(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気側から燃焼領域を経て排気側へ至る燃焼流路を形成する流路形成面と、
前記燃焼領域の上流側で、前記流路形成面から燃料を噴射する主燃料供給部と、
該主燃料供給部よりも上流側で、前記流路形成面から前記主燃料供給部よりも少ない量の燃料を供給する副燃料供給部と、
を備え、
前記副燃料供給部は、上下流方向に間隔をあけて配列された複数の孔部が形成された多孔ノズル部を有し、燃料はそれぞれの前記孔部から染み出すようにして、前記流路形成面に沿って形成される境界層中に供給されるスクラムジェットエンジン。
【請求項２】
前記副燃料供給部は、前記流路形成面よりも前記燃焼領域側で該流路形成面に沿って延びる整流板を有し、該整流板と前記流路形成面との間から下流側に向かって燃料を吹き出す請求項１に記載のスクラムジェットエンジン。
【請求項３】
前記流路形成面上であって、前記主燃料供給部の下流側の領域には、該流路形成面から凹没するキャビティが形成されている請求項１又は２に記載のスクラムジェットエンジン。
【請求項４】
前記主燃料供給部は、前記流路形成面から突出するとともに、上流側から下流側に向かうにしたがって該流路形成面から離間する方向に延びる傾斜面、及び該傾斜面と前記流路形成面とを接続するとともに上下流方向に延びる一対の側面が形成されたランプ部を有し、
前記ランプ部の下流側を向く面には、下流側に向かって燃料を吹き出す噴射孔が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のスクラムジェットエンジン。
【請求項５】
前記ランプ部には、複数の前記噴射孔が形成され、
前記流路形成面から離間した位置の前記噴射孔になるほど、開孔径が大きい請求項４に記載のスクラムジェットエンジン。
【請求項６】
上流側から燃焼領域を経て下流側へ至る燃焼流路を形成する流路形成面と、
前記流路形成面から突出するとともに、上流側から下流側に向かうにしたがって該流路形成面から離間する方向に延びる傾斜面が形成されたランプ部を有し、
前記ランプ部の下流側を向く面には、下流側に向かって燃料を吹き出す複数の噴射孔が形成され、前記流路形成面から離間した位置の前記噴射孔になるほど、開孔径が大きいスクラムジェットエンジン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のスクラムジェットエンジンと、
前記スクラムジェットエンジンの推力によって推進される機体部と、
を備える飛翔体。
【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、飛翔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音速下で運転可能なジェットエンジンの一種として、スクラムジェットエンジンの研究開発が近年盛んに行われている。スクラムジェットエンジンは、外部の空気を超音速のまま燃焼器に取り入れ、燃料と混合した後、超音速燃焼させることで推力を発生する。
スクラムジェットエンジンにおける一般的な燃料供給の方法としては、エンジン内壁等に配置した複数の噴射孔から燃料をチョークさせる方式が知られている（例えば下記特許文献１参照）。このようなスクラムジェットエンジンにおいて、燃料と空気との混合効率を向上させるためには、燃料の運動量を上げて、流れの中心まで燃料を貫通させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように流れの中心まで燃料を供給した場合、燃料の混合効率は向上する一方で、流れの中心では燃焼火炎が生じにくい（保炎されにくい）ため、多くの未燃分の燃料が発生してしまう。また、燃料噴射の運動量を上げるために大流量の燃料を供給した場合、空気と振れることのない燃料コア部が流路の下流側まで残り、未燃分の燃料が発生する可能性もある。これらの要因により、スクラムジェットエンジンの効率が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、効率を向上したスクラムジェットエンジン、及びこれを備える飛翔体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様によれば、スクラムジェットエンジンは、吸気側から燃焼領域を経て排気側へ至る燃焼流路を形成する流路形成面と、前記燃焼領域の上流側で、前記流路形成面から燃料を噴射する主燃料供給部と、該主燃料供給部よりも上流側で、前記流路形成面から前記主燃料供給部よりも少ない量の燃料を供給する副燃料供給部と、を備え、前記副燃料供給部は、上下流方向に間隔をあけて配列された複数の孔部が形成された多孔ノズル部を有し、燃料はそれぞれの前記孔部から染み出すようにして、前記流路形成面に沿って形成される境界層中に供給される。
【０００７】
この構成によれば、主燃料供給部から供給される燃料に加えて、副燃料供給部から相対的に少ない量の燃料が供給される。すなわち、流路形成面の近傍に形成される境界層に向けて当該燃料が供給される。副燃料供給部から供給された当該燃料は境界層近傍を流れる空気と混合し、可燃性混合気となって主燃料供給部に流入する。ここで、燃焼領域中の火炎は、上記境界層の近傍に形成される。したがって、上記のように境界層に燃料が供給されることで可燃性混合気を保炎部に供給でき、主燃料供給部付近で十分な保炎を実現することができる。加えて、火炎面に直接的に燃料を供給することから、火炎が生じにくい燃焼領域の中心に燃料を到達させた場合に比べて、燃料の未燃分を少なくすることができる。これにより、スクラムジェットエンジンの効率を向上させることができる。
さらに、この構成によれば、副燃料供給部は、多孔ノズル部における複数の孔部を介して燃料を燃焼領域中に供給する。すなわち、単一の孔部を設けた場合に比べて、燃焼領域中におけるより広い範囲に燃料を供給することができる。言い換えれば、各孔部から供給される燃料の流速を小さくすることができる。これにより、燃焼領域中の流れが乱される可能性を低減することができるとともに、燃焼流路中における圧力損失を軽減することができる。
【００１０】
本発明の第三の態様によれば、上記のスクラムジェットエンジンでは、前記副燃料供給部は、前記流路形成面よりも前記燃焼領域側で該流路形成面に沿って延びる整流板を有し、該整流板と前記流路形成面との間から下流側に向かって燃料を吹き出してもよい。
【００１１】
この構成によれば、副燃料供給部は、整流板と流路形成面との間から下流側に向かって燃料を吹き出す。すなわち、燃料は空気の流れと平行に流れる。したがって、燃料が空気の流れに直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気の流れが乱される可能性を低減することができる。
【００１２】
本発明の第四の態様によれば、上記のスクラムジェットエンジンでは、前記流路形成面上であって、前記主燃料供給部の下流側の領域には、該流路形成面から凹没するキャビティが形成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、上流側から流れ込む空気の流れが、キャビティによって捕捉されて循環流を形成する。循環流中では、燃料と空気との混合が促進されて、十分な混合気が生成される。この混合気によって、燃焼領域中における保炎をより十分に行うことができる。
【００１４】
本発明の第五の態様によれば、上記のスクラムジェットエンジンでは、前記主燃料供給部は、前記流路形成面から突出するとともに、上流側から下流側に向かうにしたがって該流路形成面から離間する方向に延びる傾斜面、及び該傾斜面と前記流路形成面とを接続するとともに上下流方向に延びる一対の側面が形成されたランプ部を有し、前記ランプ部の下流側を向く面には、下流側に向かって燃料を吹き出す噴射孔が形成されていてもよい。
【００１５】
この構成によれば、ランプ部の傾斜面と側面との稜線に沿って、上流側から流れてきた空気が縦渦を形成する。この縦渦によって、燃料と空気との混合を促進することができる。さらに、燃料は噴射孔から下流側に向かって吹き出されることから、燃料が空気の流れに直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気の圧力損失を低減することができる。
【００１６】
本発明の第六の態様によれば、上記のスクラムジェットエンジンでは、前記ランプ部には、複数の前記噴射孔が形成され、前記流路形成面から離間した位置の前記噴射孔になるほど、開孔径が大きく設定されていてもよい。
【００１７】
ここで、流路形成面の近傍では相対的に流速の低い境界層が形成される。一方で、流路形成面から離間するにつれて、流速は次第に高くなる。上記のような構成では、流路形成面から離間した位置の噴射孔になるほど開孔径が大きく設定されていることから、燃焼領域中における流束分布と燃料の流束分布とを一致させることができる。すなわち、流速の低い境界層には相対的に少量の燃料が供給され、流速の高い領域には相対的に大量の燃料が供給されるため、燃料と空気との混合をさらに促進することができるとともに、燃料の未燃分が生じる可能性をさらに低減することができる。
【００１８】
本発明の第七の態様によれば、スクラムジェットエンジンは、上流側から燃焼領域を経て下流側へ至る燃焼流路を形成する流路形成面と、前記流路形成面から突出するとともに、上流側から下流側に向かうにしたがって該流路形成面から離間する方向に延びる傾斜面が形成されたランプ部を有し、前記ランプ部の下流側を向く面には、下流側に向かって燃料を吹き出す複数の噴射孔が形成され、前記流路形成面から離間した位置の前記噴射孔になるほど、開孔径が大きい。
【００１９】
この構成によれば、ランプ部の傾斜面と側面との稜線に沿って、上流側から流れてきた空気が縦渦を形成する。この縦渦によって、燃料と空気との混合を促進することができる。さらに、燃料は噴射孔から下流側に向かって吹き出されることから、燃料が空気の流れに直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気の圧力損失を低減することができる。
さらに、流路形成面から離間した位置の噴射孔になるほど開孔径が大きく設定されていることから、燃焼領域中における流束分布と燃料の流束分布とを一致させることができる。すなわち、流速の低い境界層には相対的に少量の燃料が供給され、流速の高い領域には相対的に大量の燃料が供給されるため、燃料と空気との混合をさらに促進することができる。
【００２０】
本発明の第八の態様によれば、上記のいずれか一態様に係るスクラムジェットエンジンと、前記スクラムジェットエンジンの推力によって推進される機体部と、を備える。
【００２１】
この構成によれば、効率的に飛行することが可能な飛翔体を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、効率を向上したスクラムジェットエンジン、及びこれを備える飛翔体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る飛翔体の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るスクラムジェットエンジンの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るスクラムジェットエンジンの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るランプ部の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係るスクラムジェットエンジンの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係るスクラムジェットエンジンの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係るスクラムジェットエンジンの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係るランプ部を燃料が噴射される方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る飛翔体１は、機体部２と、この機体部２に取り付けられたスクラムジェットエンジン３と、を備えている。
【００２５】
飛翔体１は、主として超音速下で運航される輸送機械である。機体部２は、貨客等が搭載される機体本体４と、揚力を発生させるための主翼５と、飛翔体１の進行方向を案内するための尾翼６と、を有している。スクラムジェットエンジン３は、超音速で飛行する飛翔体１（機体部２）に推力を与えるための装置である。本実施形態では、１つのスクラムジェットエンジン３が、機体本体４の下部に取り付けられている。なお、スクラムジェットエンジン３の取り付けられる位置や個数は本実施形態によっては限定されず、設計や仕様に応じて適宜決定されてよい。また、飛翔体１は、超音速状態に遷移するまでの間の推力を得るための他の推進装置を備えていてもよい。
【００２６】
図２に示すように、スクラムジェットエンジン３は、筒状をなすカウル７と、カウル７の内周面に形成された主燃料供給部８、及び副燃料供給部９と、を備えている。カウル７は、飛翔体１の進行方向に延びている。進行方向におけるカウル７の両端部はいずれも外部に開口されている。このうち、進行方向前方側の開口は、外部の空気を取り入れるための吸気口１０とされている。一方で、進行方向後方側の開口は、スクラムジェットエンジン３内で生成された燃焼ガスを排気するための排気口１１とされている。
【００２７】
カウル７の内周面（流路形成面１２）によって囲まれる空間は、主燃料供給部８、及び副燃料供給部９によって供給された燃料と空気との混合気を燃焼させるための燃焼流路１３とされている。すなわち、この燃焼流路１３内では、火炎を伴う燃焼領域が形成される。以降の説明では、燃焼流路１３から見て、上記の吸気口１０が位置する側を上流側、吸気側等と呼び、上記の排気口１１が位置する側を下流側、排気側等と呼ぶ。
【００２８】
上記の流路形成面１２上には、上流側から下流側に向かって順に配列された副燃料供給部９、及び主燃料供給部８が設けられている。さらに、主燃料供給部８の下流側の領域にはキャビティ１４が形成されている。主燃料供給部８は、燃料流路中に火炎（燃焼領域）を形成するための燃料（主燃料１７）を供給する。一方で、副燃料供給部９は、主燃料１７によって形成された燃焼領域を保炎するための燃料（副燃料１８）を供給する。
【００２９】
主燃料供給部８は、流路形成面１２に対して直交する方向に延びる主燃料流路１９を有している。主燃料流路１９の一端（主燃料噴射孔２０）は流路形成面１２上に開口しており、他端は燃料タンク（図示省略）に接続されている。燃料タンク内の主燃料１７は、ポンプ等によって圧送されて、主燃料噴射孔２０を経て上記の燃焼流路１３中に噴射される。
【００３０】
副燃料供給部９は、上記の主燃料供給部８よりも上流側の領域に設けられた多孔ノズル部２１を有している。本実施形態では、多孔ノズル部２１は、流路形成面１２に対して一体かつ面一に取り付けられている。多孔ノズル部２１には、上下流方向に間隔をあけて配列された複数の孔部２２が形成されている。これらの孔部２２はいずれも流路形成面１２上に開口している。これらの孔部２２を通じて、上述した燃料タンク（図示省略）から副燃料１８が燃焼流路１３中に供給される。
【００３１】
副燃料供給部９（多孔ノズル部２１）から供給される副燃料１８の流量は、主燃料供給部８（主燃料噴射孔２０）から供給される主燃料１７の流量よりも少なく設定されている。より具体的には、多孔ノズル部２１の孔部２２の開孔径は、主燃料噴射孔２０の開孔径よりも十分に小さい。また、副燃料１８を圧送する際の圧力は、主燃料１７を圧送する際の圧力よりも十分に小さい。これにより、多孔ノズル部２１からは、副燃料１８が燃焼流路１３中に向かって染み出すようにして供給される。言い換えれば、多孔ノズル部２１から供給される燃料の流れは、噴流とは異なり、極めて低い流速を呈する。
【００３２】
さらに、上記の主燃料供給部８の下流側には、流路形成面１２からカウル７の外周側に向かって凹没するキャビティ１４が形成されている。キャビティ１４は、流路形成面１２と平行に延びる平面状のキャビティ底面部１５と、キャビティ底面部１５と流路形成面１２とをつなぐキャビティ側面部１６と、を有している。
【００３３】
続いて、上記の飛翔体１、及びスクラムジェットエンジン３の動作について説明する。
飛翔体１は、離陸後の加速を経て、超音速状態（一例として、マッハ５以上）に至る。超音速状態下では、スクラムジェットエンジン３に対して、吸気口１０を通じて超音速の空気流が連続的に流入する。
【００３４】
上記の状態で、主燃料供給部８は、空気流に対して主燃料１７を供給する。この主燃料１７が、空気と混合されて混合気が生成される。次いで、混合気に対して着火器（図示省略）による着火を施すことで、上記の燃焼流路１３中には、超音速燃焼を伴う燃焼領域が形成される。燃焼領域中では高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスを上記の空気流とともに排気口１１から噴射することで、スクラムジェットエンジン３は機体部２に推力を与える。
【００３５】
上記のような超音速燃焼を安定的に維持するためには、燃焼領域中の火炎に対して十分な保炎を行う必要がある。そこで、本実施形態に係るスクラムジェットエンジン３では、副燃料供給部９によって、上記火炎に対して副燃料１８を供給している。
【００３６】
ここで、燃焼流路１３中では、流路形成面１２との摩擦によって、相対的に流速の低い境界層が形成される。一方で、流路形成面１２から離間した位置になるほど、空気流の流速は高くなる。すなわち、燃焼流路１３の中心付近における流速が最も高くなる。
【００３７】
副燃料供給部９における多孔ノズル部２１からは、複数の孔部２２を経て上記の境界層中に副燃料１８が供給される。上述したように、副燃料１８の流量、及び流速は、主燃料供給部８から供給される主燃料１７の流量、及び流速よりも十分に小さい。すなわち、多孔ノズル部２１からは、副燃料１８が燃焼流路１３中に向かって染み出すようにして供給される。これにより、多孔ノズル部２１から供給された副燃料１８は、燃焼流路１３中における流れの境界層に沿って、上流側から下流側に向かって流れる。この過程において、副燃料１８は、境界層中の空気と混合し、可燃性混合気となる。
【００３８】
さらに、燃焼領域中の火炎は主燃料供給部８付近における境界層近傍に形成される。したがって、上記のように境界層に副燃料１８が供給されることで可燃性混合気を保炎部（保炎領域）に供給でき、主燃料供給部８付近の燃焼領域中で十分な保炎を実現することができる。加えて、火炎面に直接的に燃料を供給することから、火炎が生じにくい燃焼領域の中心に燃料を到達させた場合に比べて、燃料の未燃分を少なくすることができる。これにより、スクラムジェットエンジン３の効率を向上させることができる。
【００３９】
次いで、上記の副燃料１８を含む流れは、主燃料供給部８の下流側に形成されたキャビティ１４に到達する。キャビティ１４の内側では、上流側から流れてきた空気流が、当該キャビティ１４によって捕捉されて循環流を形成する。循環流中では、燃料と空気との混合が促進されて、十分な混合気が生成される。この混合気によって、燃焼領域中における保炎をより十分に行うことができる。
【００４０】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図３と図４とを参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図３に示すように、本実施形態に係るスクラムジェットエンジン２３では、主燃料供給部２４はランプ部２５を有している。
【００４１】
ランプ部２５は、副燃料供給部９としての多孔ノズル部２１よりも下流側の領域に設けられている。ランプ部２５は、流路形成面１２から燃焼流路１３の中心に向かって断面視三角形状に突出している。ランプ部２５の各面のうち、上流側を臨む面（傾斜面２６）は、上流側から下流側に向かうにしたがって、流路形成面１２から次第に離間する方向に傾斜している。ランプ部２５の各面のうち、下流側を臨む面（主面２７）は、上流側から下流側に向かうにしたがって、流路形成面１２に次第に近接する方向に傾斜している。主面２７が流路形成面１２に対してなす角度は、傾斜面２６と流路形成面１２とがなす角度に対して大きく設定されている。
【００４２】
さらに、図４に示すように、流路形成面１２に対する平面視では、ランプ部２５は矩形をなしている。すなわち、ランプ部２５の側面（側面部２８）は、上下流方向に直線状に延びている。この側面部２８によって、上記の傾斜面２６と主面２７とが接続されている。
【００４３】
主面２７には、主燃料１７を吹き出すための噴射孔２９が１つ形成されている。噴射孔２９は、主面２７の延びる方向に対して直交する方向（下流側に向かう方向）に主燃料１７を噴射する。この噴射孔２９には、上述の燃料タンク（図示省略）から圧送された主燃料１７が供給される。
【００４４】
ここで、上流側から流れてきた空気流は、ランプ部２５に衝突することで、その下流側に縦渦３０を形成する。より具体的には、空気流の一部の成分は、ランプ部２５の傾斜面２６に乗り上げた後、この傾斜面２６から上記の側面部２８に向かって逸脱する。側面部２８の近傍を流れる空気流の他の成分と、上記傾斜面２６から逸脱した成分とが合流することで、上流側から下流側に向かう渦芯を有する渦（縦渦３０）が形成される。この縦渦３０は、傾斜面２６と側面部２８とがなす稜線に沿って発達する。
【００４５】
したがって、上記のような構成によれば、ランプ部２５で形成される縦渦３０によって、主燃料１７と空気との混合をさらに促進することができる。加えて、主燃料１７は噴射孔２９から下流側に向かって吹き出されることから、主燃料１７が空気流に直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気流が主燃料１７の流れによって生じる圧力損失を低減することができる。
【００４６】
さらに、上記第一実施形態と同様に、副燃料供給部９からは副燃料１８が供給される。この副燃料１８の供給によって、燃焼領域中における十分な保炎を実現することができる。加えて、火炎面に直接的に燃料を供給することから、火炎が生じにくい燃焼領域の中心に燃料を到達させた場合に比べて、燃料の未燃分を少なくすることができる。これにより、スクラムジェットエンジン３の効率を向上させることができる。
【００４７】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について図５を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、本実施形態に係るスクラムジェットエンジン３１では、副燃料供給部３２の構成が上記各実施形態とは異なっている。
【００４８】
より具体的には、副燃料供給部３２は、流路形成面１２よりも燃焼領域（燃焼流路１３）側に設けられた整流板３３と、整流板３３の上流側の端部を支持する支持部３４と、を有している。さらに、整流板３３と流路形成面１２との間には、燃料タンク（図示省略）から圧送された副燃料１８を噴射するための副燃料噴射孔３５が形成されている。
【００４９】
整流板３３は、流路形成面１２に対して平行に（すなわち、上下流方向に）延びる板状をなしている。整流板３３の上流側の端部は、支持部３４に対して固定されている。支持部３４の上側の面（すなわち、燃焼領域側の面）は、整流板３３に対して面一とされるとともに、上下流方向に延びている。
【００５０】
副燃料噴射孔３５は、上記の整流板３３と流路形成面１２との間に形成される噴射部３６と、噴射部３６の一端に連通する導入部３７と、を有している。
【００５１】
以上のような構成によれば、副燃料供給部３２は、整流板３３と流路形成面１２との間に形成された副燃料噴射孔３５から下流側に向かって副燃料１８を吹き出す。すなわち、副燃料１８は空気流と平行に流れる。したがって、副燃料１８が空気流に直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気流の圧力損失を低減することができる。
【００５２】
さらに、上記第一実施形態と同様に、副燃料１８の供給によって、燃焼領域中における十分な保炎を実現することができる。加えて、火炎面に直接的に燃料を供給することから、火炎が生じにくい燃焼領域の中心に燃料を到達させた場合に比べて、燃料の未燃分を少なくすることができる。これにより、スクラムジェットエンジン３の効率を向上させることができる。
【００５３】
［第四実施形態］
続いて、本発明の第四実施形態について図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態に係るスクラムジェットエンジン３８では、主燃料供給部３９は、上記第二実施形態において説明したランプ部２５と同様のランプ部４０を有している。さらに、副燃料供給部４１は、上記第三実施形態において説明したものと同様の構成を有している。
【００５４】
本実施形態では、副燃料供給部４１における副燃料噴射孔４２は、上下流方向から見て、ランプ部４０の傾斜面４３と重なる位置に設けられている。すなわち、副燃料噴射孔４２から供給された副燃料１８の流れは、流路形成面１２に沿って下流側に流れた後、傾斜面４３に上流側から衝突する。また、このとき、副燃料１８の流れと、燃焼流路１３中の空気流とによって、流路形成面１２の近傍には、混合領域が形成される。
【００５５】
このような構成によれば、上記第二実施形態で説明したように、ランプ部４０で形成される縦渦３０によって、主燃料１７と空気との混合をさらに促進することができる。加えて、主燃料１７は噴射孔２９から下流側に向かって吹き出されることから、燃料が空気流に直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気流中で主燃料１７の流れによって生じる圧力損失を低減することができる。
【００５６】
さらに、副燃料供給部４１から供給される副燃料１８によって、燃焼領域中における十分な保炎を実現することができる。加えて、火炎面に直接的に燃料を供給することから、火炎が生じにくい燃焼領域の中心に燃料を到達させた場合に比べて、燃料の未燃分を少なくすることができる。これにより、スクラムジェットエンジン３の効率を向上させることができる。
【００５７】
［第五実施形態］
続いて、本発明の第五実施形態について図７、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態に係るスクラムジェットエンジン４４では、主燃料供給部４５は、上記第二実施形態において説明したランプ部２５と同様のランプ部４６を有している。第二実施形態ではランプ部２５に、主燃料１７を噴射するための噴射孔２９が１つのみ形成されていた。一方で、本実施形態におけるランプ部４６には、複数の噴射孔４７が形成されている。
【００５８】
より具体的には図８に示すように、ランプ部４６の主面４８上には、断面視で主面２７の延びる方向に間隔を空けて配列された複数の噴射孔４７が形成されている。噴射孔４７はいずれも円形の開孔断面を有している。これら噴射孔４７の開孔径は、流路形成面１２から離間する位置にある噴射孔４７になるほど大きく設定されている。言い換えれば、主面４８の延びる方向に、流路形成面１２側から離間するにしたがって、噴射孔４７の開孔径が次第に大きくなる。これにより、流路形成面１２から離間する位置にある噴射孔４７になるほど、より多くの主燃料１７を噴射することができる。
【００５９】
このような構成によれば、ランプ部４６の傾斜面４９と側面部５０との稜線に沿って、上流側から流れてきた空気が縦渦３０を形成する。この縦渦３０によって、燃料と空気との混合を促進することができる。さらに、燃料は噴射孔４７から下流側に向かって吹き出されることから、燃料が空気流に直交する方向に噴射された場合に比べて、当該空気流の圧力損失を低減することができる。
【００６０】
さらに、流路形成面１２から離間した位置の噴射孔４７になるほど開孔径が大きく設定されていることから、燃焼領域中における流束分布と燃料の流束分布とを一致させることができる。すなわち、流速の低い境界層には相対的に少量の燃料が供給され、流速の高い領域には相対的に大量の燃料が供給されるため、燃料と空気との混合をさらに促進することができるとともに、燃料の未燃分が生じる可能性をさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…飛翔体
２…機体部
３…スクラムジェットエンジン
４…機体本体
５…主翼
６…尾翼
７…カウル
８…主燃料供給部
９…副燃料供給部
１０…吸気口
１１…排気口
１２…流路形成面
１３…燃焼流路
１４…キャビティ
１５…キャビティ底面部
１６…キャビティ側面部
１７…主燃料
１８…副燃料
１９…主燃料流路
２０…主燃料噴射孔
２１…多孔ノズル部
２２…孔部
２３…スクラムジェットエンジン
２４…主燃料供給部
２５…ランプ部
２６…傾斜面
２７…主面
２８…側面部
２９…噴射孔
３０…縦渦
３１…スクラムジェットエンジン
３２…副燃料供給部
３３…整流板
３４…支持部
３５…副燃料噴射孔
３６…噴射部
３７…導入部
３８…スクラムジェットエンジン
３９…主燃料供給部
４０…ランプ部
４１…副燃料供給部
４２…副燃料噴射孔
４３…傾斜面
４４…スクラムジェットエンジン
４５…主燃料供給部
４６…ランプ部
４７…噴射孔
４８…主面
４９…傾斜面
５０…側面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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