पल्स विस्फोट इंजन: Difference between revisions
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Latest revision as of 10:43, 8 January 2023
पल्स विस्फोट इंजन (पीडीई) ऐसी वायु प्रणोदन प्रणाली है जो ईंधन और आक्सीकारक मिश्रण को जलाने के लिए विस्फोट तरंगों का उपयोग करता है।[1][2] इसमें इंजन को स्पंदित किया जाता है क्योंकि दहन कक्ष में प्रत्येक विस्फोट तरंग और अगले के बीच मिश्रण को नवीनीकृत किया जाना चाहिए। सैद्धांतिक रूप से, पीडीई सबसोनिक उड़ान से मोटे तौर पर मच संख्या 5 की आवाज़ से जल्द उड़ान गति तक संचालित हो सकता है। आदर्श पीडीई डिजाइन में टर्बोजेट और टर्बोफैन जैसे अन्य आकृतियों की तुलना में थर्मोडायनामिक ईंधन दक्षता अधिक हो सकती है क्योंकि विस्फोट तरंग तेजी से मिश्रण को संकुचित करती है और गर्मी इसमें स्थिर मात्रा में लीन हो जाती है। परिणाम स्वरूप, अक्षीय कंप्रेसर जैसे चलने वाले भागों को इंजन में जरूरी नहीं है, जो समग्र वजन और लागत को बहुत कम कर सकता है। पीडीई को 1940 से प्रणोदन के लिए माना जाता है।[3] आगे के विकास के लिए प्रमुख विवादों में ईंधन और ऑक्सीडाइज़र पर तेज़ और कुशल मिश्रण, ऑटोइग्निशन तापमान की रोकथाम, और इनलेट और नोजल के साथ एकीकरण करके इसे सम्मलित किया जाता है।
आज तक, कोई व्यावहारिक पीडीई उत्पादन में नहीं डाला गया है, लेकिन कई टेस्टबेड इंजन बनाए गए हैं और को कम गति वाले प्रदर्शन विमान में सफलतापूर्वक एकीकृत किया गया था जिसने 2008 में निरंतर पीडीई संचालित उड़ान में उड़ान भरी थी। जून 2008 में, रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजनाएं एजेंसी (डीएआरपीए) ने ब्लैकस्विफ्ट का अनावरण किया, जिसके द्वारा इस विधि का उपयोग मैक 6 तक की गति तक पहुंचने के लिए करना था।[4] चूंकि परियोजना को जल्द ही अक्टूबर 2008 में रद्द कर दिया गया था।
अवधारणा
पल्स जेट
पीडीई का मूल संचालन पल्स संचालित के समान है। पल्स जेट में, ज्वलनशील मिश्रण बनाने के लिए हवा को ईंधन के साथ मिलाया जाता है जिसे बाद में खुले कक्ष में प्रज्वलित किया जाता है। परिणामी दहन मिश्रण के दबाव को लगभग 100 वायुमंडल (10 एमपीए) तक बढ़ा देता है,[5] जो फिर प्रणोद के लिए नोज़ल के माध्यम से फैलता है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि मिश्रण पीछे की ओर निकलता है, जिससे विमान को आगे बढ़ाया जाता है, इंजन के सामने बंद करने के लिए शटर की श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। इनलेट की सावधानीपूर्वक ट्यूनिंग शटर को सही समय पर बंद करना सुनिश्चित करती है जिससे कि हवा को इंजन के माध्यम से केवल दिशा में यात्रा करने के लिए मजबूर किया जा सके। कुछ पल्स जेट आकृतियों ने प्रणाली में एयरफ्लो के माध्यम से वाल्विंग क्रिया प्रदान करने के लिए ट्यूनेड गुंजयमान गुहा का उपयोग किया। ये डिजाइन सामान्यतः यू-आकार की ट्यूब की तरह दिखते हैं, जो दोनों सिरों पर खुले होते हैं।
किसी भी प्रणाली में, पल्स जेट में दहन प्रक्रिया के समय समस्याएँ होती हैं। जैसे-जैसे ईंधन जलता है और जोर पैदा करने के लिए फैलता है, यह किसी भी शेष असंतुलित आवेश को नोज़ल से बाहर की ओर धकेलता है। कई स्थितियों में जलने से पहले कुछ आवेश बाहर निकल जाते हैं, जिसके कारण वी-1 उड़ने वाले बम और अन्य पल्स जेट पर ज्वाला का प्रसिद्ध निशान दिखाई देता है। इंजन के अंदर रहते हुए भी, मिश्रण का आयतन लगातार परिवर्तित होता रहता है जो अक्षम रूप से ईंधन को प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
पीडीई
सभी नियमित जेट इंजन और अधिकांश रॉकेट इंजन ईंधन के अपस्फीति पर अर्ताथ ईंधन के ध्वनि दहन की तीव्र लेकिन गति कार्य करते हैं। पल्स विस्फोट इंजन जेट इंजन बनाने के लिए वर्तमान में सक्रिय विकास में अवधारणा है जो ईंधन के सुपरसोनिक विस्फोट पर कार्य करता है। क्योंकि दहन इतनी तेजी से होता है, चार्ज (ईंधन/वायु मिश्रण) के पास इस प्रक्रिया के समय विस्तार करने का समय नहीं होता है, इसलिए यह लगभग आइसोकोरिक प्रक्रिया के अनुसार होता है। गैस टर्बाइन जैसे खुले-चक्र आकृतियों की तुलना में निरंतर मात्रा में दहन अधिक कुशल होते है, जिससे अधिक ईंधन दक्षता होती है।
चूंकि दहन प्रक्रिया इतनी तेजी से होती है, यांत्रिक शटर को आवश्यक प्रदर्शन के साथ व्यवस्थित करना कठिन होता है। इसके अतिरिक्त, पीडीई सामान्यतः प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक करने के लिए वाल्वों की श्रृंखला का उपयोग करते हैं। जनरल इलेक्ट्रिक के कुछ पीडीई आकृतियों में, शॉट को पीछे की ओर निकालने के लिए इंजन के विभिन्न क्षेत्रों के बीच दबाव के अंतर का उपयोग करते हुए, सावधानीपूर्वक समय के माध्यम से शटर को हटा दिया जाता है।[citation needed]
इसका एक और साइड इफेक्ट, जो अभी तक व्यावहारिक उपयोग में प्रदर्शित नहीं हुआ है, वह चक्र का समय है। यांत्रिक शटर के चक्र समय के कारण पारंपरिक पल्सजेट प्रति सेकंड लगभग 250 पल्स में सबसे ऊपर है, लेकिन पीडीई का उद्देश्य हजारों पल्स प्रति सेकंड है,[citation needed] इतनी तेजी से कि यह मूल रूप से इंजीनियरिंग से निरंतर कार्यरत रहता है। इससे अन्यथा अत्यधिक कंपन वाले पल्सजेट इंजन को सुगम बनाने में सहायता मिलनी चाहिए - कई छोटी पल्स ही शुद्ध जोर के लिए बड़ी पल्स की छोटी संख्या की तुलना में कम मात्रा बनाती हैं। दुर्भाग्य से, विस्फोट, अपस्फीति की तुलना में कई गुना अधिक जोर से होते हैं।
स्पंद-विस्फोट इंजन के साथ प्रमुख कठिनाई विस्फोट शुरू करना है। जबकि बड़ी चिंगारी के साथ सीधे विस्फोट करना संभव है, ऊर्जा इनपुट की मात्रा बहुत बड़ी है और इंजन के लिए व्यावहारिक नहीं है। विशिष्ट समाधान अपस्फीति-से-विस्फोट संक्रमण (डीडीटी) का उपयोग करना है - अर्थात, उच्च-ऊर्जा अपस्फीति शुरू करें, और इसे ट्यूब को उस बिंदु तक तेज करें जहां यह विस्फोट बनने के लिए पर्याप्त तेज़ हो।[citation needed] वैकल्पिक रूप से विस्फोट को वृत्त के चारों ओर भेजा जा सकता है और वाल्व यह सुनिश्चित करते हैं कि केवल उच्चतम शिखर शक्ति ही निकास में रिसाव कर सकती है। साथ ही दीक्षा समस्या को हल करने के लिए केंद्रीय संपीड़न विस्फोट प्रणाली को लागू किया जा सकता है।
यह प्रक्रिया जितनी लगती है उससे कहीं अधिक जटिल है, प्रतिरोध के कारण आगे बढ़ते हुए तरंगफ्रंट (तरंग ड्रैग के समान) का सामना करना पड़ता है। यदि ट्यूब में अवरोध हैं तो डीडीटी कहीं अधिक सरलता से होता है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला श्लेकिन सर्पिल है, जिसे चलने वाले ईंधन/वायु/निकास मिश्रण के कम से कम प्रतिरोध के साथ सबसे उपयोगी एडीज बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। भंवर कई मोर्चों में अलग होने वाली ज्वाला की ओर ले जाते हैं, जिनमें से कुछ पीछे की ओर जाते हैं और अन्य मोर्चों से टकराते हैं, और फिर उनके आगे के मोर्चों में तेजी लाते हैं।
व्यवहार को मॉडल करना और भविष्यवाणी करना कठिन है, और अनुसंधान जारी है। पारंपरिक पल्सजेट के साथ, दो मुख्य प्रकार के डिज़ाइन हैं: वाल्वयुक्त और वाल्वलेस। वाल्वों के साथ डिजाइन उनके पल्सजेट समकक्षों के साथ सामना करने वाले समान कठिन-से-घने पहनने के विवादों का सामना करते हैं। वाल्व रहित डिज़ाइन सामान्यतः प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए वायु प्रवाह में असामान्यताओं पर निर्भर करते हैं, और नियमित डीडीटी में प्राप्त करना बहुत कठिन होता है।
राष्ट्रीय वैमानिकी और अंतरिक्ष प्रशासन पीडीई पर शोध कार्यक्रम रखता है, जिसका उद्देश्य मच संख्या, नागरिक परिवहन प्रणालियों के बारे में उच्च गति है।[citation needed] चूंकि, अधिकांश पीडीई अनुसंधान प्रकृति में सैन्य है, क्योंकि इंजन का उपयोग उच्च गति, लंबी दूरी के टोही विमानों की नई पीढ़ी को विकसित करने के लिए किया जा सकता है, जो किसी भी सम्मलित विमान-विरोधी सुरक्षा की सीमा से बाहर होने के लिए पर्याप्त उच्च उड़ान भरेंगे, जबकि इसके लिए प्रस्तुत रेंज SR-71 से काफी अधिक है, जिसके संचालन में उपयोग करने के लिए बड़े पैमाने पर टैंकर समर्थन बेड़े की आवश्यकता होती है।
जबकि अधिकांश शोध उच्च गति शासन पर हैं, सैकड़ों हजारों में बहुत अधिक पल्स दरों वाले नए डिजाइन सबसोनिक गति पर भी अच्छी तरह से कार्य करते हैं। जबकि पारंपरिक इंजन डिज़ाइन में हमेशा ट्रेडऑफ़ सम्मलित होते हैं जो उन्हें सर्वोत्तम गति सीमा तक सीमित करते हैं, पीडीई उन्हें सभी गति से बेहतर प्रदर्शन करता है। प्रैट एंड व्हिटनी और जनरल इलेक्ट्रिक दोनों के पास अब आकृतियों के व्यावसायीकरण के प्रयास में सक्रिय पीडीई अनुसंधान कार्यक्रम हैं।[citation needed]
पल्स विस्फोट इंजनों में प्रमुख कठिनाइयाँ डीडीटी प्राप्त कर रही हैं बिना ट्यूब की आवश्यकता के इसे अव्यावहारिक बनाने के लिए और विमान पर ड्रैग-इम्पोज़िंग (ट्यूब में यू-बेंड जोड़ने से विस्फोट तरंग बुझ जाती है); शोर को कम करना (अधिकांशतः जैकहैमर की तरह ध्वनि के रूप में वर्णित) और इंजन के संचालन के कारण होने वाले गंभीर कंपन को कम करना आवश्यक होता हैं।
पहली पीडीई संचालित उड़ान
पल्स विस्फोट इंजन द्वारा संचालित विमान की पहली ज्ञात उड़ान 31 जनवरी 2008 को मोजावे हवाई अड्डा या स्पेसपोर्ट या मोजावे एयर और स्पेस पोर्ट में हुई।[6] इस परियोजना को वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला और अभिनव वैज्ञानिक समाधान, इंक द्वारा विकसित किया गया था। उड़ान के लिए चुना गया विमान बोरेलिस नाम का भारी संशोधित स्केल्ड कंपोजिट रूटन लॉन्ग-ईजेड|लॉन्ग-ईजेड था।[7] इंजन में 80 हर्ट्ज की आवृत्ति पर स्पंद विस्फोट उत्पन्न करने वाली चार ट्यूबें थीं, जो 200 पाउंड तक का थ्रस्ट (890 न्यूटन) उत्पन्न करती थीं। हाल के वर्षों में इंजन डेवलपर्स द्वारा कई ईंधनों पर विचार और परीक्षण किया गया था, लेकिन इस उड़ान के लिए परिष्कृत ओकटाइन का उपयोग किया गया था। लांग-ईजेड के उत्थापन की सुविधा के लिए छोटी रॉकेट प्रणाली का उपयोग किया गया था, लेकिन पीडीई ने लगभग 100 फीट (30 मीटर) की ऊंचाई पर 10 सेकंड के लिए अपनी शक्ति के अनुसार कार्य किया। उड़ान धीमी गति से हुई जबकि पीडीई इंजन अवधारणा की अपील उच्च गति पर अधिक है, लेकिन प्रदर्शन ने दिखाया कि पीडीई को 195-200 डीबी विस्फोट तरंगों से संरचनात्मक समस्याओं का सामना किए बिना विमान के फ्रेम में एकीकृत किया जा सकता है। संशोधित लॉन्ग-ईज़ी के लिए और अधिक उड़ानें नहीं हैं, लेकिन सफलता पीडीई अनुसंधान के लिए अधिक धन को बढ़ावा देने की संभावना है। विमान को ही प्रदर्शन के लिए संयुक्त राज्य वायु सेना के राष्ट्रीय संग्रहालय में ले जाया गया है।[8]
रॉकेटरी में
यदि वाहन द्वारा ईंधन और ऑक्सीडाइज़र दोनों को ले जाया जाता है तो पल्स विस्फोट इंजन वायुमंडल से स्वतंत्र होता है और इसका उपयोग अंतरिक्ष यान में किया जा सकता है। 26 जुलाई 2021 (UTC) को, जापान की अंतरिक्ष एजेंसी जैक्सा (JAXA) ने S-520 साउंडिंग रॉकेट उड़ान पर अंतरिक्ष में पल्स विस्फोट रॉकेट इंजन का सफल परीक्षण किया।[9]
लोकप्रिय संस्कृति
- स्काई-फाई उपन्यास ऐइल्टा (उपन्यास) (1923) में, दो रूसी असामान्य विस्फोटक बल के महीन पाउडर (पृष्ठ 19) का उपयोग करते हुए पल्स विस्फोट रॉकेट में मंगल ग्रह की यात्रा करते हैं।
- 1939 का ग्रिगोरी एडमोव का सोवियत उपन्यास द मिस्ट्री ऑफ़ द टू ओशन विस्फोट इंजन (अन्य अत्याधुनिक विधिों के बीच) का उपयोग करते हुए पनडुब्बी के आसपास केंद्रित है। ईंधन हाइड्रोजन/ऑक्सीजन मिश्रण है, जो पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पन्न होता है। बिंदु पर, दबाव संकेतकों को अक्षम करके पनडुब्बी को तोड़ दिया जाता है, जिससे विस्फोटक मिश्रण का निर्माण होता है।
- एक्स-कॉम: यूएफओ डिफेंस वीडियो गेम में काल्पनिक लड़ाकू विमान, इंटरसेप्टर की सुविधा है, जो इनगेम विवरण के अनुसार दोहरे पल्स विस्फोट इंजन द्वारा संचालित है।
- नाटक टेलीविजन श्रृंखला जेएजी (टीवी श्रृंखला) में, जेएजी एपिसोड एपिसोड की सूची द वन दैट गॉट अवे (मूल प्रसारण तिथि 17 अक्टूबर 2003) में ऑरोरा विमान सम्मलित है - जो शो में सुपर-सीक्रेट हाइपरसोनिक विमान है जिसका विकास किया जा रहा है। सीआईए (CIA) जो पल्स-विस्फोट इंजन का उपयोग करती है।
- फिल्म स्टील्थ (फिल्म) (2005) में, उन्नत लड़ाकू स्क्रैमजेट (scramjet) बूस्टर के साथ पल्स-विस्फोट इंजन का उपयोग करते हैं।
- पीडीई का उपयोग कई आधुनिक उपन्यासों में कहानी बिंदु के रूप में किया गया है जैसे कि और भूरा का थ्रिलर धोखा बिंदु (पुस्तक का दूसरा पृष्ठ बताता है कि कहानी की सभी प्रौद्योगिकियाँ गैर-काल्पनिक हैं और सम्मलित हैं, चूंकि किसी भी स्रोत को संदर्भित किए बिना) और विक्टर कोमन का विज्ञान कथा उपन्यास हाई फ्रंटियर के किंग्स
- यूरेका सीज़न 4 का क्रिसमस स्पेशल: टैगगार्ट पल्स विस्फोट इंजन द्वारा संचालित सांता स्लेज बनाता है।
यह भी देखें
- परमाणु नाड़ी प्रणोदन
- घूर्णन विस्फोट इंजन
- स्क्रैमजेट
- ग्लूहारेफ प्रेशर जेट
- पल्सजेट-संचालित विमानों की सूची
संदर्भ
- ↑ Kailasanath, K. (September 2000). "विस्फोट तरंगों के प्रणोदन अनुप्रयोगों की समीक्षा". AIAA Journal. 38 (9): 1698–1708. Bibcode:2000AIAAJ..38.1698K. doi:10.2514/2.1156. Retrieved 28 November 2021.
- ↑ Roy, G.D.; Frolov, S.M.; Borisov, A.A.; Netzer, D.W. (January 2004). "पल्स डेटोनेशन प्रोपल्शन: चुनौतियाँ, वर्तमान स्थिति और भविष्य का परिप्रेक्ष्य". Progress in Energy and Combustion Science. 30 (6): 545–672. doi:10.1016/j.pecs.2004.05.001. Retrieved 28 November 2021.
- ↑ Hoffmann, N., Reaction Propulsion by Intermittent Detonative Combustion, German Ministry of Supply, Volkenrode Translation, 1940.
- ↑ Shachtman, Noah (24 June 2008). "हाइपरसोनिक विमान के लिए विस्फोटक इंजन की कुंजी". Wired. San Francisco, California: Condé Nast Publications. Retrieved 2009-06-27.
- ↑ "Pulse Detonation Engines", An interview with Dr John Hoke, head researcher from Innovative Scientific Solutions Incorporated PDE program under contract to the United States Air Force Research Laboratory, broadcast on New Zealand radio, 14 April 2007
- ↑ Norris, G., "Pulse Power: Pulse Detonation Engine-powered Flight Demonstration Marks Milestone in Mojave," Aviation Week & Space Technology, Vol. 168, No. 7, 2008, pp. 60.
- ↑ Borealis display poster text at Museum of USAF
- ↑ "Pulse Detonation Engine Flies Into History", Air Force Print News Today, 16 May 2008, accessed 16 August 2008
- ↑ Hebden, Kerry (28 July 2021). "जापान ने शॉक वेव्स से चलने वाले रॉकेट इंजन का सफल परीक्षण किया". Room, The Space Journal of Asgardia. Retrieved 20 August 2021.
बाहरी कड़ियाँ
- Innovative Scientific Solutions Inc.
- Pulse Detonation Engines
- Popular Science
- 1952 Pulse Detonation Jet Propulsion Patent by William Bollay
- Apparatus powered using laser-supplied energy, US patent Issued on 6 August 1996 Boyd B. Bushman
- (Video) The high detonation temperature inside the tube of an experimental PDE causes the seals to heat up and catch fire.
- (Video) An experimental PDE operating with a detonation frequency of 1 Hz where the pulses are clearly defined.
- (Video) An experimental PDE operating with a detonation frequency of 25 Hz.
- 2-D pulse-detonation engine simulation
- Fox News report on the Blackswift
- DARPA May 2009 notes on PDE
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