جیٹ انجنوں کو سمجھنا
جیٹ انجن ایک قسم کا پروپلشن سسٹم ہے جو عام طور پر ہوا بازی اور ایرو اسپیس میں استعمال ہوتا ہے۔ اس کا بنیادی اصول یہ ہے کہ سامنے سے ہوا کو اندر کھینچنا، اسے سکیڑنا، اسے ایندھن کے ساتھ ملانا اور مکسچر کو جلانا، اور پھر زور پیدا کرنے کے لیے اسے پیچھے سے تیز رفتاری سے باہر پھینکنا ہے۔ یہ پروپلشن طریقہ ہوائی جہاز کو تیز رفتار اور اونچائی پر پرواز کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
جیٹ انجن کیسے کام کرتے ہیں۔
جیٹ انجن کے کام کو چار اہم مراحل میں بیان کیا جا سکتا ہے: انٹیک، کمپریشن، کمبشن، اور ایگزاسٹ۔
- انٹیک : ہوا ایک انٹیک کے ذریعے انجن میں داخل ہوتی ہے اور کمپریسر کی طرف جاتی ہے۔ انٹیک کمپریسر میں ہموار ہوا کے بہاؤ کو یقینی بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
- کمپریشن : پھر کمپریسر کے اندر پنکھوں کی ایک سیریز کے ذریعے ہوا کو کمپریس کیا جاتا ہے۔ اس عمل سے ہوا کا دباؤ اور درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ کمپریشن ریشو، جو کہ کمپریسر کے خارجی دباؤ کا انلیٹ پریشر کا تناسب ہے، جیٹ انجنوں کے لیے کارکردگی کا ایک کلیدی میٹرک ہے۔ ریاضیاتی اصطلاحات میں، کمپریشن تناسب ( \(CR\) ) کی تعریف \(CR = \frac{P {exit}}{P {inlet}}\) کے طور پر کی گئی ہے جہاں \(P {exit}\) دباؤ ہے۔ کمپریسر سے باہر نکلنا اور \(P{inlet}\) کمپریسر انلیٹ پر دباؤ ہے۔
- دہن : ہائی پریشر والی ہوا کو پھر دہن کے چیمبر میں ایندھن (عام طور پر ہوا بازی کے مٹی کے تیل) کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ مرکب کو بھڑکایا جاتا ہے، جس کی وجہ سے یہ جلتا ہے اور تیزی سے پھیلتا ہے۔ اس عمل سے ہوا کے درجہ حرارت اور حجم میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔
- ایگزاسٹ : گرم، ہائی پریشر گیسیں پھر انجن کے آخر میں ٹربائن اور نوزل کے ذریعے باہر نکلتی ہیں۔ جیسے ہی گیسیں انجن سے باہر نکلتی ہیں، وہ ایگزاسٹ کا ایک جیٹ تیار کرتی ہیں جو انجن (اور ہوائی جہاز) کو آگے بڑھاتی ہے۔ اس آگے کی حرکت کی وضاحت کرنے والا اصول نیوٹن کا تحریک کا تیسرا قانون ہے، جو کہتا ہے کہ ہر عمل کے لیے ایک مساوی اور مخالف ردعمل ہوتا ہے۔
جیٹ انجنوں کی اقسام
جیٹ انجن کی کئی قسمیں ہیں، ہر ایک کو مخصوص ایپلی کیشنز اور کارکردگی کی ضروریات کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
- ٹربوجیٹ انجن : جیٹ انجن کی سب سے آسان شکل، جہاں تمام ہوا انجن کے کور سے گزرتی ہے۔ ٹربوجیٹس پہلی قسم کے جیٹ انجن تھے جو تیار کیے گئے تھے اور اونچائی پر اپنی تیز رفتاری اور کارکردگی کے لیے مشہور ہیں۔
- ٹربوفین انجن : ان انجنوں کے سامنے ایک بڑا پنکھا ہوتا ہے، جو ہوا کے حجم کو بڑھاتا ہے جو بنیادی انجن کو نظرانداز کرتی ہے۔ یہ ٹربوفان انجنوں کو ٹربوجیٹس کے مقابلے میں زیادہ پرسکون اور زیادہ ایندھن کی بچت بناتا ہے، خاص طور پر کم رفتار اور اونچائی پر۔ ہوا کا تناسب جو انجن کور کو بائی پاس کرتا ہے اور کور سے گزرنے والی ہوا کو بائی پاس تناسب کہا جاتا ہے۔
- ٹربوپروپ انجن : ایک جیٹ انجن کو پروپیلر کے ساتھ جوڑتا ہے۔ یہ انجن کم رفتار پر کارآمد ہیں اور عام طور پر چھوٹے، علاقائی ہوائی جہازوں پر استعمال ہوتے ہیں۔
آپریشن کے اصول
رفتار کے تحفظ کے اصول کے ذریعے جیٹ انجن کے آپریشن کو مزید سمجھا جا سکتا ہے۔ جیٹ انجن کی طرف سے پیدا ہونے والا زور، \(T\) ، مساوات \(T = \dot{m}(v {e} - v {0}) + A {e}(p {e} - p_{0})\) جہاں
- \(\dot{m}\) ہوا کے بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح ہے،
- \(v_{e}\) خارج ہونے والی گیسوں کی رفتار ہے،
- \(v_{0}\) ہوائی جہاز کی رفتار ہے (یا ہوا کی ابتدائی رفتار)،
- \(A_{e}\) ایگزاسٹ نوزل کا رقبہ ہے،
- \(p_{e}\) خارج ہونے والی گیسوں کا دباؤ ہے، اور
- \(p_{0}\) محیطی دباؤ ہے۔
یہ فارمولہ زور پیدا کرنے میں اخراج کی رفتار (
\(v {e}\) ) کی اہمیت کو اجاگر کرتا ہے۔ ہوائی جہاز کی رفتار (
\(v{0}\) ) کے مقابلے میں اخراج کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی، اتنا ہی زیادہ زور پیدا ہوگا۔
کارکردگی اور کارکردگی
جیٹ انجن کی کارکردگی اس کی کارکردگی اور ماحولیاتی اثرات کے لیے اہم ہے۔ کارکردگی کو کئی طریقوں سے ماپا جا سکتا ہے، بشمول ایندھن کی کارکردگی، تھرمل کارکردگی، اور تیز رفتار کارکردگی۔
- ایندھن کی کارکردگی : اس بات سے ظاہر ہوتا ہے کہ استعمال ہونے والے ایندھن کے فی یونٹ میں کتنا زور پیدا ہوتا ہے۔ انجن کے ڈیزائن میں بہتری، جیسے کہ اعلی کمپریشن ریشو اور جدید مواد، نے جدید جیٹ انجنوں کی ایندھن کی کارکردگی میں اضافہ کیا ہے۔
- حرارتی کارکردگی : انجن ایندھن کی توانائی کو مکینیکل توانائی میں کتنے مؤثر طریقے سے تبدیل کرتا ہے اس سے متعلق ہے۔ اس کا تعین زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت سے ہوتا ہے جو انجن دہن کے عمل کے دوران حاصل کر سکتا ہے۔
- حوصلہ افزا کارکردگی : یہ پیمائش کرتا ہے کہ انجن کس قدر مؤثر طریقے سے اپنی پیدا کردہ توانائی کو ہوائی جہاز کو آگے بڑھانے کے لیے استعمال کرتا ہے۔ زیادہ بائی پاس ریشو والے انجن، جیسے ٹربوفان انجن، زیادہ تیز رفتاری کے حامل ہوتے ہیں۔
چیلنجز اور اختراعات
جیٹ انجن ٹیکنالوجی کو مسلسل چیلنجز کا سامنا ہے جیسے شور میں کمی، ایندھن کی کارکردگی میں بہتری، اور اخراج میں کمی۔ ان چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے ایجادات میں اعلیٰ بائی پاس تناسب والے انجنوں کی ترقی، وزن کم کرنے کے لیے جامع مواد کا استعمال، اور متبادل ایندھن کی تحقیق شامل ہے۔
جیسا کہ جیٹ انجن ٹیکنالوجی کا ارتقاء جاری ہے، یہ زیادہ موثر، پرسکون، اور ماحول دوست ہوا بازی کا وعدہ رکھتی ہے۔ ایرو اسپیس ٹکنالوجی میں ہونے والی پیشرفت کو سراہنے کے لیے بنیادی اصولوں کو سمجھنا جو اس کے آپریشن کو کنٹرول کرتے ہیں ضروری ہے۔
