられている。
【０００３】
図１０（ｂ）に示すように、航空エンジン２は、上流側から下流側に向かって順に外気導入部（インレット部）３と、超音速燃焼器（スクラムジェットエンジン）４と、拡大ノズル部（ディフューザ部）５とを備えている。なお、図示例の航空エンジン１にはインレットボディ７が設けられており、インレットボディ７の両側に空気流路６が形成されている。
【０００４】
この航空エンジン２は、酸化剤としての外気（空気）が上流の外気導入部３から超音速燃焼器３へと導入され、この導入された空気の流速が超音速燃焼器４における空気流路６で超音速（Ｍａ＞１）となり、この超音速の空気流れの中で燃料に着火（超音速燃焼）することによって燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスが下流の拡大ノズル部５で膨張して排気されることにより、推力を発生させる。
なお、航空エンジンの超音速燃焼器が開示されている先行技術文献としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１９４０８号公報
【特許文献２】特開平６−０６０５９７号公報
【特許文献３】特開２００９−０３６１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、超音速燃焼器における超音速燃焼は、上記の如く超音速の空気流れの中で燃料に着火するものであることから、上流域に対する熱伝導や熱対流の影響が小さいため、燃料の着火や保炎に高度な技術を必要とする。
【０００７】
この対策としては着火性に優れている水素などの燃料を超音速燃焼器に用いて燃焼を持続させる方法もあるが、この方法では燃料タンクの容量や重量及び燃焼器コストの増大を招くため、超音速燃焼器が製品として非現実的なものとなる。
【０００８】
これに対して灯油、メタン、エチレンなどの炭化水素系燃料を超音速燃焼器に用いることができれば、燃料タンクの容量や重量及びコストを低減することができるため、超音速燃焼器が製品として現実的なものとなる。しかし、超音速燃焼の場合、例えば超音速燃焼器を図１１に例示するような構造にしたとしても、炭化水素系燃料だけでは着火や保炎が困難である。
【０００９】
図１１は航空エンジンの縦断面（図１０（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面に相当する図）である。図１１に示す超音速燃焼２では、空気流路６の途中で空気流路６の底面６ａを窪ませることにより、本発明（詳細後述）と同様の保炎用キャビティ８が形成されており、この保炎用キャビティ８の底面８ａに燃料噴射器９とイグナイタのスパークプラグ１０とが設置されている。従って、燃料噴射器９から保炎用キャビティ７内に燃料が噴射され、この噴射された燃料にスパークプラグ９で着火する。しかし、空気流路６における空気の流れが超音速（Ｍａ＞１）であるため、燃料噴射器９から噴射される燃料が水素燃料などに比べて着火性の悪い炭化水素系燃料である場合には、着火及び保炎が困難である。
【００１０】
従って本発明は上記の事情に鑑み、炭化水素系燃料を主燃料として用いても、主燃料の着火及び保炎を確実に行うができる超音速燃焼器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する第１発明の超音速燃焼器は、空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、
前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、
前記保炎用キャビティ内に着火燃料を噴射する着火燃料噴射手段と、
前記着火燃料噴射手段から噴射された着火燃料を着火する着火燃料着火手段と、
前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴する。
【００１２】
また、第２発明の超音速燃焼器は、空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、
前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、
前記保炎用キャビティ内に着火燃料として少なくとも１つ設けられた固体燃料と、
前記固体燃料を着火する着火燃料着火手段と、
前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴する。
【００１３】
また、第３発明の超音速燃焼器は、第１又は第２発明の超音速燃焼器において、
前記保炎用キャビティの下流側端面が、前記空気流路の空気流通方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１４】
また、第４発明の超音速燃焼器は、第１発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射手段が、前記保炎用キャビティに設けられた少なくとも１つの着火燃料噴射器であることを特徴とする。
【００１５】
また、第５発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第６発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面の中央部よりも上流側に設置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第７発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面に設置されていることを特徴とする。
【００１８】
また、第８発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面と、前記保炎用キャビティの底面とに設置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第９発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記保炎用キャビティの底面に形成された凹部を有し、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面と前記凹部の底面とに設置されていることを特徴とする。
【００２０】
また、第１０発明の超音速燃焼器は、第４発明の超音速燃焼器において、
前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数設置されており、
これら複数の着火燃料噴射器のうちの一部の着火燃料噴射器の噴射圧とその他の着火燃料噴射器の噴射圧とを異なる圧力に調整する噴射圧調整手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１発明の超音速燃焼器によれば、空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、前記保炎用キャビティ内に着火燃料を噴射する着火燃料噴射手段と、前記着火燃料噴射手段から噴射された着火燃料を着火する着火燃料着火手段と、前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴としているため、保炎用キャビティで着火燃料を燃焼させた後に主燃料を噴射させれば、空気流路の空気流れとともに下流側に流れる主燃料に対して保炎用キャビティの開口部で着火燃料の発熱量が供給（伝達）されることになり、また、主燃料の一部が保炎用キャビティ内に滞留し易い。このため、保炎用キャビティで燃焼している着火燃料の発熱量が主燃料へ供給（伝達）され易く、着火燃料燃焼から主燃料燃焼へスムーズに移行させることが可能である。従って、炭化水素系燃料を主燃料として用いても、着火及び保炎を確実に行うことができるため、着火燃料（水素＋酸素など）に要するタンクの容量や重量及びコストを低減することができる。
【００２２】
第２発明の超音速燃焼器によれば、空気が超音速で流れる空気流路を備えた超音速燃焼器において、前記空気流路の途中に前記空気流路の底面を窪ませて形成された保炎用キャビティと、前記保炎用キャビティ内に着火燃料として少なくとも１つ設けられた固体燃料と、前記固体燃料を着火する着火燃料着火手段と、前記保炎用キャビティの上流側で、前記空気流路内に主燃料を噴射する主燃料噴射手段とを備えたことを特徴しているため、保炎用キャビティで固体燃料（着火燃料）を燃焼させた後に主燃料を噴射させれば、空気流路の空気流れとともに下流側に流れる主燃料に対して保炎用キャビティの開口部で固体燃料（着火燃料）の発熱量が供給（伝達）されることになり、また、主燃料の一部が保炎用キャビティ内に滞留し易い。このため、保炎用キャビティで燃焼している固体燃料（着火燃料）の発熱量が主燃料へ供給（伝達）され易く、固体燃料（着火燃料）による燃焼から主燃料による燃焼へスムーズに移行させることが可能である。従って、炭化水素系燃料を主燃料として用いても、着火及び保炎を確実に行うことができるため、着火燃料（水素＋酸素など）に要するタンクの容量や重量及びコストを低減することができる。
【００２３】
第３発明の超音速燃焼器によれば、第１又は第２発明の超音速燃焼器において、前記保炎用キャビティの下流側端面が、前記空気流路の空気流通方向に対して傾斜していることを特徴としているため、主燃料の一部が保炎用キャビティ内により滞留し易くなる。このため、より確実に着火燃料から主燃料へ発熱量の供給（伝達）を行うことができる。
【００２４】
第４発明の超音速燃焼器によれば、第１発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射手段が、前記保炎用キャビティに設けられた少なくとも１つの着火燃料噴射器であることを特徴としているため、上記第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
第５発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数配置されていることを特徴としているため、保炎用キャビティにおける着火燃料の噴射領域が広がり、着火燃料の燃焼領域も広がる。このため、より確実に着火燃料から主燃料へ発熱量の供給（伝達）を行うことができる。
【００２６】
第６発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面の中央部よりも上流側に設置されていることを特徴としているため、噴射された着火燃料（着火燃料の燃焼領域）が保炎用キャビティの上流から下流へ保炎用キャビティ全体に亘って流れる。このため、保炎用キャビティ内の伝熱面積が大きくなって保炎用キャビティの壁面温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００２７】
第７発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面に設置されていることを特徴としているため、噴射された着火燃料（着火燃料の燃焼領域）が保炎用キャビティの上流から下流へ保炎用キャビティ全体に亘って流れる。このため、保炎用キャビティ内の伝熱面積が大きくなって保炎用キャビティの壁面温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００２８】
第８発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの上流側端面と、前記保炎用キャビティの底面とに設置されていることを特徴としているため、保炎用キャビティ内の伝熱面積がより大きくなって、より確実に保炎用キャビティの壁面温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００２９】
第９発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記保炎用キャビティの底面に形成された凹部を有し、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面と前記凹部の底面とに設置されていることを特徴としているため、着火燃料の噴射圧（つまり、噴射圧により決定される噴射流速）が同じであっても、保炎用キャビティの底面に設置された着火燃料噴射器と凹部の底面に設置された着火燃料噴射器とでは、噴射する着火燃料の貫通高さに差が生じる。このため、着火燃料の噴射領域にバラエティを持たせることができ、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。即ち、着火燃料の貫通高さが大き過ぎると主燃料の流れを突き抜けて保炎できない場合があり、貫通高さが低いと主燃料の流れに達せず着火できない場合があるが、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせておけば、より確実に保炎することが可能になる。
【００３０】
第１０発明の超音速燃焼器によれば、第４発明の超音速燃焼器において、前記着火燃料噴射器が、前記保炎用キャビティの底面に複数設置されており、これら複数の着火燃料噴射器のうちの一部の着火燃料噴射器の噴射圧とその他の着火燃料噴射器の噴射圧とを異なる圧力に調整する噴射圧調整手段を備えたことを特徴としているため、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせることができ、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。即ち、着火燃料の貫通力（噴射流速）が大き過ぎると主燃料の流れを突き抜けて保炎できない場合があり、貫通力が低いと主燃料の流れに達せず着火できない場合があるが、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせておけば、より確実に保炎することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態例１に係る超音速燃焼器を備えた航空エンジンの縦断面図、（ｂ）は前記超音速燃焼器を拡大して示す縦断面図、（ｃ）は前記超音速燃焼器を拡大して示す平面図（（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図）である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態例２に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＣ−Ｃ線矢視図）である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態例３に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図）である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態例４に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＥ−Ｅ線矢視図）である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態例５に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＦ−Ｆ線矢視図）である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態例６に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＧ−Ｇ線矢視図）である。
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態例７に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の横断面図（（ａ）のＨ−Ｈ線矢視図）、（ｃ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図）である。
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態例８に係る超音速燃焼器の縦断面、（ｂ）は前記超音速燃焼器の横断面図（（ａ）のＪ−Ｊ線矢視図）、（ｃ）は前記超音速燃焼器の平面図（（ａ）のＫ−Ｋ線矢視図）である。
【図９】横断面形状が円弧状の超音速燃焼器の例を示す斜視図、（ｂ）は前記超音速燃焼器の縦断面図、（ｃ）は前記超音速燃焼器の横断面図（（ａ）のＬ−Ｌ線矢視図）である。
【図１０】（ａ）は超音速燃焼器を備えた航空エンジンを搭載している飛翔体の斜視図、（ｂ）は前記航空エンジンの概要図である。
【図１１】超音速燃焼器に保炎用キャビティを設けた例を示す航空エンジンの縦断面（図１０（ｂ）のＡ−Ａ線矢視に相当する図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
＜実施の形態例１＞
図１（ａ）〜図１（ｃ）に基づき、本発明の実施の形態例１に係る超音速燃焼器について説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、極超音速で飛行する飛翔体に搭載される外気吸入式航空エンジン１１は、上流側から下流側に向かって順に外気導入部（インレット部）１２と、本発明の実施の形態例１に係る超音速燃焼器（スクラムジェットエンジン）１３と、拡大ノズル部（ディフューザ部）１４とを備えている。従って、航空エンジン１１では、酸化剤としての空気（外気）が上流の外気導入部１２から超音速燃焼器１３へと導入され、この導入された空気の流速が超音速燃焼器１３の空気流路１５でマッハ数Ｍａが１よりも大きい（例えば１〜３）の超音速となり、この超音速の空気流れの中で燃料に着火（超音速燃焼）することによって燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスが下流の拡大ノズル部１４で膨張して排気されることにより、推力を得る。
【００３５】
そして、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、超音速燃焼器１３には、空気流路１５の途中で空気流路１５の底面１５ａを窪ませることにより、保炎用キャビティ１６が形成されている。図示例の保炎用キャビティ１６は底面１６ａなどの壁面の横断面形状が矩形状のものである。底面１６ａは空気流路１５の幅方向全体に亘って設けられ、空気流路１５の空気流通方向（図１０の左右方向：以下、単に空気流通方向と称する）に沿って延びた平面である。また、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂは空気流通方向の上流側（以下、単に上流側と称する）に位置し、空気流路１５の幅方向全体に亘って設けられ、空気流通方向と直交する方向に延びた平面である。一方、保炎用キャビティ１６の下流側端面１６ｃは空気流通方向の下流側（以下、単に下流側と称する）に位置し、空気流路１５の幅方向全体に亘って設けられ、空気流通方向に対して傾斜した平面である。
【００３６】
保炎用キャビティ１６の底面１６ａには着火燃料噴射手段としての着火燃料噴射器１７と、着火燃料着火手段としてのイグナイタのスパークプラグ１８とが設置されている。着火燃料噴射器１７は底面１６ａの中央部に配置され、スパークプラグ１８は着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に配置されている。
【００３７】
着火燃料噴射器１７は、図示しない水素タンク（水素が貯留されているタンク）と酸素タンク（液体酸素が貯留されているタンク）から着火燃料としての水素と酸素がそれぞれ供給され、この着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから保炎用キャビティ１６内へ噴射する。図示例では、着火燃料噴射器１７のノズル１７ｂが空気流通方向に対して法線方向（空気流通方向と直交する方向）に向けられているため、着火燃料噴射器１７による着火燃料の噴射方向も前記法線方向である。なお、着火燃料の噴射方向は、必ずしも前記法線方向に限定するものではなく、例えば空気流通方向に対して斜め方向に噴射してもよい。
【００３８】
着火燃料噴射器１７から噴射された着火燃料は、図中にドットで表したように空気流路１５内の空気流れの影響で空気流通方向の下流側へと流れていく。そして、このときにイグナイタの給電装置（図示省略）からスパークプラグ１８へ給電してスパークプラグ１８をスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７から噴射された着火燃料が着火される。
【００３９】
一方、保炎用キャビティ１６の上流側には、主燃料噴射手段としての主燃料噴射器２１が設置されている。主燃料噴射器２１は保炎用キャビティ１６の上流側近傍で空気流路１５の底面１５ａに設けられている。また、主燃料噴射器２１は複数（図示例では３つ）設けられており、噴射口２１ａが空気流路１５の幅方向に一列に配置されている。そして、主燃料噴射器２１は、図示しない主燃料タンク（主燃料である炭化水素系燃料が貯留されているタンク）から主燃料（炭化水素系燃料）が供給され、この主燃料を噴射口２１ａから空気流路１５内へ噴射する。図示例では、主燃料噴射器２１のノズル２１ｂが空気流通方向に対して下流側へ斜め方向に向けられているため、主燃料噴射器２１による主燃料の噴射方向も前記斜め方向である。
【００４０】
なお、主燃料の噴射方向は、必ずしも前記斜め方向に限定するものではなく、空気流通方向に対して法線方向（空気流通方向と直交する方向）でもよい。主燃料（炭化水素系燃料）としては、灯油、メタン、エチレンなどを用いる。
【００４１】
主燃料噴射器２１から噴射された主燃料は、図中にドットで表したように空気流路１５内を空気とともに空気流通方向の下流側へと流れていく。そして、このときに空気流路１５に開口した保炎用キャビティ１６の開口部１６ｆにおいて、保炎用キャビティ１６で燃焼している着火燃料の発熱量が主燃料に供給（伝達）されることにより、主燃料が着火される。その後、着火燃料噴射器１７からの着火燃料の噴射は停止して、主燃料噴射器２１からの主燃料の噴射のみを継続することにより、主燃料のみの着火及び保炎が行なわれる。図１（ａ）及び図１（ｂ）において点線で囲んだ領域が、着火燃料や主燃料の燃焼状態が保持される保炎域２０である。
【００４２】
更に詳述すると、主燃料噴射器２１の設置位置（主燃料の噴射位置）の下流側に保炎用キャビティ１６が設けられているため、空気流路１５内を空気とともに下流側に流れる主燃料に対し、保炎用キャビティ１６の開口部１６ｆにおいて、保炎用キャビティ１６で先に燃焼させた着火燃料の発熱量が供給（伝達）されることになり、また、主燃料の一部が保炎用キャビティ１６内に停滞し易くなっている。従って、着火燃料から主燃料へ発熱量が供給（伝達）され易いため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行がスムーズに行なわれる。
【００４３】
なお、保炎用キャビティ１７の開口部１６ｆの開口面積Ａ１と、着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの断面積（開口面積）Ａ０との関係は、例えば（１）式のような関係とする。また、着火燃料から主燃料へ供給（伝達）される着火燃料の発熱量（熱流速）ｑは、例えば（２）式とする。
【００４４】
【数１】
0005529650.tif 000002
【００４５】
以上のように、本実施の形態例１の超音速燃焼器１３によれば、空気流路１５の途中に空気流路１５の底面１５ａを窪ませて形成された保炎用キャビティ１６と、保炎用キャビティ１６内に着火燃料を噴射する着火燃料噴射器１７（着火燃料噴射手段）と、着火燃料噴射器１７から噴射された着火燃料を着火するスパークプラグ１８（着火燃料着火手段）と、保炎用キャビティ１６の上流側で、空気流路１５内に主燃料（炭化水素系燃料）を噴射する主燃料噴射器２１（主燃料噴射手段）とを備えたことを特徴としているため、保炎用キャビティ１６で着火燃料を燃焼させた後に主燃料を噴射させれば、空気流路１５の空気流れとともに下流側に流れる主燃料に対して保炎用キャビティ１６の開口部１６ｆで着火燃料の発熱量が供給（伝達）されることになり、また、主燃料の一部が保炎用キャビティ１６内に停滞し易い。このため、保炎用キャビティ１６で燃焼している着火燃料の発熱量が主燃料へ供給（伝達）され易く、着火燃料燃焼から主燃料燃焼（定常燃焼）へスムーズに移行させることが可能である。従って、炭化水素系燃料を主燃料として用いても、着火及び保炎を確実に行うができるため、着火燃料（水素＋酸素）に要するタンクの容量や重量及びコストを低減することができる。
【００４６】
また、保炎用キャビティ１６の下流側端面１６ｃが、空気流通方向に対して傾斜していることを特徴としているため、主燃料の一部が保炎用キャビティ１６内により停滞し易くなる。このため、より確実に着火燃料から主燃料へ発熱量の供給（伝達）を行うことができる。
【００４７】
＜実施の形態例２＞
図２（ａ）及び図２（ｂ）に基づき、本発明の実施の形態例２に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００４８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施の形態例２の超音速燃焼器３１では、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに着火燃料噴射器１７とイグナイタのスパークプラグ１８とが、それぞれ複数（図示例では３つ）設置されている。複数の着火燃料噴射器１７は、噴射口１７ａが底面１６ａの幅方向に一列に配置されている。複数のスパークプラグ１８は、複数の着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍にそれぞれ配置されている。
【００４９】
また、図示例では、主燃料噴射器２１が５つ設置されており、これらの主燃料噴射器２１の噴射口２１ａは空気流路１５の底面１５ａの幅方向に一列に配置されている。
【００５０】
本超音速燃焼器３１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００５１】
以上のように、本実施の形態例２の超音速燃焼器３１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の底面１６ａの幅方向に複数配置されていることを特徴としているため、保炎用キャビティ１６における着火燃料の噴射領域が広がり、着火燃料の燃焼領域も広がる。このため、より確実に着火燃料から主燃料へ発熱量の供給（伝達）を行うことができる。
【００５２】
＜実施の形態例３＞
図３（ａ）及び図３（ｂ）に基づき、本発明の実施の形態例３に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００５３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施の形態例３の超音速燃焼器４１では、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の底面１６ａの中央部ｃよりも上流側に配設されている。これに合わせて、イグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に位置するため、底面１６ａの中央部ｃよりも上流側に配設されている。
【００５４】
本超音速燃焼器４１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。なお、ここでは着火燃料噴射器１７を１つ設けた例を示しているが、これに限定するものではく、上記実施の形態例２の着火燃料噴射器３１と同様に複数の着火燃料噴射器１７を底面１６ａに設けてもよい。
【００５５】
以上のように、本実施の形態例３の超音速燃焼器４１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の底面１６ａの中央部ｃよりも上流側に設置されていることを特徴としているため、噴射された着火燃料（着火燃料の燃焼領域）が保炎用キャビティ１６の上流から下流へ保炎用キャビティ１６全体に亘って流れる。このため、保炎用キャビティ１６内の伝熱面積が大きくなって保炎用キャビティ１６の壁面（底面１６ａ，上流側端面１６ｂ，下流側端面１６ｃ等）の温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００５６】
＜実施の形態例４＞
図４（ａ）及び図４（ｂ）に基づき、本発明の実施の形態例４に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００５７】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、本実施の形態例４の超音速燃焼器５１では、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂに設置されている。着火燃料噴射器１７のノズル１７ｂは空気流通方向に向けられている。従って、着火燃料噴射器１７は、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。この着火燃料噴射器１７（噴射口１７ａ）の配置に合わせて、イグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に位置するため、底面１６ａの上流側端部に配設されている。
【００５８】
なお、ここでは着火燃料噴射器１７を１つ設けた例を示しているが、これに限定するものではく、複数の着火燃料噴射器１７を上流側端面１６ｂに設けて、上流側端面１６ｂの幅方向に一列に配置してもよい。
【００５９】
本超音速燃焼器５１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００６０】
以上のように、本実施の形態例４の超音速燃焼器５１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂに設置されていることを特徴としているため、噴射された着火燃料（着火燃料の燃焼領域）が保炎用キャビティ１６の上流から下流へ保炎用キャビティ１６全体に亘って流れる。このため、保炎用キャビティ１６内の伝熱面積が大きくなって保炎用キャビティ１６の壁面（底面１６ａ，上流側端面１６ｂ，下流側端面１６ｃ等）の温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００６１】
＜実施の形態例５＞
図５（ａ）及び図５（ｂ）に基づき、本発明の実施の形態例５に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００６２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施の形態例５の超音速燃焼器６１では、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂが、空気流通方向に対して傾斜している。そして、着火燃料噴射器１７は、この傾斜した上流側端面１６ｂに設置されており、ノズル１７ｂが空気流通方向に対して斜めに向けられている。従って、着火燃料噴射器１７は、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向に対して斜めの方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。この着火燃料噴射器１７（噴射口１７ａ）の配置に合わせてイグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に位置するため、底面１６ａの上流側の端部に配設されている。
【００６３】
なお、ここでは着火燃料噴射器１７を１つ設けた例を示しているが、これに限定するものではく、複数の着火燃料噴射器１７を上流側端面１６ｂに設けて、上流側端面１６ｂの幅方向に一列に配置してもよい。
【００６４】
本超音速燃焼器６１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００６５】
以上のように、本実施の形態例５の超音速燃焼器６１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂに設置されていることを特徴としているため、噴射された着火燃料（着火燃料の燃焼領域）が保炎用キャビティ１６の上流から下流へ保炎用キャビティ１６全体に亘って流れる。このため、保炎用キャビティ１６内の伝熱面積が大きくなって保炎用キャビティ１６の壁面（底面１６ａ，上流側端面１６ｂ，下流側端面１６ｃ等）の温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００６６】
＜実施の形態例６＞
図６（ａ）及び図６（ｂ）に基づき、本発明の実施の形態例６に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００６７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施の形態例６の超音速燃焼器７１では、保炎用キャビティ１６に複数（図示例では３つ）の着火燃料噴射器１７が設置されている。
【００６８】
そして、保炎用キャビティ１６の幅方向中央部に位置する（図示例では１つの）着火燃料噴射器１７は、上流側端面１６ｂに設置されており、ノズル１７ｂが空気流通方向に向けられている。従って、この幅方向中央部の着火燃料噴射器１７は、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。一方、保炎用キャビティ１６の幅方向両側部に位置する（図示例では２つの）着火燃料噴射器１７は、底面１６ａに設置されており、底面１６ａの幅方向に一列に配置されている。この幅方向両側部の着火燃料噴射器１７は、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１７と同様に着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向（又は空気流通方向に対して斜めの方向）に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。
【００６９】
イグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の数に合わせて底面１６ａに複数（図示例では３つ）設けられており、これらのスパークプラグ１８がそれぞれ、各着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に配置されている。
【００７０】
なお、この場合にも、上記実施の形態例５と同様に上流側端面１６ｂを空気流通方向に対して傾斜させ、この傾斜した上流側端面１６ｂに着火燃料噴射器１７を設置してもよい。また、底面１６ａに設けた着火燃料噴射器１７については、上記実施の形態例３と同様に底面１６ａの中央部よりも上流側に配置してもよい。
【００７１】
本超音速燃焼器７１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００７２】
以上のように、本実施の形態例６の超音速燃焼器７１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｂと、保炎用キャビティ１６の底面１６ａとに設置されていることを特徴としているため、保炎用キャビティ１６内の伝熱面積がより大きくなって、より確実に保炎用キャビティ１６の壁面（底面１６ａ，上流側端面１６ｂ，下流側端面１６ｃ等）の温度が全体的に上がり、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。
【００７３】
＜実施の形態例７＞
図７（ａ）〜図７（ｃ）に基づき、本発明の実施の形態例７に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００７４】
図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、本実施の形態例７の超音速燃焼器８１では、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに複数（図示例では３つ）の着火燃料噴射器１７が設けられ、底面１６ａの幅方向に一列に配置されている。そして、底面１６ａの中央部には凹部１６ｇが形成されており、この凹部１６ｇの底面１６ｈに一部の着火燃料噴射器１７を設置することによって、着火燃料噴射器１７の深さを変えている。
【００７５】
詳述すると、図示例では、底面１６ａの幅方向中央部に位置する（図示例では１つの）着火燃料噴射器１７が、凹部１６ｇの底面１６ｈに設けられている。一方、底面１６ａの幅方向両側部（図示例では２つの）に位置する着火燃料噴射器１７は、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに設置されている。従って、前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７と前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７は、保炎用キャビティ１６の深さ方向における噴射口１７ａの位置（噴射口１７ａの深さ）が異なっている。
【００７６】
前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７は、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向（又は空気流通方向に対して斜めの方向）に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。同様に、前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７も、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向（又は空気流通方向に対して斜めの方向）に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。しかし、前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７と前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７では噴射口１７ａの深さが異なることから、着火燃料の噴射圧が同じであっても、貫通高さに差が生じる。このため、図中にドットで表したように保炎用キャビティ１６内の深さ方向において、それぞれの着火燃料噴射器１７から噴射された着火燃料の存在する位置が異なる。
【００７７】
イグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の数に合わせて保炎用キャビティ１６の底面１６ａや凹部１６ｇの底面１６ｈに複数（図示例では３つ）設けられており、これらのスパークプラグ１８がそれぞれ、各着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に配置されている。
【００７８】
なお、この場合にも、上記実施の形態例３と同様に前記幅方向中央部及び前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７を、底面１６ａの中央部よりも上流側に配設するようにしてもよい。また、上記実施の形態例６と同様に上流側端面１６ｂに設ける着火燃料噴射器１７と、保炎用キャビティ１６の底面１６ａや凹部１６ｇの底面１６ｈに設ける着火燃料噴射器１７とを組み合わせてもよい。
【００７９】
本超音速燃焼器８１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００８０】
以上のように、本実施の形態例７の超音速燃焼器８１によれば、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに形成された凹部１６ｇを有し、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の底面１６ａと凹部１６ｇの底面１６ｈとに設置されていることを特徴としているため、着火燃料の噴射圧が同じであっても、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに設置された着火燃料噴射器１７と凹部１６ｇの底面１６ｈに設置された着火燃料噴射器１７とでは、噴射する着火燃料の貫通力（噴射流速）に差が生じる。このため、着火燃料の噴射領域にバラエティを持たせることができ、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。即ち、着火燃料の貫通高さが大き過ぎると主燃料の流れを突き抜けて保炎できない場合があり、貫通高さが低いと主燃料の流れに達せず着火できない場合があるが、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせておけば、より確実に保炎することが可能になる。
【００８１】
＜実施の形態例８＞
図８（ａ）〜図８（ｃ）に基づき、本発明の実施の形態例８に係る超音速燃焼器について説明する。なお、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３（図１（ａ）〜図１（ｃ））と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００８２】
図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、本実施の形態例８の超音速燃焼器８１では、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに複数（図示例では３つ）の着火燃料噴射器１７が設けられ、底面１６ａの幅方向に一列に配置されている。イグナイタのスパークプラグ１８も、着火燃料噴射器１７の数に合わせて底面１６ａに複数（図示例では３つ）設けられており、これらのスパークプラグ１８がそれぞれ、各着火燃料噴射器１７の噴射口１７ａの近傍に配置されている。
【００８３】
複数の着火燃料噴射器１７は、水素供給ライン９２及び水素供給ライン９２から分岐した水素供給ライン９２ａ，９２ｂ，９２ｃを介して水素タンク（水素が貯留されているタンク）９４に接続され、酸素供給ライン９３及び酸素供給ライン９３から分岐した酸素供給ライン９３ａ，９３ｂ，９３ｃを介して酸素タンク（液体酸素が貯留されているタンク）９５に接続されている。水素供給ライン９２ａ，９２ｂ，９２ｃには、噴射圧調整手段としての圧力調整弁９６ａ，９６ｂ，９６ｃがそれぞれ設けられており、酸素供給ライン９３ａ，９３ｂ，９３ｃには、噴射圧調整手段としての圧力調整弁９７ａ，９７ｂ，９７ｃがそれぞれ設けられている。従って、水素タンク９４の水素は圧力調整弁９６ａ，９６ｂ，９６ｃで個別に圧力調整されて各着火燃料噴射器１７へ供給され、酸素タンク９５の酸素は圧力調整弁９７ａ，９７ｂ，９７ｃで個別に圧力調整されて各着火燃料噴射器１７へ供給される。従って、これらの圧力調整弁９６ａ，９６ｂ，９６ｃ及び圧力調整弁９７ａ，９７ｂ，９７ｃにより、複数の着火燃料噴射器１７の噴射圧が個別に調整される。
【００８４】
そして、図示例では、底面１６ａの幅方向中央部に位置する（図示例では１つの）着火燃料噴射器１７に接続されている圧力調整弁９６ｂ，９７ｂが、底面１６ａの幅方向両側部に位置する（図示例では２つの）着火燃料噴射器１７に接続されている圧力調整弁９６ａ，９６ｃ，９７ａ，９７ｃに比べて、弁開度が絞られている。このため、前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７に供給される酸素は前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７に供給される酸素よりも減圧され、前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７に供給される水素は前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７に供給される水素よりも減圧される。
【００８５】
前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７は、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向（又は空気流通方向に対して斜めの方向）に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。同様に、前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７も、着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから空気流通方向（又は空気流通方向に対して斜めの方向）に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。しかし、前記幅方向中央部の着火燃料噴射器１７と前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７では、圧力調整弁９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９７ａ，９７ｂ，９７ｃによって着火燃料の噴射圧が異なるように調整されているため、貫通力（噴射流速）に差が生じる。このため、図中にドットで表したように保炎用キャビティ１６内の深さ方向において、それぞれの着火燃料噴射器１７から噴射された着火燃料の存在する位置が異なる。
【００８６】
なお、この場合にも、上記実施の形態例３と同様に前記幅方向中央部及び前記幅方向両側部の着火燃料噴射器１７を、底面１６ａの中央部ｃよりも上流側に配設するようにしてもよい。また、上記実施の形態例６と同様に上流側端面１６ｂに設ける着火燃料噴射器１７と、底面１６ａに設ける着火燃料噴射器１７とを組み合わせてもよい。
【００８７】
本超音速燃焼器９１のその他の構成については、上記実施の形態例１の着火燃料噴射器１３と同様である。
【００８８】
以上のように、本実施の形態例８の超音速燃焼器９１によれば、着火燃料噴射器１７が、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに複数設置されており、これら複数の着火燃料噴射器１７のうちの一部の着火燃料噴射器１７の噴射圧とその他の着火燃料噴射器１７の噴射圧とを異なる圧力に調整する圧力調整弁９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９７ａ，９７ｂ，９７ｃ（噴射圧調整手段）を備えたことを特徴としているため、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせることができ、その結果として、より確実に主燃料燃焼への移行及び保炎を行なうことが可能になる。即ち、着火燃料の貫通力（噴射流速）が大き過ぎると主燃料の流れを突き抜けて保炎できない場合があり、貫通力が低いと主燃料の流れに達せず着火できない場合があるが、着火燃料の貫通力（噴射流速）にバラエティを持たせておけば、より確実に保炎することが可能になる。
【００８９】
なお、本発明の超音速燃焼器は、図１０（ｂ）に例示したような２つの空気流路を有する航空エンジンだけでなく、空気流路が１つの航空エンジンや空気流路が３つ以上の航空エンジンなどにも適用することができる。
【００９０】
また、本発明の超音速燃焼器に用いる着火燃料には、水素に限らず、主燃料（炭化水素系燃料）に比べて着火性の良いものを用いればよく、例えばシランなどを用いた着火燃料（シラン＋酸素など）でもよい。
【００９１】
更に、本発明の超音速燃焼器に用いる着火燃料としては、気体燃料や液体燃料に限定するものではなく、固体燃料であってもよい。固体燃料も主燃料（炭化水素系燃料）に比べて着火性が良い。この場合、図示は省略するが、固体燃料を、保炎用キャビティ１６の底面１６ａや上流側端面１６ｂに１つ又は複数設ければよい。そして、保炎用キャビティ１６に酸素を供給し、固体燃料の近傍に設けたイグナイタのスパークプラグ１８で固体燃料に着火すれがよい。
即ち、この場合には保炎用キャビティ１６と、保炎用キャビティ１６内に着火燃料として少なくとも１つ設けられた固体燃料と、前記固体燃料を着火するスパークプラグ１８（着火燃料着火手段）と、保炎用キャビティ１６の上流側で、空気流路１５内に主燃料（炭化水素系燃料）を噴射する主燃料噴射器２１（主燃料噴射手段）とを備えたことを特徴としたものになる。
従って、着火燃料噴射器１７を用いた場合と同様の効果が得られる。即ち、主燃料噴射器２１の設置位置（主燃料の噴射位置）の下流側に保炎用キャビティ１６が設けられているため、保炎用キャビティ１６で固体燃料（着火燃料）を燃焼させた後に主燃料を噴射させれば、空気流路１５の空気流れとともに下流側に流れる主燃料に対して保炎用キャビティ１６の開口部１６ｆで固体燃料（着火燃料）の発熱量が供給（伝達）されることになり、また、主燃料の一部が保炎用キャビティ内に停滞し易い。このため、保炎用キャビティ１６で燃焼している固体燃料（着火燃料）の発熱量が主燃料へ供給（伝達）され易く、固体燃料（着火燃料）による燃焼から主燃料による燃焼へスムーズに移行させることが可能である。従って、炭化水素系燃料を主燃料として用いても、着火及び保炎を確実に行うことができるため、着火燃料（水素＋酸素）に要するタンクの容量や重量及びコストを低減することができる。
【００９２】
また、上記実施の形態例１〜８の超音速燃焼器１３，３１，４１，５１，６１，７１，８１は空気流路１５や保炎用キャビティ１６の横断面形状が矩形状であるが、必ずしもこれに限定するものではなく、本発明は、例えば図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すような横断面形状が円弧状の空気流路１０２を有する超音速燃焼器１０１にも適当することができる。この場合には空気流路１０２の底面１０２ａを窪ませることにより、横断面形状が円弧状の保炎用キャビティ１０３を形成すればよい。そして、この場合にも、上記実施の形態例１〜８と同様に、保炎用キャビティ１０３の底面１０３ａや上流側端面１０３ｂに１つ又は複数の着火燃料噴射器１７を設け、保炎用キャビティ１０３の上流側の空気流路１０２の底面１０２ａに１つ又は複数の主燃料噴射器２１を設ければよい。また、下流側端面１０３ｃは空気流路１０２の空気流通方向に対して傾斜させる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は極超音速で飛行する飛翔体の外気吸入式航空エンジンに設けられる超音速燃焼器に関するものであり、水素などを着火燃料として用い、炭化水素系燃料を超音速燃焼器の主燃料として用いる場合に適用して有用なものである。
【符号の説明】
【００９４】
１１  航空エンジン
１２  外気導入部
１３  超音速燃焼器
１４  拡大ノズル部
１５  空気流路
１５ａ  底面
１６  保炎用キャビティ
１６ａ  底面
１６ｂ  上流側端面
１６ｃ  下流側端面
１６ｆ  開口部
１６ｇ  凹部
１６ｈ  底面
１７  着火燃料噴射器
１７ａ  噴射口
１７ｂ  ノズル
１８  スパークプラグ
２０  保炎域
２１  主燃料噴射器
２１ａ  噴射口
２１ｂ  ノズル
３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１  超音速燃焼器
９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ  水素供給ライン
９３，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ  酸素供給ライン
９４  水素タンク
９５  酸素タンク
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９７ａ，９７ｂ，９７ｃ  圧力調整弁
１０１  超音速燃焼器
１０２  空気流路
１０２ａ  底面
１０３  保炎用キャビティ
１０３ａ  底面
１０３ｂ  上流側端面
１０３ｃ  下流側端面
【図１】
0005529650.tif 000003
【図２】
0005529650.tif 000004
【図３】
0005529650.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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