प्रीकूल्ड जेट इंजन

प्रीकूल्ड जेट इंजन एक ऐसी अवधारणा है जो उच्च गति पर उपयोग किए जाने वाले रैमजेट के विपरीत टर्बोमशीनरी के साथ जेट इंजन को सक्षम बनाती है। प्रीकूलिंग इंजन कंप्रेसर (रोटेटिंग स्टॉल/चोकिंग/कम प्रवाह को रोककर) के कुछ या सभी प्रदर्शन गिरावट को पुनर्स्थापित करता है, साथ ही साथ पूर्ण गैस जनरेटर (एक निश्चित टर्बाइन तापमान सीमा के भीतर एक महत्वपूर्ण दहन तापमान वृद्धि को बनाए रखकर) को पुनर्स्थापित करता है। जो अन्यथा उच्च रेम तापमान के साथ उड़ान को रोकेगा।

हवा के कंप्रेसर में प्रवेश करने से पहले उच्च उड़ान गति के लिए प्रीकूलिंग में क्रायोजेनिक ईंधन उष्मा का आदान प्रदान करने वाला की सुविधा हो सकती है। हीट एक्सचेंजर में गर्मी और वाष्पीकरण के बाद, ईंधन (जैसे एच2) दहन में जलता है। हीट एक्सचेंजर का उपयोग करके प्रीकूलिंग का उपयोग उड़ान में नहीं किया गया है, लेकिन मैक 5.5 तक की गति पर काफी उच्च जोर और दक्षता होने की भविष्यवाणी की गई है। 1955 में रॉबर्ट पी. कारमाइकल द्वारा प्रीकूल्ड जेट इंजन साइकिल का विश्लेषण किया गया था। प्री-कूल्ड इंजन एयर कंडेनसर (हीट ट्रांसफर) की आवश्यकता से बचते हैं, क्योंकि तरल वायु चक्र इंजन (LACE) के विपरीत, प्री-कूल्ड इंजन हवा को बिना द्रवित किए ठंडा करते हैं।

कम उड़ान गति के लिए बड़े पैमाने पर इंजेक्शन के साथ प्रीकूलिंग की जा सकती है, जिसे WIPCC (वाटर इंजेक्शन प्रीकंप्रेसर कूलिंग) के रूप में जाना जाता है। इस पद्धति का उपयोग छोटी अवधि के लिए किया गया है (सीमित शीतलक क्षमता के कारण) एक विमान की सामान्य अधिकतम गति तक बढ़ जाती है। ऑपरेशन स्काईबर्नर, जिसने मैकडॉनेल डगलस एफ-4 फैंटम II के साथ विश्व गति रिकॉर्ड हासिल किया, एंड थे मिकेयन ये-266 (मे 25). दोनों ने कंप्रेसर के आगे हवा को ठंडा करने के लिए पानी/अल्कोहल स्प्रे का इस्तेमाल किया।

प्रीकूलिंग (साथ ही दहन कक्ष जल इंजेक्शन) का उपयोग निम्नतम उड़ान गति पर किया जाता है, अर्थात टेक ऑफ के दौरान, उच्च परिवेश के तापमान पर जोर बढ़ाने के लिए।

प्रीकूलर हीट एक्सचेंजर्स
का उपयोग करने के फायदे और नुकसान

प्री-कूलिंग का एक मुख्य लाभ यह है (जैसा कि आदर्श गैस कानून द्वारा भविष्यवाणी की गई है) किसी दिए गए समग्र दबाव अनुपात के लिए, कंप्रेसर डिलीवरी तापमान (T3) में महत्वपूर्ण कमी होती है, जो T3 की सीमा को उच्च मच संख्या तक पहुंचने में देरी करता है। नतीजतन, प्री-कूलर के बाद समुद्र-स्तर की स्थिति (संशोधित प्रवाह) को उड़ान गति की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला पर बनाए रखा जा सकता है, इस प्रकार उच्च गति पर भी शुद्ध जोर को अधिकतम किया जा सकता है। इनलेट के बाद कंप्रेसर और डक्टिंग बहुत कम और अधिक सुसंगत तापमान के अधीन है, और इसलिए यह हल्के मिश्र धातुओं से बना हो सकता है। यह इंजन के वजन को कम करता है, जिससे जोर/वजन अनुपात में और सुधार होता है।

हाइड्रोजन एक उपयुक्त ईंधन है क्योंकि यह गहरे क्रायोजेनिक तापमान पर तरल है, और इसकी उपयोगी सीमा के ऊपर कुल विशिष्ट ताप क्षमता बहुत अधिक है, वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा सहित, पानी से अधिक।

हालांकि, तरल हाइड्रोजन के कम घनत्व का बाकी वाहन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, और वाहन भौतिक रूप से बहुत बड़ा हो जाता है, हालांकि अंडरकारेज और विंग लोडिंग पर वजन कम रह सकता है।

हाइड्रोजन कई सामग्रियों में संरचनात्मक कमजोर पड़ने का कारण बनता है, जिसे हाइड्रोजन उत्सर्जन के रूप में जाना जाता है।

प्रीकूलर का वजन इंजन के वजन में जोड़ता है, जिससे वजन अनुपात में जोर कम हो जाता है।

प्रीकूलर के माध्यम से इनटेक एयर पास करने से इनलेट ड्रैग में वृद्धि होती है, जिससे इंजन का नेट थ्रस्ट कम हो जाता है, और इस तरह थ्रस्ट टू वेट अनुपात कम हो जाता है।

आवश्यक शीतलन की मात्रा के आधार पर, इसकी उच्च तापीय क्षमता के बावजूद, हवा को ठंडा करने के लिए अधिक हाइड्रोजन की आवश्यकता हो सकती है, जो ठंडी हवा के साथ जलाई जा सकती है। कुछ मामलों में, इस अक्षमता को कम करने के लिए अतिरिक्त हाइड्रोजन के हिस्से को बिना ठंडी हवा वाले रैमजेट में जलाया जा सकता है।

LACE इंजन के विपरीत, एक प्रीकूल्ड इंजन को ऑक्सीजन को द्रवित करने की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए कूलिंग की मात्रा कम हो जाती है क्योंकि ऑक्सीजन के संलयन को कवर करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है और एक छोटे कुल तापमान में गिरावट की आवश्यकता होती है। यह बदले में हीट-सिंक के रूप में उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोजन की मात्रा को कम कर देता है, लेकिन जलने में असमर्थ होता है। इसके अलावा एक कंडेनसर की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे वजन कम होता है।

हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग करके प्रीकूलिंग का इतिहास
1955 में रॉबर्ट पी. कारमाइकल ने कई इंजन चक्र तैयार किए जो ईंधन के रूप में उपयोग करने से पहले इंजन में इनलेट हवा को प्रीकूल करने के लिए तरल हाइड्रोजन का उपयोग करते थे। 1982 में यूके में प्रीकूल्ड इंजनों में रुचि देखी गई, जब एलन बॉन्ड (इंजीनियर) ने एक प्रीकूल्ड एयर ब्रीथिंग रॉकेट इंजन डिज़ाइन बनाया जिसे उन्होंने SATAN कहा। इस विचार को HOTOL SSTO अंतरिक्षयान परियोजना के हिस्से के रूप में विकसित किया गया था, और यह रोल्स-रॉयस RB545 बन गया। 1989 में, HOTOL परियोजना के बंद होने के बाद, RB545 इंजीनियरों में से कुछ ने SABER (रॉकेट इंजन) और संबद्ध स्काईलॉन (अंतरिक्ष यान) अंतरिक्षयान में विचार विकसित करने के लिए एक कंपनी, रिएक्शन इंजन लिमिटेड बनाई।

1987 में, एन तनात्सुगु ने इंटेक एयर कूलर के साथ एयर-टर्बो रैमजेट द्वारा संचालित स्पेस प्लेन का विश्लेषणात्मक अध्ययन प्रकाशित किया। जापान के अंतरिक्ष और अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान (अब JAXA) का एक हिस्सा एक एयर-टर्बो रैमजेट (ATR, बाद में एक विस्तारक चक्र के अतिरिक्त ATREX) में अध्ययन करता है, जिसका उद्देश्य TSTO स्पेसप्लेन के पहले चरण को शक्ति प्रदान करना है। एटीआरईएक्स को प्रीकूल्ड टर्बोजेट (पीसीटीजे) और हाइपरसोनिक टर्बोजेट अध्ययन द्वारा अधिक्रमित किया गया था। सितंबर 2010 में टाकी एयरोस्पेस रिसर्च फील्ड में मच संख्या 2 पर एक तरल नाइट्रोजन प्रीकूल्ड हाइड्रोजन बर्निंग टेस्ट इंजन उड़ाया गया था।

यह भी देखें

 * एयर टर्बोरॉकेट
 * एट्रेक्स
 * कंप्रेसर नक्शा
 * होटल
 * हाइड्रोजन वाहन
 * हाइड्रोजन-ठंडा टर्बो जनरेटर
 * intercooler
 * तरल वायु चक्र इंजन
 * लॉकहीड सीएल-400 सनटैन
 * प्रतिक्रिया इंजन A2
 * कृपाण (रॉकेट इंजन)
 * स्काईलॉन (अंतरिक्ष यान)