विद्युत चुम्बकीय विमान प्रक्षेपण प्रणाली

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ईएमएएलएस में प्रयुक्त रैखिक प्रेरण मोटर का एक चित्र

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एयरक्राफ्ट लॉन्च सिस्टम (EMALS) जनरल एटॉमिक्स द्वारा विकसित एक प्रकार का इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कैटापल्ट प्रणाली है। यह प्रणाली पारंपरिक भाप पिस्टन के अतिरिक्त एक रैखिक प्रेरण मोटर का उपयोग करके एक विमान कैटापल्ट के माध्यम से वाहक-आधारित विमान लॉन्च करती है। EMALS को सबसे पहले गेराल्ड आर. फोर्ड श्रेणी के विमानवाहक पोत यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड के प्रमुख जहाज पर स्थापित किया गया था ।

इसका मुख्य लाभ यह है कि यह विमानों को अधिक सुचारू रूप से गति देता है, जिससे उनके एयरफ़्रेम पर कम तनाव पड़ता है। स्टीम कैटापोल्ट्स की तुलना में, ईएमएएलएस का वजन भी कम होता है, इसकी निवेश कम होने की उम्मीद है और कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, और यह स्टीम पिस्टन-चालित प्रणाली की तुलना में भारी और हल्के दोनों तरह के विमान लॉन्च कर सकता है। यह वाहक की ताजे पानी की आवश्यकता को भी कम करता है, इस प्रकार ऊर्जा-गहन अलवणीकरण की मांग को कम करता है।

डिज़ाइन और विकास

सत्र 1950 के दशक में विकसित, एयरक्राफ्ट कैटापल्ट स्टीम कैटापल्ट असाधारण रूप से विश्वसनीय सिद्ध हुआ है। चार स्टीम कैटापुल्ट से सुसज्जित वाहक 99.5% समय उनमें से कम से कम एक का उपयोग करने में सक्षम हैं।[1] चूँकि, इसमें अनेक कमियाँ हैं। नौसेना इंजीनियरों के एक समूह ने लिखा: "सबसे बड़ी कमी यह है कि पिस्टन नियंत्रण सिद्धांत के बिना काम करता है। बिना किसी प्रतिक्रिया के, अधिकांशतः टो बल में बड़े परिवर्तन होते हैं जो एयरफ्रेम के जीवन को हानि पहुंचा सकते हैं या कम कर सकते हैं।"[2] भाप प्रणाली विशाल, अकुशल (4-6% उपयोगी कार्य),[3] और नियंत्रित करना कठिन है। यह नियंत्रण समस्याएँ निमित्ज़ -श्रेणी के विमान वाहक भाप-संचालित कैटापुल्ट को भारी विमान लॉन्च करने की अनुमति देती हैं, किन्तु अनेक मानव रहित हवाई वाहनों के समान हल्के विमान नहीं ।

कुछ सीमा तक EMALS, वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक कॉर्पोरेशन के इलेक्ट्रोपल्ट के समान एक प्रणाली, सत्र 1946 में विकसित की गई थी किन्तु नियत नहीं की गई थी।[4]

रैखिक प्रेरण मोटर

EMALS एक लीनियर इंडक्शन मोटर (LIM) का उपयोग करता है, जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए प्रत्यावर्ती धारा (AC) का उपयोग करता है जो विमान को लॉन्च करने के लिए ट्रैक के साथ गाड़ी को आगे बढ़ाता है।[5][6] EMALS में चार मुख्य तत्व होते हैं:[7] लीनियर इंडक्शन मोटर में स्टेटर कॉइल्स की एक पंक्ति होती है जो पारंपरिक इंडक्शन मोटर में सर्कुलर स्टेटर कॉइल्स के समान कार्य करती है। ऊर्जावान होने पर, मोटर ट्रैक पर गाड़ी की गति बढ़ा देती है। किसी भी समय गाड़ी के आसपास के कॉइल का केवल भाग ही सक्रिय होता है, जिससे प्रतिक्रियाशील हानि कम हो जाता है। EMALS की 300-फुट (91 मीटर) LIM 100,000-पाउंड (45,000 किलोग्राम) विमान को 130 kn (240 किमी/घंटा; 150 मील प्रति घंटे) तक तेज कर सकती है।[6]

ऊर्जा-भंडारण उपप्रणाली

लॉन्च के समय, इंडक्शन मोटर को विद्युत शक्ति की एक बड़ी वृद्धि की आवश्यकता होती है जो जहाज के स्वयं के निरंतर विद्‍युत स्रोत द्वारा प्रदान की जा सकने वाली शक्ति से अधिक होती है। EMALS ऊर्जा-भंडारण प्रणाली का डिज़ाइन इसकी 45-सेकंड की रिचार्ज अवधि के समय जहाज से विद्‍युत खींचकर और चार डिस्क आवर्तित्र के रोटार का उपयोग करके ऊर्जा फ्लाईव्हील ऊर्जा भंडारण को संग्रहीत करके इसे समायोजित करता है; फिर प्रणाली उस ऊर्जा को (484 एमजे तक) 2-3 सेकंड में छोड़ देता है।[8] प्रत्येक रोटर 121 एमजे (34 किलोवाट) (लगभग एक गैसोलीन गैलन के सामान्तर) तक प्रदान करता है और लॉन्च के 45 सेकंड के अंदर रिचार्ज किया जा सकता है; यह भाप पिस्टन से भी तेज़ है। प्रत्येक डिस्क अल्टरनेटर से 121 एमजे ऊर्जा का उपयोग करके अधिकतम-प्रदर्शन लॉन्च रोटर्स को 6400 आरपीएम से 5205 आरपीएम तक धीमा कर देता है।[8][9]

विद्युत-रूपांतरण उपप्रणाली

लॉन्च के समय, विद्युत-रूपांतरण उपप्रणाली एक साइक्लो कनवर्टर का उपयोग करके डिस्क अल्टरनेटर से संग्रहीत ऊर्जा जारी करती है।[6] साइक्लोकन्वर्टर एलआईएम को एक नियंत्रित बढ़ती आवृत्ति और वोल्टेज प्रदान करता है, जो स्टेटर कॉइल के केवल छोटे भाग को सक्रिय करता है जो किसी भी समय लॉन्च कैरिज को प्रभावित करता है।[8]

कंट्रोल कंसोल

ऑपरेटर एक बंद-लूप प्रणाली के माध्यम से विद्युत को नियंत्रित करते हैं । ट्रैक पर हॉल-प्रभाव सेंसर इसके संचालन की निगरानी करते हैं, जिससे प्रणाली यह सुनिश्चित कर पाती है कि यह वांछित त्वरण प्रदान करता है। बंद-लूप प्रणाली ईएमएएलएस को निरंतर टो बल बनाए रखने की अनुमति देती है, जो विमान के एयरफ्रेम पर लॉन्च तनाव को कम करने में सहायता करती है।[6]

कार्यक्रम की स्थिति

विमान संगतता परीक्षण (एसीटी) चरण 1 134 लॉन्चों के पश्चात् 2011 के अंत में संपन्न हुआ (विमान प्रकार जिसमें एफ/ए-18ई सुपर हॉर्नेट, टी-45सी गोशॉक, सी-2ए ग्रेहाउंड, ई-2डी एडवांस्ड हॉकआई और एफ-35सी लाइटनिंग II सम्मिलित हैं) ) लेकहर्स्ट मैक्सफील्ड फील्ड में स्थापित EMALS प्रदर्शक का उपयोग करना। अधिनियम 1 के पूरा होने पर, प्रणाली को बोर्ड पर वास्तविक जहाज कॉन्फ़िगरेशन के अधिक प्रतिनिधि होने के लिए पुन: कॉन्फ़िगर किया गया था USS जेराल्ड आर. फोर्ड, जो अनेक ऊर्जा भंडारण और विद्‍युत रूपांतरण उपप्रणालियों को साझा करने के लिए उपयोग करेगा।[10]

  • 1-2 जून 2010: मैकडॉनेल डगलस टी-45 गोशॉक का सफल प्रक्षेपण।[11]
  • 9-10 जून 2010: ग्रुम्मन सी-2 ग्रेहाउंड का सफल प्रक्षेपण।[12]
  • 18 दिसंबर 2010: बोइंग एफ/ए-18ई/एफ सुपर हॉर्नेट बोइंग एफ/ए-18ई सुपर हॉर्नेट का सफल प्रक्षेपण।[13][14]
  • 27 सितंबर 2011: नॉर्थ्रॉप ग्रुमैन ई-2 हॉकआई ई-2डी एडवांस्ड हॉकआई नॉर्थ्रॉप ग्रुमैन ई-2डी एडवांस्ड हॉकआई का सफल प्रक्षेपण।[15][16]
  • 18 नवंबर 2011: लॉकहीड मार्टिन एफ-35 लाइटनिंग II का सफल प्रक्षेपण।[17]

एसीटी चरण 2 25 जून 2013 को प्रारंभ हुआ और 310 और लॉन्च (बोइंग ईए-18जी ग्रोलर और मैकडॉनेल डगलस एफ/ए-18 हॉर्नेट|मैकडॉनेल डगलस एफ/ए-18सी हॉर्नेट के लॉन्च सहित) के पश्चात् 6 अप्रैल 2014 को समाप्त हुआ। पहले चरण 1 के समय लॉन्च किए गए विमान प्रकारों के साथ परीक्षण के एक और दौर के रूप में)। चरण 2 में, विभिन्न वाहक स्थितियों का अनुकरण किया गया, जिसमें ऑफ-सेंटर लॉन्च और नियोजित प्रणाली दोष सम्मिलित थे, यह प्रदर्शित करने के लिए कि विमान अंतिम गति को पूरा कर सकता है और लॉन्च-महत्वपूर्ण विश्वसनीयता को मान्य कर सकता है।[10]

  • जून 2014: नौसेना ने दो विमान संगतता परीक्षण (एसीटी) अभियानों के समय संयुक्त बेस मैकगायर-डिक्स-लेकहर्स्ट में यूएसएन इन्वेंट्री में प्रत्येक फिक्स्ड-विंग वाहक-जनित विमान प्रकार को सम्मिलित करते हुए 450 मानवयुक्त विमान लॉन्च का ईएमएएलएस प्रोटोटाइप परीक्षण पूरा किया।
  • मई 2015: पहला फुल-स्पीड शिपबोर्ड परीक्षण आयोजित किया गया।[18]

वितरण और परिनियोजन

28 जुलाई 2017 को को लेफ्टिनेंट कमांडर जेमी "कोच" स्ट्रक ऑफ एयर टेस्ट एंड इवैल्यूएशन स्क्वाड्रन 23 (वीएक्स-23) ने एफ/ए-18एफ सुपर हॉर्नेट में यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड (सीवीएन-78) से पहला ईएमएएलएस कैटापल्ट लॉन्च किया। [19]

अप्रैल 2021 तक, यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड पर EMALS और AAG अरेस्टर प्रणाली के साथ 8,000 लॉन्च/रिकवरी चक्र निष्पादित किए जा चुके थे। यूएसएन ने यह भी कहा कि इनमें से अधिकांश चक्र पिछले 18 महीनों में हुए थे और 351 पायलटों ने ईएमएएलएस/एएजी पर प्रशिक्षण पूरा कर लिया था।[20]

लाभ

स्टीम कैटापुल्ट की तुलना में, ईएमएएलएस का वजन कम होता है, कम स्थान घेरता है, कम रखरखाव और जनशक्ति की आवश्यकता होती है, सिद्धांत रूप में यह अधिक विश्वसनीय हो सकता है, तेजी से रिचार्ज होता है और कम ऊर्जा का उपयोग करता है। भाप पिस्टन , जो के बारे में उपयोग करते हैं 1,350 lb (610 kg) प्रति प्रक्षेपण भाप में व्यापक यांत्रिक, वायवीय और हाइड्रोलिक उपप्रणालियाँ हैं।[8]EMALS भाप का उपयोग नहीं करता है, जो इसे अमेरिकी नौसेना के नियोजित पूर्ण-इलेक्ट्रिक जहाजों के लिए उपयुक्त बनाता है।[21]

स्टीम कैटापोल्ट्स की तुलना में, EMALS लॉन्च प्रदर्शन को अधिक त्रुटिहीनता के साथ नियंत्रित कर सकता है, जिससे यह भारी लड़ाकू जेट से लेकर हल्के मानव रहित विमान तक, अधिक प्रकार के विमान लॉन्च करने की अनुमति देता है।[21]121 मेगाजूल तक उपलब्ध होने पर, ईएमएएलएस प्रणाली में चार डिस्क अल्टरनेटरों में से प्रत्येक एक स्टीम कैटापल्ट के लगभग 95 एमजे की तुलना में 29% अधिक ऊर्जा प्रदान कर सकता है।[8]ईएमएएलएस, अपनी योजनाबद्ध 90% विद्‍युत रूपांतरण दक्षता के साथ, स्टीम कैटापोल्ट्स की तुलना में भी अधिक कुशल होंगे, जो केवल 5% दक्षता प्राप्त करते हैं।[6]

आलोचनाएँ

मई 2017 में, राष्ट्रपति डोनाल्ड ट्रम्प ने टाइम (पत्रिका) के साथ एक साक्षात्कार के समय ईएमएएलएस की आलोचना करते हुए कहा कि पारंपरिक स्टीम कैटापोल्ट की तुलना में, "डिजिटल में करोड़ों डॉलर अधिक पैसा खर्च होता है और यह अच्छा नहीं है"।[22][23][24][25]

राष्ट्रपति ट्रम्प की आलोचना पेंटागन की अत्यधिक महत्वपूर्ण 2018 सूची द्वारा प्रतिध्वनित हुई, जिसमें इस बात पर जोर दिया गया कि ईएमएएलएस की विश्वसनीयता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है और महत्वपूर्ण विफलताओं की औसत दर नौसेना की सीमा आवश्यकताओं से नौ गुना अधिक है।[26]

विश्वसनीयता

सत्र 2013 में, लेकहर्स्ट, न्यू जर्सी परीक्षण स्थल पर, 1,967 परीक्षण प्रक्षेपणों में से 201 विफल रहे, जिससे परीक्षण श्रृंखला के लिए 10% विफलता दर मिली। प्रणाली की तत्कालीन स्थिति को ध्यान में रखते हुए, 2013 में उपलब्ध सबसे उदार संख्याओं से पता चला कि EMALS की औसत "विफलता के मध्य का समय" दर 240 में 1 है।[27]: 188 

मार्च 2015 की एक सूची के अनुसार, "अपेक्षित विश्वसनीयता वृद्धि के आधार पर, क्रिटिकल विफलता के मध्य अंतिम सूची की गई औसत चक्रों की विफलता दर अपेक्षा से पांच गुना अधिक थी। अगस्त 2014 तक, नौसेना ने बताया है कि लेकहर्स्ट परीक्षण स्थल पर 3,017 से अधिक लॉन्च किए गए हैं, किन्तु डीओटी एंड ई [निदेशक, परिचालन परीक्षण और मूल्यांकन] को विफलताओं का अपडेट प्रदान नहीं किया गया।"[28]

परीक्षण विन्यास में, EMALS बाहरी ड्रॉप टैंकों के साथ लड़ाकू विमान लॉन्च नहीं कर सका। "नौसेना ने इन समस्याओं को ठीक करने के लिए सुधार विकसित किए हैं, किन्तु सुधारों को सत्यापित करने के लिए मानवयुक्त विमानों के साथ परीक्षण को 2017 तक के लिए स्थगित कर दिया गया है।" [29]

जुलाई 2017 में यूएसएस गेराल्ड आर.फोर्ड पर समुद्र में इस प्रणाली का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया था।[30]

जनवरी 2021 डीओटी एंड ई सूची में कहा गया है: "3,975 कैटापल्ट लॉन्च के समय [...] ईएमएएलएस ने परिचालन मिशन विफलता (एमसीबीओएमएफ) के मध्य 181 माध्य चक्रों की प्राप्त विश्वसनीयता का प्रदर्शन किया [...] यह विश्वसनीयता 4,166 एमसीबीओएमएफ की आवश्यकता से अधिक कम है।"[31] नवंबर 2019 से सितंबर 2020 तक यूएसएस गेराल्ड आर.फोर्ड पर 3,975 चक्रों का आकलन करने के पश्चात् पेंटागन के परीक्षण निदेशक रॉबर्ट बेहलर ने बताया कि ईएमएएलएस अधिकांशतः टूट जाता है और विश्वसनीय नहीं होता है।[32]

अप्रैल 2022 में, नेवल एयर सिस्टम्स कमांड के रियर एडमिरल शेन जी. गहागन ने कहा कि, विपरीत सूचीों के अतिरिक्त, प्रणाली ठीक से काम कर रहा है और पिछले दो वर्षों में यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड पर 8,500 "कैट एंड ट्रैप्स" लगाने का लक्ष्य प्राप्त किया है।[33]

25 जून 2022 को, यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड पर 10,000 सफल कैटापल्ट लॉन्च और अरेस्टेड लैंडिंग का प्रमुख माइलस्टोन प्राप्त किया गया।[34][35]

जून 2022 की जीएओ सूची में कहा गया है कि नौसेना भी विश्वसनीयता के साथ संघर्ष कर रही है विद्युत चुम्बकीय विमान प्रक्षेपण प्रणाली और आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए आवश्यक उन्नत गिरफ्तारी गियर तेजी से विमान नियत करने के लिए. सूची यह भी इंगित करती है कि नौसेना को "2030" तक ईएमएएलएस और एएजी के विश्वसनीयता लक्ष्य तक पहुंचने की उम्मीद नहीं है।[36]

संचालक

वर्तमान ऑपरेटर

भारत

भारतीय नौसेना ने अपने नियोजित CATOBAR INS विशाल विमानवाहक पोत के लिए EMALS प्रणाली स्थापित करने में रुचि दिखाई है।[37][38][39] भारत सरकार ने जनरल एटॉमिक्स की सहायता से स्थानीय स्तर पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एयरक्राफ्ट लॉन्च प्रणाली के उत्पादन में रुचि दिखाई है।[40]

संयुक्त राज्य अमेरिका

यूनाइटेड स्टेट्स नेवी जनरल एटॉमिक ईएमएएलएस की पहली उपयोगकर्ता है। यह गेराल्ड आर. फोर्ड श्रेणी के विमानवाहक पोत (सेवा में) पर सुसज्जित है।

संभावित ऑपरेटर

फ्रांस

फ्रांसीसी नौसेना भविष्य के विमान वाहक और नए फ्लैगशिप के लिए सक्रिय रूप से योजना बना रही है। फ़्रेंच में इसे इस नाम से जाना जाता है पोर्टे-एवियन्स डी नोवेल्ले जेनरेशन (नई पीढ़ी का विमानवाहक पोत), या संक्षिप्त नाम PANG से। जहाज परमाणु ऊर्जा से संचालित होगा और इसमें EMALS कैटापल्ट प्रणाली की सुविधा होगी। PANG का निर्माण 2025 के आसपास प्रारंभ होने की उम्मीद है और 2038 में सेवा में प्रवेश करेगा, जिस वर्ष विमान वाहक पोत होगा चार्ल्स डे गॉल सेवानिवृत्त होने वाला है।[41]

यूनाइटेड किंगडम

कन्वर्टीम यूके क्वीन एलिजाबेथ श्रेणी के विमानवाहक पोत के लिए एक विद्युत चुम्बकीय कैटापल्ट (ईएमसीएटी) प्रणाली पर काम कर रहा था ।[42] अगस्त 2009 में, अटकलें लगाई गईं कि यूके सीटीओएल F-35C मॉडल के लिए STOVL F-35B को हटा सकता है, जिसका कारण यह होगा कि यूके-डिज़ाइन किए गए गैर-स्टीम EMCAT कैटापोल्ट्स का उपयोग करके पारंपरिक टेकऑफ़ और लैंडिंग विमान संचालित करने के लिए वाहक बनाए जा रहे हैं।[43][44]

अक्टूबर 2010 में, यूके सरकार ने घोषणा की कि वह तत्कालीन अनिर्णीत CATOBAR प्रणाली का उपयोग करके F-35C खरीदेगी। क्वीन एलिजाबेथ श्रेणी के वाहकों के लिए ईएमएएलएस विकसित करने के लिए सैन डिएगो के जनरल एटॉमिक्स के साथ दिसंबर 2011 में एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए गए थे।[42][45] चूँकि, मई 2012 में, अनुमानित निवेश मूल अनुमान से दोगुनी हो जाने और डिलीवरी 2023 में वापस चले जाने के पश्चात् यूके सरकार ने अपना निर्णय पलट दिया, F-35C विकल्प को रद्द कर दिया और STOVL F-35B खरीदने के अपने मूल निर्णय पर वापस लौट आई।[46]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Schank, John. Modernizing the U.S. Aircraft Carrier Fleet, p. 80.
  2. ↑ Doyle, Michael, Douglas Samuel, Thomas Conway, and Robert Klimowski. "Electromagnetic Aircraft Launch System – EMALS". Naval Air Engineering Station Lakehurst. 1 March. p. 1.
  3. ↑ Doyle, Michael, "Electromagnetic Aircraft Launch System – EMALS". p. 1.
  4. ↑ Excell, Jon (30 October 2013). "October 1946 – Westinghouse unveils the Electropult". The Engineer. Retrieved 30 June 2017.
  5. ↑ "EMALS: Learning to Launch". New England Wire. 4 May 2020.
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  7. ↑ "संग्रहीत प्रति". Archived from the original on 10 February 2009. Retrieved 29 February 2008.
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बाहरी संबंध

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