(57)【要約】【課題】従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができる、機械的可動部分による故障リスクの低い、大型の機械的な機構が不要なスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティを提供する。【解決手段】超音速から極超音速の広い領域で使用されるスクラムジェットエンジンの、内部の超音速流中での保炎には、キャビティが用いられる。スクラムジェットエンジンの作動条件に合わせて保炎用キャビティ内に設置した誘導電流により発熱する誘導発熱体をキャビティ外に設置した誘導コイルにより発熱させる機構を採用することにより、保炎の確実性を向上させ、熱閉塞を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティにおいて、該保炎用キャビティ内に誘導電流により発熱する誘導発熱体を備えたことを特徴とする保炎用キャビティ。
【請求項２】
スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティの内面に遮熱コーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載の保炎用キャビティ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
着火された未燃燃料を含む燃焼ガスの火炎を確実に保炎するため、スクラムジェットエンジンでは保炎用キャビティが用いられている。
広い作動範囲で確実に保炎し、また、熱閉塞を回避するためには、作動条件に応じて該燃焼ガスの流れ方向に該保炎用キャビティを移動させる必要が有った。
【０００３】
しかし、従来のスクラムジェットエンジンでは、保炎用キャビティを移動させるために、大型の機械的な機構が必要となり、機構重量の抑制を図ることおよび高速度での応答が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２７５０５１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０７６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、保炎用キャビティを移動させるために、大型の機械的な機構が必要となり、これにより、装置重量の抑制を図ることおよび高速度での応答が困難な点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、保炎用キャビティを移動させることなく、該保炎用キャビティの保炎性能を可変とする機構を有することにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができる、機械的可動部分による故障リスクの低い、大型の機械的な機構が不要なスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティを提供することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の保炎用キャビティは、スクラムジェットエンジンの作動条件に応じて該保炎用キャビティ内で循環するガスである循環渦の温度を変えることにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減でき、大型の機械的な機構が不要となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部の断面模式図である。（実施例１）
【図２】図２はスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部の断面模式図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
スクラムジェットエンジンの広い作動範囲で安定燃焼を実現し、熱閉塞を回避するという目的を、保炎用キャビティ内で循環するガスである循環渦の温度を変えることにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減でき、大型の機械的な機構が不要となる機構により実現した。
【実施例１】
【００１０】
図１は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部２の断面模式図である。
【００１１】
実施例１に係るスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ１は、該保炎用キャビティ１内に誘導電流により発熱する筒状の誘導発熱体７を備え、非磁性体からなる保炎用キャビティ底面９に対して対称の位置に設置した誘導加熱コイル８により、スクラムジェットエンジンの作動条件に合わせて該誘導発熱体７を発熱させることにより、広い作動範囲で燃焼を迅速に安定させるものである。誘導電流により生じるジュール熱によって該誘導発熱体７を加熱する直接加熱であり、原理的に急速に加熱量を変化させることが可能である。
【００１２】
図の左側から保炎用キャビティ設置部壁面３と保炎用キャビティ設置部上流側壁面４で形成される流路に矢印で示す右方向に超音速で流入する未燃燃料を含む燃焼ガス６中には既に図示しない燃料ノズルから燃料が混入されており、同じく図示しない着火装置により着火され、保炎用キャビティ１には燃焼ガスの循環渦が生成される。この循環渦が熱源となり、保炎用キャビティ１は保炎器としての役割を果たす。
【００１３】
誘導加熱コイル８が、図示しない制御装置により制御された高周波電源により所定の磁束を発生させることにより誘導発熱体７がジュール熱を発生し、該誘導発熱体７から循環渦に熱が伝わり、循環渦の温度が上昇する。それにより、保炎用キャビティ１の開放部１０を通じて循環渦から未燃燃料を含む燃焼ガス６により多くの熱が伝わり、該燃焼ガスの燃焼が促進し、火炎がより安定する。
【００１４】
このように制御することによって、保炎用キャビティ１の開口部１０から未燃燃料を含む燃焼ガス６に伝わる熱量を制御することができる。したがって、誘導加熱コイル８に所定の磁束を発生させることにより、保炎用キャビティ１の開放部１０から未燃燃料を含む燃焼ガス６へ伝わる熱量を急速に増減制御し、従来と比較して高速に応答可能な、広い作動範囲での安定燃焼を実現することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減できる。誘導加熱コイル８に発生する磁束を急速に減少させることにより、保炎用キャビティ１の開放部１０から未燃燃料を含む燃焼ガス６へ伝わる熱量を急速に減少させることができ、保炎用キャビティ１の下流の保炎用キャビティ設置部壁面３と保炎用キャビティ設置部下流側壁面５とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避することができる。また、循環渦の温度を高く設定する分、当初から保炎用キャビティ１の開放部１０の面積を小さく抑えておくことにより、キャビティに起因する圧力損失を低く抑えることができ、エンジン性能を向上させることができる。
【００１５】
ここで、誘導発熱体７は誘導加熱コイル８から生じる磁束中に一つに限られるものではなく、複数設置しても良く、筒の形状も、円筒に限られるものではない。また、誘導加熱コイル８も一つに限られるものではない。
【実施例２】
【００１６】
図２は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部２の断面模式図である。
【００１７】
実施例２に係るスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ１は、該保炎用キャビティ１の内面に、遮熱コーティング１１を施すことにより、熱閉塞をより確実に回避するものである。
【００１８】
保炎用キャビティ１の下流の保炎用キャビティ設置部壁面３と保炎用キャビティ設置部下流側壁面５とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避するため、誘導加熱コイル８は図示しない制御装置が発信する制御信号に基づいて該誘導加熱コイル８に発生する磁束を急速に減少させるように制御される。
【００１９】
このように制御することによって、誘導発熱体７が発生するジュール熱は急速に減少し、該誘導発熱体７から保炎用キャビティ１に生成される燃焼ガスの循環渦に伝わる熱量が急減する。その結果保炎用キャビティ１の開口部１０から未燃燃料を含む燃焼ガス６への伝熱量を急減させることができ、遮熱コーティング１１を施さない場合と比較して、より高速に保炎用キャビティ１の下流の保炎用キャビティ設置部壁面３と保炎用キャビティ設置部下流側壁面５とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避することができる。誘導発熱体７が発生するジュール熱が減少する場合に限らず、増加する場合においても、保炎用キャビティ１の内面に、遮熱コーティング１１を施すことにより、該保炎用キャビティ１と循環渦との間の熱の授受が減り、より高速に循環渦の温度を制御することができ、広い作動範囲でより高速に燃焼を安定させることができる。
【符号の説明】
【００２０】
１    保炎用キャビティ
２    スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部
３    保炎用キャビティ設置部壁面
４    保炎用キャビティ設置部上流側壁面
５    保炎用キャビティ設置部下流側壁面
６    未燃燃料を含む燃焼ガス
７    誘導発熱体
８    誘導加熱コイル
９    保炎用キャビティ底面    
１０  開口部
１１  遮熱コーティング
【図１】
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【図２】
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