(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と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする超音速燃焼器の着火方法。
【請求項２】
空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段と、前記保炎用キャビティ内のキャビティ温度を計測するキャビティ温度計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする超音速燃焼器の着火方法。
【請求項３】
空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記噴射口の下流側の計測点及び前記噴射口の間の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする超音速燃焼器の着火方法。
【請求項４】
空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記複数の噴射口の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、前記着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により再度着火させることを特徴とする超音速燃焼器の着火方法。
【請求項５】
空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする超音速燃焼器の着火制御装置。
【請求項６】
空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段と、前記保炎用キャビティ内のキャビティ温度を計測するキャビティ温度計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする超音速燃焼器の着火制御装置。
【請求項７】
空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記噴射口の下流側の計測点及び前記噴射口の間の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする超音速燃焼器の着火制御装置。
【請求項８】
空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記複数の噴射口の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、前記着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により再度着火させるように制御することを特徴とする超音速燃焼器の着火制御装置。
【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の着火方法及び着火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極超音速（例えば、Ｍａ＝３〜６）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１４（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１４（ｂ）には前記航空エンジンの概要を例示する。図１４（ａ）に示すように、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１４（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（マッハ数Ｍａ＞１：例えばＭａ＝３〜６）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やその着火制御装置など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２００９−０３６１９７号
【特許文献２】特許第２８７３０１３号公報
【特許文献３】特開平８−３３４２１３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極めて小さいため、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、炭化水素系燃料だけでは着火や保炎が困難である。
【０００９】
そこで、本発明者等は、水素などの着火性の良いものを着火燃料として用い、炭化水素系燃料を主燃料として用いることがきる構造の超音速燃焼器を、現在、開発している。この超音速燃焼器は、空気流路の途中に前記空気流路のて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水素などの着火燃料を噴射する着火燃料噴射手段（着火燃料噴射器）と、前記着火燃料噴射器から噴射された着火燃料を着火する着火燃料着火手段（イグナイタのスパークプラグ）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（炭化水素系燃料）を噴射する主燃料噴射手段（主燃料噴射器）とを備えたことを特徴とするものである（図１等を参照：詳細後述）。
【００１０】
そして、かかる構成の超音速燃焼器においては、水素などの着火燃料に要する燃料タンクの容量や重量及びコストをできりるだけ低減するために着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行をできるだけ早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量をできだけ少なくすることが必要である。
【００１１】
従って本発明は上記の事情に鑑み、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる超音速燃焼器の着火方法及び着火制御装置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】
【００１２】
上記課題を解決する第１発明の超音速燃焼器の着火方法は、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする。
【００１３】
また、第２発明の超音速燃焼器の着火方法は、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段と、前記保炎用キャビティ内のキャビティ温度を計測するキャビティ温度計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする。
【００１４】
また、第３発明の超音速燃焼器の着火方法は、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記噴射口の下流側の計測点及び前記噴射口の間の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴とする。
【００１５】
また、第４発明の超音速燃焼器の着火方法は、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記複数の噴射口の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、前記着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により再度着火させることを特徴とする。
【００１６】
また、第５発明の超音速燃焼器の着火制御装置は、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする。
【００１７】
また、第６発明の超音速燃焼器の着火制御装置は、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段と、前記保炎用キャビティ内のキャビティ温度を計測するキャビティ温度計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値を補正し、
前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする。
【００１８】
また、第７発明の超音速燃焼器の着火制御装置は、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記噴射口の下流側の計測点及び前記噴射口の間の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止するように制御することを特徴とする。
【００１９】
また、第８発明の超音速燃焼器の着火制御装置は、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記複数の噴射口の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火制御装置であって、
前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止し、
前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、前記着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により再度着火させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明の超音速燃焼器の着火方法又は第５発明の超音速燃焼器の着火制御装置によれば、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法又は着火制御装置であって、前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
【００２１】
第２発明の超音速燃焼器の着火方法又は第６発明の超音速燃焼器の着火制御装置によれば、空気が超音速で流れる空気流路と、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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計測手段と、前記保炎用キャビティ内のキャビティ温度を計測するキャビティ温度計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法又は着火制御装置であって、前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値を補正し、前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、前記キャビティ温度計測手段によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値を補正し、前記キャビティ圧力計測手段によるキャビティ圧力計測値が、前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、例えば本超音速燃焼器が装備された航空エンジンを搭載している飛翔体の飛行高度が大きく変化したとしても、この高度変化に影響されるこのなく、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
【００２２】
第３発明の超音速燃焼器の着火方法又は第７発明の超音速燃焼器の着火制御装置によれば、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記噴射口の下流側の計測点及び前記噴射口の間の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法又は着火制御装置であって、前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値と前記噴射口の間の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
しかも、噴射口の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値と噴射口の間の下流側の計測点におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に主燃料噴射手段による空気流路内への主燃料の噴射を開始することにより、保炎用キャビティ内全体の圧力が上昇にした状態、即ち保炎用キャビティ内で均一な着火燃料燃焼を行なわれて保炎用キャビティの壁面温度が均一に上昇している状態で主燃料の噴射を開始することになるため、主燃料の着火及び保炎を、より確実に行うことができる。
【００２３】
第４発明の超音速燃焼器の着火方法又は第８発明の超音速燃焼器の着火制御装置によれば、空気が超音速で流れる空気流路と、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の底面又は上流側端面に前記底面又は前記上流側端面の幅方向に配置された複数の噴射口から前記保炎用キャビティ内へ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、前記保炎用キャビティ内のキャビティ圧力を、前記複数の噴射口の下流側の計測点で計測するキャビティ圧力計測手段とを備えた超音速燃焼器の着火方法又は着火制御装置であって、前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により着火させ、前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記主燃料噴射手段による前記空気流路内への主燃料の噴射を開始し、前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、前記主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値以上になったと判定した後に前記着火燃料噴射手段による前記保炎用キャビティ内への着火燃料の噴射を停止し、前記キャビティ圧力計測手段による前記噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、前記着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を前記着火燃料着火手段により再度着火させることを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
しかも、噴射口の下流側の計測点のキャビティ圧力計測値の何れかが、着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値よりも低下したと判定したとき、当該計測点の上流側の噴射口から再度前記着火燃料噴射手段により噴射させて、この噴射された着火燃料を着火燃料着火手段により再度着火させるため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼（定常燃焼）へ移行後に主燃料燃焼の吹き消えが生じたとしても、早急に主燃料の再着火を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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及び本発明の実施の形態例１に係る着火制御装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態例１に係る着火制御装置における着火制御の内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態例１に係る着火制御装置における着火制御の内容を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態例２に係る超音速燃焼器の縦断面図及び着火制御装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態例２に係る着火制御装置における着火制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】キャビティ温度に応じたキャビティ圧力閾値の変化（補正値）を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態例３に係る超音速燃焼器の縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態例３に係る超音速燃焼器の平面図（図７のＡ−Ａ線矢視図）及び着火制御装置の制御ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態例３に係る着火制御装置における着火制御の内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態例４に係る超音速燃焼器の縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態例４に係る超音速燃焼器の平面図（図１０のＢ−Ｂ線矢視図）及び着火制御装置の制御ブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態例４に係る着火制御装置における着火制御の内容を示すフローチャートである。
【図１３】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Ｃ−Ｃ線矢視図）である。
【図１４】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜実施の形態例１＞
図１（ａ），図１（ｂ），図２及び図３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。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、極超音速で飛行する飛翔体（図１４（ａ）参照）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、この航空エンジン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における空気流路１５で超音速（マッハ数Ｍａ＞１：例えばＭａ＝１〜３）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。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）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。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。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。なお、着火燃料噴射器１７は、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに限らず、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｃに設置にしてもよい。
【００２９】
着火燃料噴射器１７は水素供給ライン３６を介して水素タンク（水素が貯留されているタンク）３７に接続され、且つ、酸素供給ライン３８を介して酸素タンク（液体酸素が貯留されているタンク）３９にも接続されており、水素タンク３７から供給される水素と酸素タンク３９から供給される酸素とを混合し、この水素と酸素とを混合して成る着火燃料（水素＋酸素）を噴射口１７ａから、空気流路１５の空気流通方向（以下、単に空気流通方向と称する）に対して法線方向（空気流通方向と直交する方向）又は斜め方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。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（以下、単に下流側と称する）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１９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。
【００３０】
一方、保炎用キャビティ１６よりも空気流通方向の上流側（以下、単に上流側と称する）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。
【００３１】
主燃料噴射器２１は主燃料供給ライン３３を介して主燃料タンク（主燃料である炭化水素系燃料が貯留されているタンク）３４に接続されており、この主燃料タンク３４から供給される主燃料（炭化水素系燃料）を噴射口２１ａから、空気流通方向に対して斜め方向に又は法線方向に向かって、空気流路１５内へ噴射する。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ことができる。
【００３２】
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１６ｂ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。
【００３３】
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１６ｂ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。
【００３４】
保炎用キャビティ１６の底面１６ａには、キャビティ圧力計測手段としてのキャビティ圧力計３１が設置されている。キャビティ圧力計３１では、保炎用キャビティ１６内の圧力（以下、キャビティ圧力と称する）を計測し、このキャビティ圧力の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。
【００３５】
そして、着火制御装置３２では、キャビティ圧力計３１で計測したキャビティ圧力に基づいて、着火燃料噴射器１７及び主燃料噴射器２１に対する燃料噴射制御と、イグナイタの給電装置１９に対する給電制御とを行うことにより、着火燃料噴射器１３の着火制御（スクラムジェット制御）を行う。以下、この着火制御装置３２における制御内容を、図１（ａ），図１（ｂ）及び図２，図３に基づいて具体的に説明する。なお、図２のフローチャートにおける各ステップにはＳ１〜Ｓ１１の符号を付した。
【００３６】
まず、ステップＳ１において着火制御（スクラムジェット制御）を開始する。超音速燃焼器１３は、航空エンジン１１を搭載している飛翔体（図１２（ａ）参照）の飛行速度が超音速になって、超音速燃焼器１３の保炎用キャビティ１６部の空気流路１５（燃焼領域）で空気の流速が超音速（Ｍａ＞１）になってから、始動（超音速燃焼を開始）するものである。例えば、飛翔体がロケットに搭載され、このロケットの飛行速度が超音速になることによって飛翔体の飛行速度が超音速になった後、超音速燃焼器１３の超音速燃焼を開始させて航空エンジン１１の推力を発生させることにより、前記飛翔体を前記ロケットから切り離して超音速で単独飛行させる。
【００３７】
このため、超音速燃焼器１３の着火制御を開始するには、保炎用キャビティ１６部における空気流路１５の空気流速（以下、キャビティ部空気流速と称する）が超音速になったか否かを判断する必要がある。これに対して保炎用キャビティ１６では、図３に例示するように時刻Ｔ１から飛翔体の速度が増加して、キャビティ部空気流速が亜音速から超音速へと増加するにしたがってキャビティ圧力が低下していく。従って、キャビティ圧力からキャビティ部空気流速を推定することができる。
【００３８】
そこでステップＳ１では、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値と着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とを比較して、キャビティ圧力測定値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定し、キャビティ圧力測定値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したときにキャビティ部空気流速が目標の超音速（Ｍａ＞１：例えばＭａ＝３）になったと推定して、着火制御を開始する。
【００３９】
次にステップＳ２では、着火燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７へ供給される水素と酸素を混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７から保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【００４０】
続いてステップＳ３では、着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８への給電を行って、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を着火（燃焼）させる。この着火燃料燃焼によってキャビティ圧力が上昇する。
【００４１】
図３の例では、時刻Ｔ２おいてキャビティ圧力計測値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下であると判定し、時刻Ｔ３において着火燃料噴射及び着火燃料燃焼を開始している。この例では、時刻Ｔ２でキャビティ圧力計測値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下であると判定した後、更に飛翔体の単独飛行準備指令の有無を判定し、時刻Ｔ３で単独飛行準備指令が有ったと判定してから、着火燃料噴射及び着火燃料燃焼を開始している。なお、これに限定するものではなく、着火燃料噴射及び着火燃料燃焼の開始は、キャビティ圧力計測値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下であると判定して直ぐの時点でもよく、キャビティ圧力計測値が着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下であると判定後、更に単独飛行準備指令以外の条件が成立した時点でもよい。
【００４２】
次に、ステップＳ４では、着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値と主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とを比較して、着火燃料燃焼によって上昇するキャビティ圧力の計測値が、着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１よりも高く設定されている主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていない（キャビティ圧力計測値＜主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２）と判定（Ｎｏ）した場合には、ステップＳ３に戻って再度、着火スパーク設定を行なう。このときステップＳ３では、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８への供給電力（点火エネルギー）を増加して、再度スパークプラグ１８をスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７から噴射されている着火燃料を着火させる。即ち、キャビティ圧力計測値が第２キャビティ圧力閾Ｐ２値以上になるまで、点火エネルギーを増加させながら、スパークを繰り返す。
或いは、ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定したとき、図２中に一点鎖線で示すようにステップＳ２に戻って再度、着火燃料噴射を行なうようにしてもよい。このときステップＳ２では燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７から保炎用キャビティ１６内へ噴射する着火燃料（水素＋酸素）の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になるまで、着火燃料噴射流量を増加させる。
なお、上記の点火エネルギーの増加制御と着火燃料噴射流量の増加制御の両方を実施するようにしてもよい。
【００４４】
一方、ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ている（キャビティ圧力計測値≧主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２）と判定（Ｙｅｓ）した場合には、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、主燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、主燃料タンク３４から主燃料噴射器２１へ供給される主燃料（炭化水素系燃料）を、主燃料噴射器２１から空気流路１５内へ噴射させる。その結果、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て、保炎用キャビティ１６の開口部１６ｂで着火燃料の発熱量を供給（伝達）して着火することにより、主燃料が燃焼する。この主燃料燃焼によってキャビティ圧力が更に上昇する。
【００４５】
図３の例では、時刻Ｔ４においてキャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定し、時刻Ｔ５において主燃料噴射及び主燃料燃焼を開始している。この例では、時刻Ｔ４でキャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定した後、更に飛翔体の単独飛行開始指令の有無を判定し、時刻Ｔ５で単独飛行開始指令が有ったと判定してから、主燃料噴射及び主燃料燃焼燃焼を開始している。なお、これに限定するものではなく、主燃料噴射及び主燃料燃焼の開始は、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定して直ぐの時点でもよく、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定後、更に単独飛行開始指令以外の条件が成立した時点でもよい。
【００４６】
次に、ステップＳ６では、主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値と着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３と比較して、着火燃料燃焼によって上昇するキャビティ圧力の計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも高く設定されている着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていない（キャビティ圧力計測値＜着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３）と判定（Ｎｏ）した場合には、ステップＳ５に戻って再度、主燃料噴射を行う。このときステップＳ５では、燃料噴射制御により、主燃料噴射器２１から空気流路１５内へ噴射する主燃料の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力計測値が第３キャビティ圧力閾Ｐ３値以上になるまで、主燃料噴射流量を増加させる。
【００４８】
一方、ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ている（キャビティ圧力計測値≧着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３）と判定（Ｙｅｓ）した場合には、ステップＳ７へ進む。
ステップＳ７では、着火燃料噴射を停止する。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７から空気流路１５内への着火燃料の噴射を停止させる。
【００４９】
そしてステップＳ８では、定常燃焼を行なう。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７の着火燃料噴射は停止させたままとし、主燃料噴射器２１から空気流路１５内への主燃料噴射のみを実施させることにより、主燃料のみの燃焼である定常燃焼へと移行させる。
【００５０】
図３の例では、時刻Ｔ６においてキャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定し、時刻Ｔ７において着火燃料噴射を停止することにより、定常燃焼への移行している。この例では、時刻Ｔ６でキャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した後、更に所定時間が経過した時刻Ｔ７において着火燃料噴射を停止している。これは着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を、より確実に行うためである。前記所定時間の具体的な値については、保炎用キャビティ１６の壁面温度の上昇などを考慮して、試験や数値計算などにより適宜設定すればよい。なお、これに限定するものではなく、キャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定して直ぐに着火燃料噴射を停止するようにしてもよい。
【００５１】
次に、ステップＳ９では、主燃料燃焼の吹き消え（ブロウオフ）によってキャビティ圧力が低下したか否かを判定する。即ち、主燃料燃焼（定常燃焼）へ移行後に主燃料燃焼が吹き消えてしまった場合には、キャビティ圧力が低下する。そこでキャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値と着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３と比較して、キャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下（キャビティ圧力計測値＜着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３）したか否かを判定する。
【００５２】
ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていない（キャビティ圧力計測値≧着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３）と判定（Ｎｏ）した場合には、ステップＳ８へ戻る。
【００５３】
一方、ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じた（キャビティ圧力計測値＜着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３）と判定（Ｙｅｓ）した場合には、ステップＳ１０へ進む。
ステップＳ１０では、再度、着火燃料噴射を行う。即ち、水素タンク３７と酸素タンク３９にはそれぞれ水素と酸素が残存しているため、燃料噴射制御により、再度、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７へ供給される水素と酸素とを混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７から保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【００５４】
続いてステップＳ１１では、再度、着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８への給電を行って、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から再度噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。そして、この着火燃料燃焼の発熱量が主燃料に供給（伝達）されて、再度主燃料が着火されて燃焼すると、この主燃料燃焼によって再度キャビティ圧力が上昇する。ステップＳ１１を実施後はステップＳ６へ戻る。
【００５５】
なお、各キャビティ圧力閾値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の具体的な値については、試験や数値計算などにより適宜設定すればよい。
【００５６】
以上のように、本実施の形態例１における超音速燃焼器１３の着火制御装置３２によれば、空気が超音速で流れる空気流路１５と、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（給電装置１９）と、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５内に主燃料を噴射する主燃料噴射器２１と、保炎用キャビティ１６内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計３１とを備えた超音速燃焼器１３の着火制御装置３２であって、着火燃料噴射器１７による保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８により着火させ、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったと判定した後に主燃料噴射器２１による空気流路１５内への主燃料の噴射を開始し、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値が、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったと判定した後に着火燃料噴射器１７による保炎用キャビティ１３内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
【００５７】
＜実施の形態例２＞
図４〜図６に基づき、本発明の実施の形態例２に係る超音速燃焼器の着火制御装置について説明する。なお、上記実施の形態例１（図１（ａ），図１（ｂ），図２，図３）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。
【００５８】
航空エンジン１１は外気導入部１２から着火燃料噴射器１３へ外気を導入するが（図１（ａ）参照）、通常、大気温度ｔは高度ｚに対してｔ＝ｔ０−０．００６５ｚ（ｔ０は高度０の大気温度）のように依存するため、飛翔体の飛行高度が上昇すると、大気温度が低下して大気圧力も低下し、これに伴って超音速燃焼器１３の保炎用キャビティ１６内の温度（以下、これをキャビティ温度と称する）やキャビティ圧力も低下する。このため、より精度のよいキャビティ圧力の判定を行うには、キャビティ温度に応じてキャビティ圧力閾値Ｐ１〜Ｐ３を補正（即ちキャビティ温度が下がればキャビティ圧力閾値Ｐ１〜Ｐ３を下げ、キャビティ温度が上がればキャビティ圧力閾値Ｐ１〜Ｐ３を上げるように補正）することが望ましい。
【００５９】
このため、図４に示すように本実施の形態例２では、超音速燃焼器１３の保炎用キャビティ１６の底面１６ａにキャビティ圧力計測手段としてのキャビティ圧力計３１だけでなく、キャビティ温度計測手段としての熱電対などのキャビティ温度計４２も設置されている。キャビティ温度計４２では、キャビティ温度を計測し、このキャビティ温度の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。
【００６０】
本実施の形態例２における超音速燃焼器１３のその他の構成については、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３と同様である。
【００６１】
そして、本実施の形態例２の着火制御装置３２では、キャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に基づいてキャビティ圧力閾値Ｐ１〜Ｐ３を補正し、この補正後のキャビティ圧力閾値Ｐ１〜Ｐ３に基づいて着火制御を行う。この着火制御の内容を図４〜図６に基づいて詳述する。なお、図６のフローチャートにおける各ステップには図２と同様の符号Ｓ１〜Ｓ１１に加えて、Ｓ３−１，Ｓ５−１，Ｓ８−１の符号を付している。
【００６２】
そこで、ステップＳ１では、図３に示すようにキャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値とを比較して、キャビティ圧力測定値が補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。そして、キャビティ圧力測定値が補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、キャビティ部空気流速が超音速（Ｍａ＞１：例えばＭａ＝３）になったと推定して、着火制御を開始する。
【００６３】
同様に、ステップＳ３−１では、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２の設定（補正）を行う。即ち、図３に示すようにキャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正する。そして、次のステップＳ４では、この補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計測値とを比較して、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。
【００６４】
また、ステップＳ５−１では、着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定（補正）を行う。即ち、図３に示すようにキャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正する。そして、次のステップＳ６では、この補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計測値とを比較して、キャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定する。
【００６５】
また、ステップＳ８−１でも、着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定（補正）を行う。即ち、図３に示すようにキャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正する。そして、次のステップＳ９では、この補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計測値とを比較して、キャビティ圧力計測値が着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定する。
【００６６】
本着火制御装置３２のその他の制御内容については、上記実施の形態例１の着火制御装置３２の制御内容（図２，図３）と同様である。
【００６７】
以上のように、本実施の形態例２における超音速燃焼器１３の着火制御装置３２によれば、空気が超音速で流れる空気流路１５と、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（給電装置１９）と、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５内に主燃料を噴射する主燃料噴射器２１と、保炎用キャビティ１６内のキャビティ圧力を計測するキャビティ圧力計３１と、保炎用キャビティ１６内のキャビティ圧力を計測するキャビティ温度計４２とを備えた超音速燃焼器１３の着火制御装置３２であって、着火燃料噴射器１７による保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８により着火させ、キャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正し、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値が、補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったと判定した後に主燃料噴射器２１による空気流路１５内への主燃料の噴射を開始し、キャビティ温度計４２によるキャビティ温度計測値に応じて、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正し、キャビティ圧力計３１によるキャビティ圧力計測値が、補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったと判定した後に着火燃料噴射器１７による保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、例えば本超音速燃焼器１３が装備された航空エンジンを搭載している飛翔体の飛行高度が大きく変化したとしても、この高度変化に影響されるこのなく、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
【００６８】
＜実施の形態例３＞
図７〜図９に基づき、本発明の実施の形態例３に係る超音速燃焼器の着火制御装置について説明する。なお、上記実施の形態例１（図１（ａ），図１（ｂ），図２，図３）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。
【００６９】
図７及び図８に示すように、本実施の形態例３では、超音速燃焼器１３の保炎用キャビティ１６の底面１６ａに着火燃料噴射手段としての複数（図示例では３つ）の着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、着火燃料着火手段としての複数のイグナイタのスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが設置されている。着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、底面１６ａの幅方向に配設され、各着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの噴射口１７ａが前記幅方向に一列に配列されている。なお、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに限らず、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｃに設置にして、噴射口１７ａを上流側端面１６ｃの幅方向に一列に配列してもよい。
【００７０】
着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、水素供給ライン３６及びこの水素供給ライン３６から分岐された水素供給ライン３６ａ，３６ｂ，３６ｃを介して水素タンク３７に接続され、且つ、酸素供給ライン３８及びこの酸素供給ライン３８から分岐された酸素供給ライン３８ａ，３８ｂ，３８ｃを介して酸素タンク３９にも接続されている。スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの噴射口１７ａの近傍にそれぞれ配置されている。
【００７１】
着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、水素タンク３７から供給される水素と酸素タンク３９から供給される酸素とを混合し、この水素と酸素とを混合して成る着火燃料（水素＋酸素）をそれぞれの噴射口１７ａから、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）又は斜め方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ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１９からスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへ給電してスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料が着火される。
【００７２】
また、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５の底面１５ａには、主燃料噴射手段としての複数（図示例では５つ）の主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが設置されている。主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは、空気流路１５の幅方向に配設され、各主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅの噴射口２１ａが前記幅方向に一列に配列されている。主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは主燃料供給ライン３３及びこの主燃料供給ライン３３から分岐された主燃料供給ライン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅを介して主燃料タンク３４に接続されており、この主燃料タンク３４から供給される主燃料（炭化水素系燃料）をそれぞれの噴射口２１ａから、空気流通方向に対して斜め方向に又は法線方向に向かって、空気流路１５内へ噴射する。
【００７３】
主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ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１６ｂ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１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃからの着火燃料の噴射は停止して、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ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（保炎域２０）が行なわれる。
【００７４】
そして、保炎用キャビティ１６の底面１６ａには、キャビティ圧力計測手段としての複数（図示例では２つ）のキャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂと、キャビティ温度計測手段としての複数（図示例では２つ）の熱電対などのキャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂとが設置されている。キャビティ圧力計３１Ａ及びキャビティ温度計４２Ａの計測点３１Ａ−１，４２Ａ−１は、着火燃料噴射器１７Ｂの噴射口１７ａの下流側（底面１６ａの中央部）に配置されている。そして、キャビティ圧力計３１Ｂ及びキャビティ温度計４２Ｂの計測点３１Ｂ−１，４２Ｂ−１は、着火燃料噴射器１７Ｂの噴射口１７ａと着火燃料噴射器１７Ｃの噴射口１７ａの間の下流側に配置されている。キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂでは、それぞれの計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１でキャビティ圧力を計測し、これらのキャビティ圧力の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。また、キャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂでは、それぞれの計測点４２Ａ−１，４２Ｂ−１でキャビティ温度を計測し、これらのキャビティ温度の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。
【００７５】
本実施の形態例３における超音速燃焼器１３のその他の構成については、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３と同様である。
【００７６】
そして、着火制御装置３２では、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂで計測したキャビティ圧力及びキャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂで計測したキャビティ温度に基づいて、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ及び主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅに対する燃料噴射制御と、イグナイタの給電装置１９に対する給電制御とを行うことにより、着火燃料噴射器１３の着火制御（スクラムジェット制御）を行う。以下、この着火制御装置３２における制御内容を、図８及び図９に基づいて具体的に説明する。なお、図９のフローチャートにおける各ステップにはＳ１〜Ｓ３，Ｓ３−１，Ｓ４，Ｓ４−１，Ｓ４−２，Ｓ５，Ｓ５−１，Ｓ６〜Ｓ８，Ｓ８−１，Ｓ９〜Ｓ１１の符号を付した。
【００７７】
まず、ステップＳ１において着火制御（スクラムジェット制御）を開始する。即ち、上記実施の形態例２の場合と同様に、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正（図３参照）し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。また、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正（図３参照）し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。そして、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になり、且つ、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、キャビティ部空気流速が超音速（Ｍａ＞１：例えばＭａ＝３）になったと推定して、着火制御を開始する。
【００７８】
なお、これに限定するものではなく、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したときの何れか１つの判定結果に基づいて、着火制御を開始するようにしてもよい。
【００７９】
次にステップＳ２では、着火燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃへ供給される水素と酸素を混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【００８０】
続いてステップＳ３では、着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへの給電を行って、スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。この着火燃料燃焼によってキャビティ圧力が上昇する。
【００８１】
なお、タイムチャートなどについては上記実施の形態例１（図３）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００８２】
次に、ステップＳ３−１では、上記実施の形態例２と同様に主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２の設定（補正）を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）する。
【００８３】
そして、次のステップＳ４では、着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正した前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。
【００８４】
ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定した場合には、ステップＳ４−１へ進む。
【００８５】
ステップＳ４−１では、上記実施の形態例２と同様に主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）する。
【００８６】
そして、次のステップＳ４−２では、着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正した前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。
【００８７】
ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも低いと判定した場合、又は、ステップＳ４−２で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも低いと判定した場合には、ステップＳ３に戻って再度、着火スパーク設定を行なう。このときステップＳ３では、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへの供給電力（点火エネルギー）を増加して、再度スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射されている着火燃料を着火させる。即ち、キャビティ圧力計測値が第２キャビティ圧力閾Ｐ２値以上になるまで、点火エネルギーを増加させながら、スパークを繰り返す。
或いは、このステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定した場合、図９中に一点鎖線で示すようにステップＳ２に戻って再度、着火燃料噴射を行なうようにしてもよい。このときステップＳ２では燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射する着火燃料（水素＋酸素）の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になるまで、着火燃料噴射流量を増加させる。
なお、上記の点火エネルギーの増加制御と着火燃料噴射流量の増加制御の両方を実施するようにしてもよい。
【００８８】
一方、ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定し、且つ、ステップＳ４−２でも着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）、即ち、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定した場合には、ステップＳ５へ進む。
【００８９】
ステップＳ５では、主燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、主燃料タンク３４から主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅへ供給される主燃料（炭化水素系燃料）を、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内へ主燃料を噴射させる。その結果、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て、保炎用キャビティ１６の開口部１６ｂで着火燃料の発熱量を供給（伝達）して着火することにより、主燃料が燃焼する。この主燃料燃焼によってキャビティ圧力が更に上昇する。
【００９０】
次に、ステップＳ５−１では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）し、且つ、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【００９１】
次のステップＳ６では、主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定し、更にキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定する。
【００９２】
ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低いと判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低いと判定した場合には、ステップＳ５に戻って再度、主燃料噴射を行う。このときステップＳ５では、燃料噴射制御により、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内へ噴射する主燃料の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力測定値が第３キャビティ圧力閾Ｐ３値以上になるまで、主燃料噴射流量を増加させる。
【００９３】
一方、ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定し、且つ、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した場合には、ステップＳ７へ進む。
【００９４】
なお、これに限定するものではなく、ステップＳ６では、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上か否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上か否かの判定の何れか１つの判定のみを行なうようにしてもよい。
【００９５】
ステップＳ７では、着火燃料噴射を停止する。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから空気流路１５内への着火燃料の噴射を停止させる。
【００９６】
そしてステップＳ８では、定常燃焼を行なう。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの着火燃料噴射は停止させたままとし、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内への主燃料噴射のみを実施させることにより、主燃料のみの燃焼である定常燃焼へと移行させる。
【００９７】
次に、ステップＳ８−１では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）し、且つ、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【００９８】
次のステップＳ９では、主燃料燃焼の吹き消え（ブロウオフ）によってキャビティ圧力が低下したか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定し、更にキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定する。
【００９９】
ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定し、且つ、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上である判定した場合には、ステップＳ８へ戻る。
【０１００】
一方、ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じたと判定（Ｙｅｓ）した場合には、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定した場合には、ステップＳ１０へ進む。
【０１０１】
なお、これに限定するものではなく、ステップＳ９では、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かの判定の何れか１つの判定のみを行なうようにしてもよい。
【０１０２】
ステップＳ１０では、再度、着火燃料噴射を行う。即ち、水素タンク３７と酸素タンク３９にはそれぞれ水素と酸素が残存しているため、燃料噴射制御により、再度、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃへ供給される水素と酸素とを混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【０１０３】
続いてステップＳ１１では、再度、着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９からスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへの給電を行って、スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから再度噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。そして、この着火燃料燃焼の発熱量が主燃料に供給（伝達）されて、再度主燃料が着火されて燃焼すると、この主燃料燃焼によって再度キャビティ圧力が上昇する。ステップＳ１１を実施後はステップＳ６へ戻る。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態例３における超音速燃焼器１３の着火制御装置３２によれば、空気が超音速で流れる空気流路１５と、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の底面１６ａ又は上流側端面１６ｃに底面１６ａ又は上流側端面１６ｃの幅方向に配置された複数の噴射口１７ａから保炎用キャビティ１６内へ着火燃料を噴射する着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料を着火するスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ（給電装置１９）と、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５内に主燃料を噴射する主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅと、保炎用キャビティ１５内のキャビティ圧力を、噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１及び噴射口１７ａの間の下流側の計測点３１Ｂ−１で計測するキャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂとを備えた超音速燃焼器１３の着火制御装置３２であって、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによる保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにより着火させ、キャビティ圧力計３１Ａによる噴射口１７ａの下流側の計測点１３Ａ−１におけるキャビティ圧力計測値と噴射口１７ａの間の下流側の計測点３１Ｂ−１におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったと判定した後に主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅによる空気流路１５内への主燃料の噴射を開始し、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂによる噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１のキャビティ圧力計測値と噴射口１７ａの間の下流側の計測点３１Ｂ−１のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったと判定した後に着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによる保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を停止することを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
しかも、噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１におけるキャビティ圧力計測値と噴射口１７ａの間の下流側の計測点３１Ｂ−１におけるキャビティ圧力計測値が、全て主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったと判定した後に主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅによる空気流路１５内への主燃料の噴射を開始することにより、保炎用キャビティ１６内全体の圧力が上昇にした状態、即ち保炎用キャビティ１６内で均一な着火燃料燃焼を行なわれて保炎用キャビティ１６の壁面温度が均一に上昇している状態で主燃料の噴射を開始することになるため、主燃料の着火及び保炎を、より確実に行うことができる。
【０１０５】
＜実施の形態例４＞
図１０〜図１２に基づき、本発明の実施の形態例４に係る超音速燃焼器の着火制御装置について説明する。なお、上記実施の形態例１（図１（ａ），図１（ｂ），図２，図３）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。
【０１０６】
図１０及び図１１に示すように、本実施の形態例４では、超音速燃焼器１３の保炎用キャビティ１６の底面１６ａに着火燃料噴射手段としての複数（図示例では３つ）の着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、着火燃料着火手段としての複数のイグナイタのスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが設置されている。着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、底面１６ａの幅方向に配設され、各着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの噴射口１７ａが前記幅方向に一列に配列されている。なお、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、保炎用キャビティ１６の底面１６ａに限らず、保炎用キャビティ１６の上流側端面１６ｃに設置にして、噴射口１７ａを上流側端面１６ｃの幅方向に一列に配列してもよい。
【０１０７】
着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、水素供給ライン３６及びこの水素供給ライン３６から分岐された水素供給ライン３６ａ，３６ｂ，３６ｃを介して水素タンク３７に接続され、且つ、酸素供給ライン３８及びこの酸素供給ライン３８から分岐された酸素供給ライン３８ａ，３８ｂ，３８ｃを介して酸素タンク３９にも接続されている。スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの噴射口１７ａの近傍にそれぞれ配置されている。
【０１０８】
着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、水素タンク３７から供給される水素と酸素タンク３９から供給される酸素とを混合し、この水素と酸素とを混合して成る着火燃料（水素＋酸素）をそれぞれの噴射口１７ａから、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）又は斜め方向に向かって、保炎用キャビティ１６内へ噴射する。着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ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１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃからスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへそれぞれ給電してスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料が着火される。
【０１０９】
また、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５の底面１５ａには、主燃料噴射手段としての複数（図示例では５つ）の主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが設置されている。主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは、空気流路１５の幅方向に配設され、各主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅの噴射口２１ａが前記幅方向に一列に配列されている。主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは主燃料供給ライン３３及びこの主燃料供給ライン３３から分岐された主燃料供給ライン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅを介して主燃料タンク３４に接続されており、この主燃料タンク３４から供給される主燃料（炭化水素系燃料）をそれぞれの噴射口２１ａから、空気流通方向に対して斜め方向に又は法線方向に向かって、空気流路１５内へ噴射する。
【０１１０】
主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ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１６ｂ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１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃからの着火燃料の噴射は停止して、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ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（保炎域２０）が行なわれる。
【０１１１】
そして、保炎用キャビティ１６の底面１６ａには、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの個数に合わせて、キャビティ圧力計測手段としての複数（図示例では３つ）のキャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、キャビティ温度計測手段としての複数（図示例では３つ）の熱電対などのキャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂとが設置されている。キャビティ圧力計３１Ａ及びキャビティ温度計４２Ａの計測点３１Ａ−１，４２Ａ−１は、着火燃料噴射器１７Ａの噴射口１７ａの下流側に配置されている。キャビティ圧力計３１Ｂ及びキャビティ温度計４２Ｂの計測点３１Ｂ−１，４２Ｂ−１は、着火燃料噴射器１７Ｂの噴射口１７ａの下流側に配置されている。キャビティ圧力計３１Ｃ及びキャビティ温度計４２Ｃの計測点３１Ｃ−１，４２Ｃ−１は、着火燃料噴射器１７Ｃの噴射口１７ａの下流側に配置されている。キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃでは、それぞれの計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１でキャビティ圧力を計測し、これらのキャビティ圧力の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。また、キャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃでは、それぞれの計測点４２Ａ−１，４２Ｂ−１，４２Ｃ−１でキャビティ温度を計測し、これらのキャビティ温度の計測信号を着火制御装置３２へ出力する。
【０１１２】
本実施の形態例３における超音速燃焼器１３のその他の構成については、上記実施の形態例１の超音速燃焼器１３と同様である。
【０１１３】
そして、着火制御装置３２では、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃで計測したキャビティ圧力及びキャビティ温度計４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃで計測したキャビティ温度に基づいて、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ及び主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅに対する燃料噴射制御と、イグナイタの給電装置１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに対する給電制御とを行うことにより、着火燃料噴射器１３の着火制御（スクラムジェット制御）を行う。以下、この着火制御装置３２における制御内容を、図１１及び図１２に基づいて具体的に説明する。なお、図１２のフローチャートにおける各ステップにはＳ１〜Ｓ３，Ｓ３−１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ５−１，Ｓ６〜Ｓ８，Ｓ８−１，Ｓ９,Ｓ９−１〜Ｓ９−４，Ｓ１０−１〜Ｓ１０−３，Ｓ１１−１〜Ｓ１１−３の符号を付した。
【０１１４】
まず、ステップＳ１において着火制御（スクラムジェット制御）を開始する。即ち、上記実施の形態例２の場合と同様に、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正（図３参照）し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。また、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正（図３参照）し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。また、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１を補正（図３参照）し、この補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１とキャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったか否かを判定する。そして、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になり、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になり、且つ、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、キャビティ部空気流速が超音速（Ｍａ＞１：例えばＭａ＝３）になったと推定して、着火制御を開始する。
【０１１５】
なお、これに限定するものではなく、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力測定値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したとき、又は、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火制御開始用キャビティ圧力閾値Ｐ１以下になったと判定したときの何れか１つの判定結果に基づいて、着火制御を開始するようにしてもよい。
【０１１６】
次にステップＳ２では、着火燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃへ供給される水素と酸素を混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【０１１７】
続いてステップＳ３では、着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃからスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへの給電を行って、スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。この着火燃料燃焼によってキャビティ圧力が上昇する。
【０１１８】
なお、タイムチャートなどについては上記実施の形態例１（図３）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１９】
次に、ステップＳ３−１では、上記実施の形態例２と同様に主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２の設定（補正）を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）し、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）し、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）する。
【０１２０】
次のステップＳ４では、着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正した前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。また、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正した前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。また、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正した前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２とキャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったか否かを判定する。
【０１２１】
ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも低いと判定した場合、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも低いと判定した場合、又は、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２よりも低いと判定した場合には、ステップＳ３に戻って再度、着火スパーク設定を行なう。このときステップＳ３では、給電制御により、イグナイタの給電装置１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃからスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃへの供給電力（点火エネルギー）を増加して、再度スパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射されている着火燃料を着火させる。即ち、キャビティ圧力計測値が第２キャビティ圧力閾Ｐ２値以上になるまで、点火エネルギーを増加させながら、スパークを繰り返す。
或いは、このステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定した場合、図１２中に一点鎖線で示すようにステップＳ２に戻って再度、着火燃料噴射を行なうようにしてもよい。このときステップＳ２では燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射する着火燃料（水素＋酸素）の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力計測値が主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になるまで、着火燃料噴射流量を増加させる。
なお、上記の点火エネルギーの増加制御と着火燃料噴射流量の増加制御の両方を実施するようにしてもよい。
【０１２２】
ステップＳ４で着火燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定し、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定し、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値が前記補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上であると判定した場合には、ステップＳ５へ進む。
【０１２３】
なお、これに限定するものではなく、ステップＳ４では、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上か否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上か否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上か否かの判定の何れか１つの判定のみを行なうようにしてもよい。
【０１２４】
ステップＳ５では、主燃料噴射を行なう。即ち、燃料噴射制御により、主燃料タンク３４から主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅへ供給される主燃料（炭化水素系燃料）を、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内へ主燃料を噴射させる。その結果、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て、保炎用キャビティ１６の開口部１６ｂで着火燃料の発熱量を供給（伝達）して着火することにより、主燃料が燃焼する。この主燃料燃焼によってキャビティ圧力が更に上昇する。
【０１２５】
次に、ステップＳ５−１では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２を補正（図３参照）し、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）し、且つ、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【０１２６】
次のステップＳ６では、主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ているか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定し、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定し、且つ、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったか否かを判定する。
【０１２７】
ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低いと判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低いと判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低いと判定した場合には、ステップＳ５に戻って再度、主燃料噴射を行う。このときステップＳ５では、燃料噴射制御により、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内へ噴射する主燃料の噴射流量を増加させる。即ち、キャビティ圧力計測値が第３キャビティ圧力閾Ｐ３値以上になるまで、主燃料噴射流量を増加させる。
【０１２８】
一方、ステップＳ６で主燃料燃焼のキャビティ圧力を得ていると判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定し、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定し、且つ、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した場合には、ステップＳ７へ進む。
【０１２９】
なお、これに限定するものではなく、ステップＳ６では、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上か否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上か否かの判定、又は、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上か否かの判定の何れか１つの判定のみを行なうようにしてもよい。
【０１３０】
ステップＳ７では、着火燃料噴射を停止する。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから空気流路１５内への着火燃料の噴射を停止させる。
【０１３１】
ステップＳ８では、定常燃焼を行なう。即ち、燃料噴射制御により、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの着火燃料噴射は停止させたままとし、主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから空気流路１５内への主燃料噴射のみを実施させることにより、主燃料のみの燃焼である定常燃焼へと移行させる。
【０１３２】
次に、ステップＳ８−１では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【０１３３】
次のステップＳ９では、着火燃料噴射器１７Ａの下流側において、主燃料燃焼の吹き消え（ブロウオフ）によりキャビティ圧力が低下したか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定する。
【０１３４】
ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した場合には、ステップＳ９−１へ進む。
【０１３５】
ステップＳ９−１では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【０１３６】
次のステップＳ９−２では、着火燃料噴射器１７Ｂの下流側において、主燃料燃焼の吹き消えによりキャビティ圧力が低下したか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定する。
【０１３７】
ステップＳ９−２で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した場合には、ステップＳ９−３へ進む。
【０１３８】
ステップＳ９−３では、上記実施の形態例２と同様に着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３の設定を行なう。即ち、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３を補正（図３参照）する。
【０１３９】
次のステップＳ９−４では、着火燃料噴射器１７Ｃの下流側において、主燃料燃焼の吹き消えによりキャビティ圧力が低下したか否かを判定する。即ち、キャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３とキャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値とを比較して、このキャビティ圧力計測値が前記補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したか否かを判定する。
【０１４０】
ステップＳ９−４で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていないと判定（Ｎｏ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上であると判定した場合には、ステップＳ８へ戻る。つまり、ステップＳ９，Ｓ−２，Ｓ９−４の何れにおいても、主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じていないと判定した場合にはステップＳ８へ戻る。
【０１４１】
そして、ステップＳ９で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じたと判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ａによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ａによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定した場合には、ステップＳ１０−１へ進む。
【０１４２】
ステップＳ１０−１では、再度、着火燃料噴射器１７Ａの着火燃料噴射を行う。即ち、水素タンク３７と酸素タンク３９にはそれぞれ水素と酸素が残存しているため、燃料噴射制御により、再度、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ａへ供給される水素と酸素とを混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ａから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【０１４３】
続いてステップＳ１１−１では、再度、スパークプラグ１８Ａの着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９Ａからスパークプラグ１８Ａへの給電を行って、スパークプラグ１８Ａをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ａから再度噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。そして、この着火燃料燃焼の発熱量が主燃料に供給（伝達）されて、再度主燃料が着火されて燃焼すると、この主燃料燃焼によって、再度、着火燃料噴射器１７Ａの下流側のキャビティ圧力が上昇する。ステップＳ１１−１を実施後はステップＳ６へ戻る。
【０１４４】
また、ステップＳ９−２で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じたと判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ｂによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｂによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定した場合には、ステップＳ１０−２へ進む。
【０１４５】
ステップＳ１０−２では、再度、着火燃料噴射器１７Ｂの着火燃料噴射を行う。即ち、燃料噴射制御により、再度、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ｂへ供給される水素と酸素とを混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ｂから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【０１４６】
続いてステップＳ１１−２では、再度、スパークプラグ１８Ｂの着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９Ｂからスパークプラグ１８Ｂへの給電を行って、スパークプラグ１８Ｂをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ｂから再度噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。そして、この着火燃料燃焼の発熱量が主燃料に供給（伝達）されて、再度主燃料が着火されて燃焼すると、この主燃料燃焼によって、再度、着火燃料噴射器１７Ｂの下流側のキャビティ圧力が上昇する。ステップＳ１１−２を実施後はステップＳ６へ戻る。
【０１４７】
また、ステップＳ９−４で主燃料燃焼の吹き消えによるキャビティ圧力の低下が生じたと判定（Ｙｅｓ）した場合、即ち、キャビティ圧力計３１Ｃによるキャビティ圧力計測値がキャビティ温度計４２Ｃによるキャビティ温度計測値に応じて補正後の着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定した場合には、ステップＳ１０−３へ進む。
【０１４８】
ステップＳ１０−３では、再度、着火燃料噴射器１７Ｃの着火燃料噴射を行う。即ち、燃料噴射制御により、再度、水素タンク３７と酸素タンク３９から着火燃料噴射器１７Ｃへ供給される水素と酸素とを混合した着火燃料を、着火燃料噴射器１７Ｃから保炎用キャビティ１６内へ噴射させる。
【０１４９】
続いてステップＳ１１−３では、再度、スパークプラグ１８Ｃの着火スパーク設定を行なう。即ち、給電制御により、イグナイタの給電装置１９Ｃからスパークプラグ１８Ｃへの給電を行って、スパークプラグ１８Ｃをスパークさせることにより、着火燃料噴射器１７Ｃから再度噴射された着火燃料を着火（燃焼）させる。そして、この着火燃料燃焼の発熱量が主燃料に供給（伝達）されて、再度主燃料が着火されて燃焼すると、この主燃料燃焼によって、再度、着火燃料噴射器１７Ｃの下流側のキャビティ圧力が上昇する。ステップＳ１１−３を実施後はステップＳ６へ戻る。
【０１５０】
以上のように、本実施の形態例４における超音速燃焼器１３の着火制御装置３２によれば、空気が超音速で流れる空気流路１５と、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の底面１６ａ又は上流側端面１６ｃに底面１６ａ又は上流側端面１６ｃの幅方向に配置された複数の噴射口１７ａから保炎用キャビティ１６内へ着火燃料を噴射する着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから噴射された着火燃料を着火するスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ（給電装置１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ）と、保炎用キャビティ１６の上流側で空気流路１５内に主燃料を噴射する主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅと、保炎用キャビティ１６内のキャビティ圧力を、複数の噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１で計測するキャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃとを備えた超音速燃焼器１３の着火制御装置３２であって、着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによる保炎用キャビティ１６内への着火燃料の噴射を開始して、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにより着火させ、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによる噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐ２以上になったと判定した後に主燃料噴射器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅによる空気流路１５内への主燃料の噴射を開始し、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによる噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１のキャビティ圧力計測値の全て又は何れか１つが、主燃料噴射開始用キャビティ圧力閾値Ｐよりも高い着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３以上になったと判定した後に着火燃料噴射器１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによる保炎用キャビティ１７内への着火燃料の噴射を停止し、キャビティ圧力計３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによる噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１のキャビティ圧力計測値の何れかが、着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定したとき、当該計測点３１Ａ−１（又は３１Ｂ−１又は３１Ｃ−１）の上流側の噴射口１７ａから再度着火燃料噴射器１７Ａ（又は１７Ｂ又は１７Ｃ）により噴射させて、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８Ａ（又は１８Ｂ又は１８Ｃ）により再度着火させることを特徴としているため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼への移行を早急且つ確実に行って、水素などの着火燃料の使用量を最小限にすることができる。従って、水素などの着火燃料に要する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。
しかも、噴射口１７ａの下流側の計測点３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１のキャビティ圧力計測値の何れかが、着火燃料噴射停止用キャビティ圧力閾値Ｐ３よりも低下したと判定したとき、当該計測点３１Ａ−１（又は３１Ｂ−１又は３１Ｃ−１）の上流側の噴射口１７ａから再度着火燃料噴射器１７Ａ（又は１７Ｂ又は１７Ｃ）により噴射させて、この噴射された着火燃料をスパークプラグ１８Ａ（又は１８Ｂ又は１８Ｃ）により再度着火させるため、着火燃料燃焼から主燃料燃焼（定常燃焼）へ移行後に主燃料燃焼の吹き消えが生じたとしても、早急に主燃料の再着火を行なうことができる。
【０１５１】
なお、本発明の着火制御装置は、図１４（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の超音速燃焼器だけでなく、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の超音速燃焼器などにも適用することができる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
また、上記実施の形態例１〜４の超音速燃焼器１３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、本発明の着火制御装置３２は、例えば図１３（ａ）〜図１３（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、適用することができる。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１〜４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。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は超音速で飛行する飛翔体の航空エンジンに設けられる超音速燃焼器の着火方法及び着火制御装置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】
【０１５５】
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  開口部
１６ｃ  上流側端面
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ  着火燃料噴射器
１７ａ  噴射口
１８  スパークプラグ
１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ  給電装置
２０  保炎域
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ  主燃料噴射器
２１ａ  噴射口
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ  キャビティ圧力計
３２  着火制御装置
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ  主燃料供給ライン
３４  主燃料タンク
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  水素供給ライン
３７  水素タンク
３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ  酸素供給ライン
３９  酸素タンク
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ  キャビティ温度計
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
【図１】
0005529651.tif 000002
【図２】
0005529651.tif 000003
【図３】
0005529651.tif 000004
【図４】
0005529651.tif 000005
【図５】
0005529651.tif 000006
【図６】
0005529651.tif 000007
【図７】
0005529651.tif 000008
【図８】
0005529651.tif 000009
【図９】
0005529651.tif 000010
【図１０】
0005529651.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005529651.tif 000013
【図１３】
0005529651.tif 000014
【図１４】
0005529651.tif 000015