तेज़, शांत, साफ़ - नया विमान इंजन
यह पता चला है कि विमानन में बहुत कुछ बदलने के लिए, आपको नए प्रोपेलर, भविष्य के डिजाइन या अंतरिक्ष सामग्री की तलाश करने की आवश्यकता नहीं है। यह अपेक्षाकृत सरल यांत्रिक ट्रांसमिशन का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है ...
यह हाल के वर्षों के सबसे महत्वपूर्ण नवाचारों में से एक है। गियर वाले टर्बोफैन मोटर्स (जीटीएफ) कंप्रेसर और पंखे को अलग-अलग गति से घूमने की अनुमति देते हैं। पंखा ड्राइव गियर पंखे की शाफ्ट के साथ घूमता है लेकिन पंखे की मोटर को कम दबाव वाले कंप्रेसर और टरबाइन से अलग करता है। पंखा धीमी गति से घूमता है, जबकि कंप्रेसर और कम दबाव वाला टरबाइन अधिक गति से चलता है। प्रत्येक इंजन मॉड्यूल इष्टतम दक्षता पर काम कर सकता है। लगभग 20 बिलियन डॉलर के अनुसंधान एवं विकास और अनुसंधान एवं विकास खर्च के 1000 वर्षों के बाद, प्रैट एंड व्हिटनी प्योरपावर पीडब्ल्यू2016जी टर्बोफैन परिवार कुछ साल पहले चालू हुआ था और XNUMX से इसे बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक विमानों में पेश किया गया है।
आधुनिक टर्बोफैन इंजन दो तरह से जोर उत्पन्न करते हैं। सबसे पहले, कंप्रेसर और दहन कक्ष इसके मूल में स्थित हैं। सामने एक पंखा है, जो कोर द्वारा संचालित होता है, मोटर कोर के चारों ओर बाईपास कक्षों के माध्यम से हवा को निर्देशित करता है। बाईपास अनुपात कोर से गुजरने वाली हवा की मात्रा और इससे गुजरने वाली हवा की मात्रा का अनुपात है। सामान्य तौर पर, उच्च बाईपास अनुपात का अर्थ है शांत, अधिक कुशल और अधिक शक्तिशाली इंजन। पारंपरिक टर्बोफैन का बाईपास अनुपात 9 से 1 होता है। प्रैट प्योरपावर जीटीएफ इंजन का बाईपास अनुपात 12 से 1 होता है।
बाईपास अनुपात बढ़ाने के लिए, मोटर निर्माताओं को पंखे के ब्लेड की लंबाई बढ़ानी होगी। हालाँकि, लम्बा होने पर, ब्लेड के अंत में प्राप्त घूर्णी गति इतनी अधिक होगी कि अवांछित कंपन उत्पन्न होगा। आपको धीमा करने के लिए पंखे के ब्लेड की आवश्यकता होती है, और गियरबॉक्स इसी के लिए है। प्रैट एंड व्हिटनी के अनुसार, ऐसा इंजन 16 प्रतिशत तक ऊँचा हो सकता है। बढ़िया ईंधन अर्थव्यवस्था और 50 प्रतिशत। कम निकास उत्सर्जन और 75 प्रतिशत है। शांत। हाल ही में, SWISS और एयर बाल्टिक ने घोषणा की कि उनके GTF C-सीरीज़ जेट इंजन निर्माता के वादे से भी कम ईंधन की खपत करते हैं।
उत्पादन लाइन पर PW1100G-JM इंजन
टाइम पत्रिका ने PW1000G इंजन को 50 के 2011 सबसे महत्वपूर्ण आविष्कारों में से एक और छह सबसे पर्यावरण अनुकूल आविष्कारों में से एक का नाम दिया है, क्योंकि प्रैट एंड व्हिटनी प्योरपावर को मौजूदा जेट इंजनों की तुलना में क्लीनर, शांत, अधिक शक्तिशाली और कम ईंधन का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। 2016 में, डेल्टा एयर लाइन्स के तत्कालीन अध्यक्ष रिचर्ड एंडरसन ने बोइंग के ड्रीमलाइनर द्वारा समग्र निर्माण में क्रांति लाने के बाद इंजन को "पहला सच्चा नवाचार" कहा।
बचत और उत्सर्जन में कमी
वाणिज्यिक विमानन क्षेत्र सालाना 700 मिलियन टन से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित करता है। हालांकि ये करीब 2 फीसदी ही है. वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन, इस बात के प्रमाण हैं कि जेट ईंधन में ग्रीनहाउस गैसें वायुमंडल पर अधिक प्रभाव डालती हैं क्योंकि वे अधिक ऊंचाई पर छोड़ी जाती हैं।
प्रमुख इंजन निर्माता ईंधन बचाने और उत्सर्जन कम करने पर विचार कर रहे हैं। प्रैट प्रतिस्पर्धी सीएफएम इंटरनेशनल ने हाल ही में लीप नामक अपना उन्नत इंजन पेश किया, जो कंपनी के अधिकारियों का कहना है कि अन्य समाधानों की कीमत पर गियर वाले टर्बोफैन के समान परिणाम प्रदान करता है। सीएफएम का दावा है कि एक पारंपरिक टर्बोफैन आर्किटेक्चर में, बिना अतिरिक्त वजन और पावरट्रेन के ड्रैग के समान लाभ प्राप्त किए जा सकते हैं। LEAP ऊर्जा दक्षता सुधार प्राप्त करने के लिए हल्के मिश्रित सामग्री और कार्बन फाइबर फैन ब्लेड का उपयोग करता है जो कंपनी का कहना है कि प्रैट एंड व्हिटनी इंजन के साथ हासिल किए गए तुलनीय हैं।
आज तक, A320neo के लिए एयरबस इंजन के ऑर्डर सीएफएम और प्रैट एंड व्हिटनी के बीच लगभग समान रूप से विभाजित हैं। दुर्भाग्य से बाद वाली कंपनी के लिए, प्योरपावर मोटर्स उपयोगकर्ताओं के लिए समस्याएँ पैदा कर रही हैं। पहली बार इस साल सामने आया, जब कतर एयरवेज एयरबस A320neo में GTF इंजन की असमान कूलिंग दर्ज की गई। असमान शीतलन से भागों में विकृति और घर्षण हो सकता है, और साथ ही उड़ानों के बीच का समय भी बढ़ सकता है। परिणामस्वरूप, एयरलाइन ने निष्कर्ष निकाला कि इंजन परिचालन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं। इसके तुरंत बाद, भारतीय विमानन अधिकारियों ने प्योरपावर जीटीएफ इंजन द्वारा संचालित 11 एयरबस ए320नियो विमानों की उड़ानें निलंबित कर दीं। इकोनॉमिक टाइम्स के अनुसार, यह निर्णय एयरबस जीटीएफ संचालित विमान के दो सप्ताह के दौरान तीन इंजन विफलताओं के बाद आया। प्रैट एंड व्हिटनी ने इन कठिनाइयों को कम महत्व देते हुए कहा कि इनसे निपटना आसान है।
एयरबस इलेक्ट्रॉनिक पंखा
विमान इंजन के क्षेत्र में एक और दिग्गज कंपनी, रोल्स-रॉयस, अपना स्वयं का पावर गियरबॉक्स विकसित कर रही है, जो 2025 तक बड़े टर्बोफैन में ईंधन की खपत को 25% तक कम कर देगी। प्रसिद्ध ट्रेंट इंजन रेंज के पुराने मॉडलों की तुलना में। निस्संदेह, इसका मतलब एक नई प्रैट एंड व्हिटनी डिज़ाइन प्रतियोगिता है।
अंग्रेज अन्य प्रकार के नवप्रवर्तन के बारे में भी सोच रहे हैं। हाल ही में सिंगापुर एयरशो के दौरान, रोल्स-रॉयस ने इंटेलिजेंटइंजिन पहल शुरू की, जिसका उद्देश्य ऐसे बुद्धिमान विमान इंजन विकसित करना है जो एक-दूसरे के साथ संचार करने की क्षमता और एक समर्थन नेटवर्क के माध्यम से अधिक सुरक्षित और कुशल हों। इंजन और सेवा पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य हिस्सों के साथ निरंतर दो-तरफा संचार प्रदान करके, इंजन समस्याओं को उत्पन्न होने से पहले ही हल करने में सक्षम होगा और सीखेगा कि प्रदर्शन में सुधार कैसे किया जाए। वे अपने काम के इतिहास और अन्य इंजनों से भी सीखेंगे, और बड़े पैमाने पर उन्हें चलते-फिरते खुद की मरम्मत भी करनी होगी।
ड्राइव के लिए बेहतर बैटरी की जरूरत है
2050 के लिए यूरोपीय आयोग का विमानन दृष्टिकोण CO उत्सर्जन में कमी का आह्वान करता है।2 75 प्रतिशत तक, नाइट्रोजन ऑक्साइड 90 प्रतिशत तक। और शोर 65 प्रतिशत। उन्हें मौजूदा तकनीकों से हासिल नहीं किया जा सकता। इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टम को वर्तमान में इन चुनौतियों का सामना करने के लिए सबसे आशाजनक प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में देखा जाता है।
बाज़ार में दो सीटों वाले इलेक्ट्रिक हल्के विमान उपलब्ध हैं। चार सीटों वाले हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक वाहन क्षितिज पर हैं। नासा का अनुमान है कि 20 के दशक की शुरुआत में, इस प्रकार की छोटी दूरी, नौ सीटों वाली एयरलाइनर विमानन सेवाओं को छोटे समुदायों में वापस लाएगी। यूरोप और अमेरिका दोनों में, वैज्ञानिकों का मानना है कि 2030 तक 100 सीटों तक की क्षमता वाला हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक विमान बनाना संभव है। हालाँकि, ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में उल्लेखनीय प्रगति की आवश्यकता होगी।
वर्तमान में, बैटरियों का ऊर्जा घनत्व पर्याप्त नहीं है। हालाँकि, यह सब बदल सकता है। टेस्ला बॉस एलोन मस्क ने कहा कि एक बार बैटरियां प्रति किलोग्राम 400 वाट-घंटे का उत्पादन करने में सक्षम हो जाएंगी, और सेल पावर का कुल वजन का अनुपात 0,7-0,8 हो जाएगा, तो इलेक्ट्रिक ट्रांसकॉन्टिनेंटल एयरलाइनर एक "कठिन विकल्प" बन जाएगा। यह ध्यान में रखते हुए कि लिथियम-आयन बैटरियां 113 में 1994 Wh/kg, 202 में 2004 Wh/kg की ऊर्जा घनत्व तक पहुंचने में सक्षम थीं, और अब लगभग 300 Wh/kg तक पहुंचने में सक्षम हैं, यह माना जा सकता है कि अगले दशक के भीतर वे 400 Wh/kg के स्तर तक पहुँच जाएगा।
किटी हॉक इलेक्ट्रिक टू-सीटर एयर टैक्सी प्रोजेक्ट
एयरबस, रोल्स-रॉयस और सीमेंस ने हाल ही में ई-फैन एक्स फ्लाइंग डेमोंस्ट्रेटर विकसित करने के लिए साझेदारी की है, जो वाणिज्यिक विमान हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन में एक महत्वपूर्ण कदम होगा। ई-फैन एक्स हाइब्रिड इलेक्ट्रिक तकनीक का प्रदर्शन होने की उम्मीद है -फैन एक्स व्यापक जमीनी परीक्षण अभियान के बाद 2020 में उड़ान भरेगा। पहले चरण में, BAe 146 चार इंजनों में से एक को XNUMX मेगावाट इलेक्ट्रिक मोटर से बदल देगा। इसके बाद, सिस्टम की परिपक्वता प्रदर्शित करने के बाद दूसरी टरबाइन को इलेक्ट्रिक मोटर से बदलने की योजना बनाई गई है।
एयरबस समग्र एकीकरण के साथ-साथ हाइब्रिड इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन और बैटरी नियंत्रण वास्तुकला और उड़ान नियंत्रण प्रणालियों के साथ इसके एकीकरण के लिए जिम्मेदार होगा। रोल्स-रॉयस गैस टरबाइन इंजन, XNUMX-मेगावाट जनरेटर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए जिम्मेदार होगा। एयरबस के साथ मिलकर, रोल्स-रॉयस पंखों को मौजूदा सीमेंस नैकेल और इलेक्ट्रिक मोटर के अनुरूप ढालने पर भी काम करेगा। सीमेंस XNUMX मेगावाट इलेक्ट्रिक मोटर और एक इलेक्ट्रॉनिक पावर नियंत्रक, साथ ही एक इन्वर्टर, कनवर्टर और बिजली वितरण प्रणाली की आपूर्ति करेगा।
दुनिया भर में कई अनुसंधान केंद्र इलेक्ट्रिक विमान पर काम कर रहे हैं, जिसमें नासा भी शामिल है, जो एक्स-57 मैक्सवेल का निर्माण कर रहा है। किटी हॉक इलेक्ट्रिक टू-सीटर एयर टैक्सी परियोजना और बड़े केंद्रों, कंपनियों या छोटे स्टार्ट-अप की कई अन्य संरचनाएं भी विकसित की जा रही हैं।
यह देखते हुए कि यात्री और मालवाहक विमानों का औसत जीवनकाल क्रमशः 21 और 33 वर्ष के आसपास है, भले ही कल उत्पादित सभी नए विमान पूरी तरह से इलेक्ट्रिक हों, जीवाश्म-ईंधन से चलने वाले विमानों को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने में दो से तीन दशक लगेंगे।
तो यह जल्दी काम नहीं करेगा. इस बीच, जैव ईंधन विमानन क्षेत्र में पर्यावरण को हल्का कर सकता है। वे कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को 36-85 प्रतिशत तक कम करने में मदद करते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि जेट इंजनों के लिए जैव ईंधन मिश्रणों को 2009 में प्रमाणित किया गया था, विमानन उद्योग परिवर्तनों को लागू करने की जल्दी में नहीं है। जैव ईंधन उत्पादन को औद्योगिक स्तर पर लाने में कुछ तकनीकी बाधाएँ और चुनौतियाँ जुड़ी हुई हैं, लेकिन मुख्य बाधा कीमत है - जीवाश्म ईंधन के साथ समानता हासिल करने में अगले दस साल लगते हैं।
भविष्य में कदम रखें
साथ ही, प्रयोगशालाएं कुछ अधिक भविष्यवादी विमान इंजन अवधारणाओं पर काम कर रही हैं। अब तक, उदाहरण के लिए, एक प्लाज्मा इंजन बहुत यथार्थवादी नहीं लगता है, लेकिन इस बात से इंकार नहीं किया जा सकता है कि वैज्ञानिक कार्य कुछ दिलचस्प और उपयोगी के रूप में विकसित होंगे। प्लाज़्मा थ्रस्टर्स विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने के लिए बिजली का उपयोग करते हैं। वे हवा या आर्गन जैसी गैस को संपीड़ित और उत्तेजित करके प्लाज्मा में बदल देते हैं - एक गर्म, सघन, आयनित अवस्था। उनका शोध अब बाहरी अंतरिक्ष (आयन थ्रस्टर्स) में उपग्रह लॉन्च करने के विचार की ओर ले जाता है। हालाँकि, बर्लिन की टेक्निकल यूनिवर्सिटी के बर्कैंट गोएक्सेल और उनकी टीम विमानों पर प्लाज़्मा थ्रस्टर्स लगाना चाहते हैं।
अध्ययन का उद्देश्य एक एयर-जेट प्लाज्मा इंजन विकसित करना है जिसका उपयोग टेकऑफ़ और उच्च ऊंचाई वाली उड़ानों दोनों के लिए किया जा सकता है। प्लाज्मा जेट आमतौर पर वैक्यूम या कम दबाव वाले वातावरण में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं जहां गैस की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। हालाँकि, गोकसेल की टीम ने एक ऐसे उपकरण का परीक्षण किया जो एक वायुमंडल के दबाव में हवा में काम करने में सक्षम है। गोकेल जर्नल ऑफ फिजिक्स सम्मेलन श्रृंखला में कहते हैं, "हमारे प्लाज्मा नोजल 20 किलोमीटर प्रति सेकंड तक की गति तक पहुंच सकते हैं।"
भविष्य के हाइपरसोनिक वाहन में SABER इंजन
शुरुआत करने के लिए, टीम ने 80 मिलीमीटर लंबे लघु थ्रस्टर्स का परीक्षण किया। एक छोटे विमान के लिए, यह उस राशि से एक हज़ार तक होगा जिसे टीम संभव मानती है। निस्संदेह, सबसे बड़ी सीमा हल्की बैटरियों की कमी है। वैज्ञानिक हाइब्रिड विमान पर भी विचार कर रहे हैं, जिसमें एक प्लाज्मा इंजन को आंतरिक दहन इंजन या रॉकेट के साथ जोड़ा जाएगा।
जब हम नवीन जेट इंजन अवधारणाओं के बारे में बात करते हैं, तो हमें रिएक्शन इंजन लिमिटेड द्वारा विकसित SABER (सिनर्जिस्टिक एयर-ब्रीदिंग रॉकेट इंजन) को नहीं भूलना चाहिए। यह माना जाता है कि यह तरल हाइड्रोजन पर चलने वाला, वायुमंडल और निर्वात दोनों में चलने वाला इंजन होगा। उड़ान के प्रारंभिक चरण में, ऑक्सीडाइज़र वायुमंडल से हवा होगी (पारंपरिक जेट इंजनों में), और 26 किमी की ऊंचाई से (जहां जहाज 5 मिलियन वर्ष की गति तक पहुंचता है) - तरल ऑक्सीजन। रॉकेट मोड पर स्विच करने के बाद, यह मैक 25 तक की गति तक पहुंच जाएगा।
परियोजना में शामिल बोइंग की निवेश शाखा, होराइजनएक्स ने अभी तक यह तय नहीं किया है कि SABER इसका उपयोग कैसे कर सकता है, सिवाय इसके कि वह "बोइंग को सुपरसोनिक उड़ान की खोज में मदद करने के लिए क्रांतिकारी तकनीक का उपयोग करने की उम्मीद करती है।"
रैमजेट और स्क्रैमजेट (एक दहन कक्ष के साथ सुपरसोनिक जेट इंजन) लंबे समय से उच्च गति विमानन के प्रशंसकों की जुबान पर हैं। वर्तमान में, इन्हें मुख्य रूप से सैन्य उद्देश्यों के लिए विकसित किया गया है। हालाँकि, जैसा कि विमानन का इतिहास सिखाता है, सेना में जो परीक्षण किया जाएगा वह नागरिक उड्डयन में जाएगा। बस थोड़ा सा धैर्य चाहिए।
रोल्स रॉयस इंटेलिजेंट इंजन वीडियो:
रोल्स-रॉयस | IntelligentEngine में नवाचार
