(57)【要約】【課題】保炎機能を維持しつつノズルから入り込む電磁波を吸収でき、後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性の向上を実現可能な再熱装置を提供する。【解決手段】ターボファンエンジン１のタービン排気ガスに燃料を噴射するスプレーバー１２と、燃料が噴射されたタービン排気ガスを再燃焼させるダクト１４と、燃料が噴射されたタービン排気ガスの再燃焼を保持する保炎器１５を備え、保炎器１５は、レーダ探知による電磁波を反射する材料によりダクト１４のタービン排気ガスの流路を覆う形状に形成されて、タービン排気ガスを通す多数の開口１５ｂを有していると共に、排気ノズル１６を通して入射する電磁波Ｗ１〜Ｗ４をダクト１４におけるエンジン１の軸心ＣＬ方向の一輪切り区間ｄに向けて反射させる電磁波反射面１５ｃを有し、輪切り区間ｄには電磁波Ｗ１〜Ｗ４を吸収する電磁波吸収体１８が設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェットエンジンのタービン排気ガスに燃料を噴射して燃焼させて、前記ジェットエンジンの排気ノズルから噴出する排ガスの噴出速度を増大させて推力を増す再熱装置であって、
前記ジェットエンジンの前記タービン排気ガスに燃料を噴射する燃料噴射器と、
前記燃料が噴射された前記タービン排気ガスを再燃焼させるダクトと、
前記ダクトの前記燃料噴射器側に位置して燃料が噴射された前記タービン排気ガスの再燃焼を保持する保炎器を備えた再熱装置において、
前記保炎器は、レーダ探知による電磁波を反射する材料により前記ダクトにおける前記タービン排気ガスの流路を覆う形状に形成されて、前記タービン排気ガスを通す多数のガス流通口を有していると共に、前記排気ノズルを通して入射する前記電磁波を前記ダクトにおける前記ジェットエンジンの軸心方向の一輪切り区間に向けて反射させる電磁波反射面を有し、
前記ダクトの前記輪切り区間には、前記保炎器の前記電磁波反射面で反射した電磁波を吸収する電磁波吸収体が設置されている
ことを特徴とする再熱装置。
【請求項２】
前記保炎器はレーダ探知による電磁波を反射する線材を組み合わせた格子状を成し、前記線材間の開口が前記ガス流通口として機能する請求項１に記載の再熱装置。
【請求項３】
前記保炎器は円錐台形状を成し、前記ジェットエンジンのテールコーンに被せた状態で配置され、円錐台形状を成す該保炎器の外周面及び前記テールコーンの外周面がいずれも前記電磁波反射面として機能する請求項１又は２に記載の再熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用のジェットエンジンにおいて、一時的に推力を増強させる際に用いられる再熱装置及びこれを備えたジェットエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記したジェットエンジンを搭載した航空機に採用されているステルス技術には、大きく分けて、機体形状に工夫を凝らして電磁波を意図する方向に反射させないようにする技術と、機体に特殊塗料を塗布して電磁波を吸収する技術との２つの技術があり、構成要素の大半が機体に覆われているジェットエンジンに対しては、ステルス技術が取り入れられることはこれまでほとんどなかった。
【０００３】
近年、航空機の機体側のステルス性の向上に伴い、ジェットエンジンに対しても高いステルス性が求められるようになってきた。
最近において、インテークダクトの空気取り入れ口からエンジン入口までの流路に電磁波吸収手段を設置するといった、ジェットエンジン前方からの電磁波レーダ探知に対するステルス技術が開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、ジェットエンジン後方からのレーダ探知に対するステルス技術としては、ジェットエンジンから噴射される高温ガスの赤外線強度をさげたり、高温ガスの厚みを薄くしたりして、赤外線レーダによる検知をされ難くする試みがなされているほか（特許文献２，３参照）、電磁波レーダ探知に対するステルス技術として、再熱装置を備えたジェットエンジンにおいて、タービンでの電磁波の反射を抑えるために、タービン出口ガイドベーンを湾曲させて反射特性を変化させる技術が開発されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-168491号公報
【特許文献２】特開平09-256906号公報
【特許文献３】特開平06-002621号公報
【特許文献４】米国特許US 7195456 B2号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した再熱装置を備えたジェットエンジンの場合、ノズルを通して再熱装置の保炎器やスプレーバーを初めとしてテールコーンやガイドベーンを視認することができる。保炎器はこれを収容するダクトの断面積の２〜４割を占めるようにして配置されるうえ、この保炎器のノズル側は燃焼室として形成されていて電磁波を吸収するような部材を設置することができない。
【０００７】
したがって、保炎器がノズルから入り込む多くの電磁波を反射させてしまい、ステルス性の向上を実現することができないという問題があり、これを解決することが従来の課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、保炎機能を維持しつつ、ノズルから入り込む多くの電磁波を吸収することができ、その結果、ジェットエンジン後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性の向上を実現することが可能である再熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するべく、本発明の請求項１に係る発明は、ジェットエンジンのタービン排気ガス（或いはタービン排気ガスと空気との混合ガス）に燃料を噴射して燃焼させて、前記ジェットエンジンの排気ノズルから噴出する排ガスの噴出速度を増大させて推力を増す再熱装置であって、前記ジェットエンジンの前記タービン排気ガスに燃料を噴射する燃料噴射器と、前記燃料が噴射された前記タービン排気ガスを再燃焼させるダクトと、前記ダクトの前記燃料噴射器側に位置して燃料が噴射された前記タービン排気ガスの再燃焼を保持する保炎器を備えた再熱装置において、前記保炎器は、レーダ探知による電磁波を反射する材料、例えば、ニッケル基合金やプラチナにより前記ダクトにおける前記タービン排気ガスの流路を覆う形状に形成されて、前記タービン排気ガスを通す多数のガス流通口を有していると共に、前記排気ノズルを通して入射する前記電磁波を前記ダクトにおける前記ジェットエンジンの軸心方向の一輪切り区間に向けて反射させる電磁波反射面を有し、前記ダクトの前記輪切り区間には、前記保炎器の前記電磁波反射面で反射した電磁波を吸収する、例えば、フェライトやグラファイトから成る電磁波吸収体が設置されている構成としたことを特徴としており、この構成の再熱装置を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
ここで、保炎器の電磁波反射面は、図１に示すジェットエンジンの断面図において二次曲線で表され、この二次曲線の形状は、電磁波吸収体が設置されるダクトの輪切り区間、すなわち、電磁波吸収体にとって熱的に有利な区間、例えば、ファンからの二次空気により冷却される区間の位置により決定される。
また、電磁波吸収体が設置されるダクトの輪切り区間の幅は、排気ノズルを通して入射する電磁波のうちのジェットエンジンの軸心に対して角度をもって入射する斜め電磁波をも吸収することができる幅に設定する。
【００１１】
本発明の請求項２に係る再熱装置において、前記保炎器はレーダ探知による電磁波を反射する線材を組み合わせた格子状を成し、前記線材間の開口が前記ガス流通口として機能する構成としている。
【００１２】
この際、線材間の開口の形状は矩形状に限定されることはなく、三角形状や円形状であってもよい。
また、線材間の開口の大きさは、保炎器による圧力損失を少なく抑えるうえで、レーダ探知による電磁波を有効に反射し得る範囲内で可能な限り大きくすることが望ましく、レーダ探知に用いられる電磁波の波長に基づいて決定される。例えば、早期警戒レーダの場合には、その電磁波の波長３０ｃｍに基づいて決定され、早期警戒管制機レーダの場合には、その電磁波の波長７．５〜１５ｃｍに基づいて決定される。
【００１３】
そして、この格子状を成す保炎器において、排気ノズルを通して入射する電磁波のうちのジェットエンジンの軸心に平行な電磁波が当たらない部分の開口は、保炎性能を高めるために、レーダ探知に用いられる電磁波の波長にかかわらず小さく設定することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る再熱装置において、保炎器は、上記した線材を格子状に組み合わせたものに限定されることはなく、例えば、パンチングパネルのような板材に多数の孔が穿たれているものであってもよい。
【００１５】
本発明の請求項３に係る再熱装置において、前記保炎器は円錐台形状を成し、前記ジェットエンジンのテールコーンに被せた状態で配置され、円錐台形状を成す該保炎器の外周面及び前記テールコーンの外周面がいずれも前記電磁波反射面として機能する構成としている。
【００１６】
なお、保炎器の形状は、上記した円錐台形状に限定されるものではなく、円錐形状としてもよい。
【００１７】
本発明に係る再熱装置において、レーダ探知による電磁波を反射する材料により形成された保炎器が、ダクトのタービン排気ガスの流路を覆うように配置され、排気ノズルを通して入射する電磁波を電磁波反射面によってダクトの一輪切り区間に設置した電磁波吸収体に向けて反射させるようにしているので、ジェットエンジン後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性が向上することとなる。
【００１８】
この際、保炎器には、タービン排気ガスを通す多数のガス流通口が形成されているので、タービン排気ガスの流れがせき止められることはなく、その一方で、ガス流通口が形成されていない部分の下流側には再循環流れが形成されるので、保炎器としての本来の保炎機能も発揮され、ダクトの長さ寸法の短縮化も期待できることとなる。
【００１９】
また、保炎器が格子状を成す場合において、線材間の開口がガス流通口として機能するので、保炎器による圧力損失が少なく抑えられることとなり、さらに、保炎器が円錐台形状を成して、ジェットエンジンのテールコーンに被せた状態で配置され、保炎器の外周面とともにテールコーンの外周面も電磁波反射面として機能する場合において、保炎器の設置が容易かつ安定して成されることとなる。
【００２０】
したがって、本発明に係る再熱装置を採用したジェットエンジンでは、後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性が向上することとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る再熱装置では、保炎機能を維持しつつ、排気ノズルから入り込む多くの電磁波を吸収することができ、したがって、ジェットエンジン後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性の向上を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例による再熱装置を備えたターボファンエンジンの断面説明図である。
【図２】図１のターボファンエンジンの再熱装置を拡大して示す断面説明図である。
【図３】図１のターボファンエンジンにおける再熱装置の保炎器を詳細に示す排気ノズル側からの矢視説明図（ａ）及び側面説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明に係る再熱装置の一実施例を示しており、この実施例では、再熱装置を備えたジェットエンジンがターボファンエンジンである場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１に示すように、このターボファンエンジン１は、円筒状のファンケース２内に、ファン３と、圧縮機４と、燃焼器５と、タービン６を収容してなっており、圧縮機４を覆う内筒７内にコア流路ＣＤが形成され、ファンケース２の内周面と内筒７の外周面との間にバイパス流路ＢＤが形成されている。
このターボファンエンジン１は、ファン３で導入した空気を圧縮機４で圧縮して燃焼器５に送り、この燃焼器５において圧縮空気に燃料を噴射して成る混合気を燃焼させて、これで生じた燃焼ガスでタービン６を回転させてファン３及び圧縮機４を作動させるようになっている。
【００２５】
このターボファンエンジン１において、タービン６の後流側（図示右側）には、タービン排気ガスに燃料を噴射して燃焼させて、後述する排気ノズル１６から噴出する排ガスの噴出速度を増大させて推力を増す再熱装置１０が配置されている。
【００２６】
この再熱装置１０は、図２にも示すように、テールコーン８の周囲においてコア流路ＣＤからガイドベーン９を通して流れるタービン排気ガス及びバイパス流路ＢＤを流れる空気の混合気Ｆを拡散させるディフューザ１１と、このディフューザ１１で拡散する混合気Ｆに燃料を噴射して点火する点火器付きのスプレーバー（燃料噴射器）１２と、燃料が噴射されたタービン排気ガスを再燃焼させるダクト１４と、このダクト１４のスプレーバー１２側に位置して燃料が噴射されたタービン排気ガスの再燃焼を保持する、すなわち、炎Ｂの吹き消えを防ぐ保炎器１５と、スロート面積を拡縮可能な排気ノズル１６を備えており、ダクト１４の内周面はライナ１７で覆われている。
【００２７】
保炎器１５は、図３にも示すように、円錐台形状を成しており、テールコーン８に被せた状態で配置されてダクト１４におけるタービン排気ガスの流路を覆うようになっている。この場合、保炎器１５は、レーダ探知による電磁波を反射するニッケル基合金やプラチナなどの材料から成る線材１５ａを格子状に組み合わせて剛性が保たれた状態に形成されており、線材１５ａ間の多数の開口１５ｂを通してタービン排気ガスが流れるようになっている。
【００２８】
また、保炎器１５は、排気ノズル１６を通して入射する細線で示す平行電磁波Ｗ１〜Ｗ３や斜め電磁波Ｗ４をダクト１４におけるターボファンエンジン１の軸心ＣＬ方向の一輪切り区間ｄに向けて反射させる電磁波反射面１５ｃを有しており、ダクト１４の輪切り区間ｄには、保炎器１５の電磁波反射面１５ｃで反射した電磁波Ｗ１〜Ｗ４を吸収するフェライトやグラファイトから成る電磁波吸収体１８が設置されている。
【００２９】
ここで、保炎器１５の電磁波反射面１５ｃは、その断面図において二次曲線で表され、この二次曲線の形状は、電磁波吸収体１８が設置されるダクト１４の輪切り区間ｄ、すなわち、電磁波吸収体１８にとって熱的に有利な区間の位置により決定され、この実施例では、ファン３からの二次空気による図示しない冷却機構により冷却される区間の位置により決定される。
【００３０】
また、電磁波吸収体１８の幅（ダクトの輪切り区間幅）は、排気ノズル１６を通して入射する電磁波Ｗ１〜Ｗ４のうちの軸心ＣＬに対して角度をもって入射する斜め電磁波Ｗ４をも吸収することができる幅に設定する。
【００３１】
この保炎器１５の開口１５ｂの形状は、図示例のような矩形形状に限定されることはなく、三角形状や円形状としてもよい。また、開口１５ｂの大きさは、レーダ探知による電磁波を効率よく反射し得る範囲内で可能な限り大きくすることが望ましく、レーダ探知に用いられる電磁波の波長に基づいて決定される、例えば、早期警戒管制機のレーダ探知の場合には、その電磁波の波長７．５〜１５ｃｍに基づいて決定される。
この実施例において、テールコーン８の尖頭部分の外周面８ａも、円錐台形状を成す保炎器１５の電磁波反射面１５ｃとともに電磁波反射面として機能するようになっている。
【００３２】
なお、保炎器１５の形状は、上記した円錐台形状に限定されるものではなく、円錐形状としてもよい。
【００３３】
この実施例に係る再熱装置１０において、レーダ探知による電磁波を反射する材料により形成された保炎器１５が、ダクト１４のタービン排気ガスの流路を覆うように配置され、排気ノズル１６を通して入射する電磁波Ｗ１〜Ｗ４を電磁波反射面１５ｃによってダクト１４の一輪切り区間ｄに設置した電磁波吸収体１８に向けて反射させるようにしているので、後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性が向上することとなる。
【００３４】
この際、保炎器１５には、タービン排気ガスを通す多数の開口１５ｂが形成されているので、タービン排気ガスの流れがせき止められることはなく、その一方で、開口１５ｂを構成する線材１５ａの下流側には再循環流れが形成されるので、保炎器１５としての本来の保炎機能も発揮されることとなる。
【００３５】
また、この実施例では、保炎器１５が格子状を成しているので、保炎器１５による圧力損失が少なく抑えられることとなり、さらに、保炎器１５が円錐台形状を成して、テールコーン８に被せた状態で配置され、保炎器１５の電磁波反射面１５ｃとともにテールコーン８の外周面８ａも電磁波反射面として機能するので、保炎器１５の設置が容易かつ安定して成されることとなる。
【００３６】
したがって、この実施例に係る再熱装置１０を備えたターボファンエンジン１では、後方からの電磁波レーダ探知に対するステルス性が向上することとなる。
【００３７】
本発明に係る再熱装置の構成は、上記した実施例に限定されるものではなく、保炎器１５を冷却する構造を採用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ターボファンエンジン（ジェットエンジン）
８  テールコーン
８ａ  テールコーンの尖頭部分の外周面
１０  再熱装置
１２  スプレーバー（燃料噴射器）
１４  ダクト
１５  保炎器
１５ａ  線材
１５ｂ  開口（ガス流通口）
１５ｃ  電磁波反射面
１６  排気ノズル
１８  電磁波吸収体
ＣＬ  軸心
Ｗ１〜Ｗ３  平行電磁波
Ｗ４  斜め電磁波
ｄ  ダクトの輪切り区間
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014070548.tif 000005