जेट इन्जिन

जेट इन्जिनहरू बुझ्दै

जेट इन्जिन एक प्रकारको प्रोपल्सन प्रणाली हो जुन सामान्यतया उड्डयन र एयरोस्पेसमा प्रयोग गरिन्छ। यसको आधारभूत सिद्धान्त अगाडि हावा तान्नु, यसलाई कम्प्रेस गर्नु, यसलाई इन्धनमा मिसाउनु र मिश्रण जलाउनु, र त्यसपछि थ्रस्ट उत्पादन गर्न उच्च गतिमा पछाडिबाट बाहिर निकाल्नु हो। यो प्रोपल्सन विधिले विमानलाई उच्च गति र उचाइमा उडान गर्न अनुमति दिन्छ।

कसरी जेट इन्जिन काम गर्दछ

जेट इन्जिनको कामलाई चार मुख्य चरणहरूमा रेखांकित गर्न सकिन्छ: सेवन, कम्प्रेसन, दहन, र निकास।

1. इन्टेक : इन्टेक मार्फत हावा इन्जिनमा प्रवेश गर्छ र कम्प्रेसरमा निर्देशित हुन्छ। सेवन कम्प्रेसरमा सहज हावा प्रवाह सुनिश्चित गर्न डिजाइन गरिएको हो।
2. कम्प्रेसन : हावा त्यसपछि कम्प्रेसर भित्र प्रशंसकहरूको श्रृंखला द्वारा संकुचित हुन्छ। यो प्रक्रियाले हावाको दबाब र तापमान बढाउँछ। कम्प्रेसन अनुपात, जो इनलेट प्रेशरमा कम्प्रेसर निकास दबावको अनुपात हो, जेट इन्जिनहरूको लागि एक प्रमुख प्रदर्शन मेट्रिक हो। गणितीय सर्तहरूमा, कम्प्रेसन अनुपात ( \(CR\) ) लाई \(CR = \frac{P {exit}}{P {inlet}}\) को रूपमा परिभाषित गरिएको छ जहाँ \(P {exit}\) मा दबाब हुन्छ। कम्प्रेसर निकास र \(P{inlet}\) कम्प्रेसर इनलेटमा दबाब हो।
3. दहन : उच्च-चापको हावालाई त्यसपछि दहन कक्षमा इन्धन (सामान्यतया उड्डयन केरोसिन) सँग मिसाइन्छ। मिश्रण प्रज्वलित छ, यसले जलाउन र छिटो विस्तारको कारण। यो प्रक्रियाले हावाको तापक्रम र मात्रामा उल्लेखनीय वृद्धि गर्छ।
4. निकास : तातो, उच्च-दबाव ग्यासहरू त्यसपछि इन्जिनको अन्त्यमा टर्बाइन र नोजलबाट बाहिर निस्कन्छन्। ग्यासहरू इन्जिनबाट बाहिर निस्कँदा, तिनीहरूले निकासको जेट उत्पादन गर्छन् जसले इन्जिन (र विमान) लाई अगाडि बढाउँछ। यस अगाडिको गतिलाई व्याख्या गर्ने सिद्धान्त न्यूटनको गतिको तेस्रो नियम हो, जसले प्रत्येक कार्यको लागि समान र विपरीत प्रतिक्रिया हुन्छ भनी बताउँछ।

जेट इन्जिन को प्रकार

त्यहाँ धेरै प्रकारका जेट इन्जिनहरू छन्, प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगहरू र प्रदर्शन आवश्यकताहरूको लागि डिजाइन गरिएको।

• टर्बोजेट इन्जिन : जेट इन्जिनको सबैभन्दा सरल रूप, जहाँ सबै हावा इन्जिनको कोरबाट जान्छ। टर्बोजेट्स विकसित हुने पहिलो प्रकारको जेट इन्जिन थिए र उच्च उचाइमा तिनीहरूको उच्च गति र दक्षताका लागि परिचित छन्।
• टर्बोफ्यान इन्जिनहरू : यी इन्जिनहरूको अगाडि ठूलो फ्यान हुन्छ, जसले कोर इन्जिनलाई बाइपास गर्ने हावाको मात्रा बढाउँछ। यसले टर्बोजेटहरू भन्दा टर्बोफ्यान इन्जिनहरू शान्त र अधिक इन्धन-कुशल बनाउँछ, विशेष गरी कम गति र उचाइमा। इन्जिन कोरलाई बाइपास गर्ने हावाको अनुपातलाई बाईपास अनुपात भनिन्छ।
• टर्बोप्रप इन्जिनहरू : जेट इन्जिनलाई प्रोपेलरसँग जोड्छ। यी इन्जिनहरू कम गतिमा कुशल छन् र सामान्यतया साना, क्षेत्रीय विमानहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

सञ्चालनका सिद्धान्तहरू

एक जेट इन्जिन को सञ्चालन गति को संरक्षण को सिद्धान्त मार्फत थप बुझ्न सकिन्छ। जेट इन्जिन, \(T\) द्वारा उत्पन्न थ्रस्टलाई समीकरण \(T = \dot{m}(v {e} - v {0}) + A {e}(p {e} - p_{0})\) द्वारा अनुमानित गर्न सकिन्छ। \(T = \dot{m}(v {e} - v {0}) + A {e}(p {e} - p_{0})\) जहाँ

• \(\dot{m}\) हावाको जन प्रवाह दर हो,
• \(v_{e}\) निकास ग्यासहरूको वेग हो,
• \(v_{0}\) विमानको वेग हो (वा हावाको प्रारम्भिक वेग),
• \(A_{e}\) निकास नोजलको क्षेत्र हो,
• \(p_{e}\) निकास ग्यासहरूको दबाब हो, र
• \(p_{0}\) परिवेशको दबाव हो।

यो सूत्रले थ्रस्ट उत्पन्न गर्न निकास वेग ( \(v {e}\) ) को महत्त्वलाई हाइलाइट गर्दछ। हवाइजहाजको वेग ( \(v{0}\) ) को तुलनामा निकासको वेग जति बढी हुन्छ, थ्रस्ट उत्पादन हुन्छ।

दक्षता र प्रदर्शन

जेट इन्जिनको दक्षता यसको प्रदर्शन र वातावरणीय प्रभावको लागि महत्त्वपूर्ण छ। इन्धन दक्षता, थर्मल दक्षता, र प्रोपल्सिव दक्षता सहित धेरै तरिकामा दक्षता मापन गर्न सकिन्छ।

• इन्धन दक्षता : खपत भएको इन्धनको प्रति एकाइ कति थ्रस्ट उत्पन्न हुन्छ भनेर संकेत गरिन्छ। इन्जिन डिजाइनमा सुधारहरू, जस्तै उच्च कम्प्रेसन अनुपात र उन्नत सामग्रीले आधुनिक जेट इन्जिनको इन्धन दक्षता बढाएको छ।
• थर्मल दक्षता : इन्जिनले इन्धन ऊर्जालाई मेकानिकल ऊर्जामा कसरी प्रभावकारी रूपमा रूपान्तरण गर्छ भन्नेसँग सम्बन्धित छ। यो इन्जिन दहन प्रक्रिया को समयमा प्राप्त गर्न सक्ने अधिकतम तापमान द्वारा निर्धारण गरिन्छ।
• प्रोपल्सिभ एफिशियन्सी : यसले इन्जिनले आफ्नो उत्पन्न ऊर्जालाई विमानलाई अघि बढाउन कत्तिको प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्छ भन्ने मापन गर्छ। उच्च बाइपास अनुपात भएका इन्जिनहरू, जस्तै टर्बोफ्यान इन्जिनहरू, उच्च प्रोपल्सिभ दक्षता हुन्छ।

चुनौती र आविष्कारहरू

जेट इन्जिन टेक्नोलोजीले निरन्तर आवाज घटाउने, इन्धन दक्षतामा सुधार र उत्सर्जन घटाउने जस्ता चुनौतीहरूको सामना गरिरहेको छ। यी चुनौतिहरूलाई सम्बोधन गर्ने आविष्कारहरूमा उच्च बाइपास अनुपात भएका इन्जिनको विकास, तौल घटाउन कम्पोजिट सामग्रीको प्रयोग र वैकल्पिक इन्धनहरूमा अनुसन्धान समावेश छ।

जेट इन्जिन टेक्नोलोजी विकसित हुँदै जाँदा, यसले अझ प्रभावकारी, शान्त र वातावरणमैत्री उड्डयनको प्रतिज्ञा राख्छ। एयरोस्पेस टेक्नोलोजीमा भएको प्रगतिको कदर गर्नको लागि यसको सञ्चालनलाई नियन्त्रण गर्ने आधारभूत सिद्धान्तहरू बुझ्न आवश्यक छ।