液体燃料ラムジェット燃焼器の噴霧および燃焼特性

Autor: Sasaki, Masaki, Takahashi, Mamoru, Sakamoto, Hiroshi, Kumakawa, Akinaga, Yatsuyanagi, Nobuyuki, Sei, Motohiro, Yoshimura, Kazuhiko, Inamura, Takao
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 1998
Předmět:
Zdroj: 航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory. :1-16
ISSN: 0389-4010
Popis: 炭化水素燃料を用いるラムジェットやロケット-ラムジェット複合燃焼器の設計に資することを目的として、炭化水素燃料の高温・高速気流中における微粒化特性および燃焼特性について実験的に明らかにした。実験においては、液体燃料としてRJ-1Jを用い、飛行マッハ数3〜4に相当する模擬高温・亜音速空気流中へ液噴流を垂直に噴射し、燃焼させた。最初に、液噴流のペネトレーション特性について調べるため、高温・亜音速空気流中へ常温の燃料を噴射して実験を行った。実験の結果から、高温空気中における液噴流のペネトレーションは、常温空気中で得られた実験整理式による予測値より大きいことを明らかにした。この原因として微粒化特性に及ぼす気流の密度の大小の影響が考えられた。すなわち、より高温の、密度の小さい気流条件下では、形成される液滴直径が大きく、その結果、より大きいペネトレーションが得られたものと思われた。次に、保炎のためのV型ガッタを燃焼器内に設け、液噴流をV型ガッタに直角ないし平行に噴射させて燃焼実験を行った。実験により、直交噴射条件の場合には、1,500K以上の高温領域が燃焼器中心軸の近傍に存在して、長くて狭い領域を形成すること、より下流域においては、液噴流の後流域のに巻き込まれて壁面に付着することを明らかにした。一方、平行噴射条件の場合には、燃焼器断面のほぼ全域に渡って高温領域が形成されること、燃焼効率は直交噴射の場合よりも高い値を示すことを明らかにした。また、V型ガッタの後方端よりパイロット燃料として微量のガス水素を添加することにより、添加なしの場合に比してより高い燃焼効率が得られることを明らかにした。さらに、再生冷却を模擬した高温燃料噴射の実験では、常温燃料噴射に比して微粒化、蒸発は促進されるものの、液滴粒径の減少により分散が悪くなることを明らかにした。再生冷却を施す場合には、噴射法の改良が必要であると思われる。
Spray characteristics and combustion characteristics of a liquid fueled ramjet combustor were experimentally investigated. A liquid fuel was injected transversely into a subsonic hot vitiation air stream. The penetrations of the liquid jet under hot airflow conditions were larger than those calculated by the empirical equation obtained under room temperature airflow conditions. A V-shaped gutter was attached to the center of the combustor for flame holding. Two different arrangements of the gutter and fuel injector were tested. In one of them, the fuel was injected perpendicular to the gutter axis, and in the other, the fuel was injected parallel to the axis. In the case of perpendicular fuel injection, a region with a temperature higher than 1,500 K was observed at the center of the combustor; this region was long and narrow in the direction of fuel injection. The high temperature region reached the bottom wall due to involvement of the fuel in the wake region of a fuel injector. In the case of parallel injection, the high temperature region covered almost the whole cross section of the combustor except in the vicinity of the bottom wall, and the measured combustion efficiencies were higher than those in the case of the perpendicular fuel injection. Pilot fuel injection from the gutter was very effective for the improvement of combustion characteristics. It was also found that the fuel dispersion in the direction injection of high temperature fuel, which simulates the regenerative cooling of a ramjet combustor, was smaller than that of low temperature fuel due to fuel evaporation.
資料番号: AA0001663000
レポート番号: NAL TR-1349T
Databáze: OpenAIRE
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