प्रणोद

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जनरल डायनेमिक्स F-16 लड़ाकू विमान दोनों को शक्ति प्रदान करता है।

जोर एक प्रतिक्रिया (भौतिकी) बल (भौतिकी) है जिसे न्यूटन के तीसरे नियम द्वारा मात्रात्मक रूप से वर्णित किया गया है। जब एक प्रणाली एक दिशा में द्रव्यमान को निष्कासित या त्वरण करती है, तो त्वरित द्रव्यमान समान परिमाण (वेक्टर) के बल का कारण बनता है, लेकिन उस प्रणाली पर विपरीत दिशा लागू होती है।

सतह पर लंबवत या सामान्य वेक्टर की दिशा में सतह पर लगाए गए बल को थ्रस्ट भी कहा जाता है। बल, और इस प्रकार जोर, न्यूटन (यूनिट) एस (प्रतीक: एन) में इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) का उपयोग करके मापा जाता है, और 1 मीटर प्रति सेकंड वर्ग की दर से 1 किलोग्राम द्रव्यमान में तेजी लाने के लिए आवश्यक राशि का प्रतिनिधित्व करता है। मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, मुख्य भार (जैसे समानांतर पेचदार गियर ्स में) के लिए ओर्थोगोनल बल को स्थिति-विज्ञान कहा जाता है।

उदाहरण

जब हवा को उड़ान के विपरीत दिशा में धकेला जाता है तो फिक्स्ड-विंग विमान प्रोपल्शन सिस्टम फॉरवर्ड थ्रस्ट उत्पन्न करता है। यह अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है जैसे प्रोपेलर (विमान) के स्पिनिंग ब्लेड्स, जेट इंजिन के प्रोपेलिंग जेट या रॉकेट इंजन से गर्म गैसों को बाहर निकालना। परिवर्तनीय-पिच प्रोपेलर ब्लेड की पिच को उलट कर या जेट इंजन पर थ्रस्ट रिवर्सल का उपयोग करके लैंडिंग के बाद ब्रेक लगाने में सहायता के लिए रिवर्स थ्रस्ट उत्पन्न किया जा सकता है। रोटरी विंग विमान रोटर्स का उपयोग करते हैं और वी/एसटीओएल विमान विमान के वजन का समर्थन करने और आगे प्रणोदन प्रदान करने के लिए प्रोपेलर या इंजन जोर का उपयोग करते हैं।

एक मोटरबोट प्रोपेलर जब घूमता है और पानी को पीछे की ओर धकेलता है तो जोर उत्पन्न करता है।

राकेट इंजन नोजल के माध्यम से दहन कक्ष से त्वरित निकास गैस के संवेग परिवर्तन की समय-दर के अनुसार, एक रॉकेट को परिमाण के बराबर, लेकिन दिशा में विपरीत दिशा में आगे बढ़ाया जाता है। यह रॉकेट के संबंध में निकास वेग है, समय-दर जिस पर द्रव्यमान निष्कासित होता है, या गणितीय शब्दों में:

$\mathbf {T} =\mathbf {v} {\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}$

जहां टी उत्पन्न जोर (बल) है, ${\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}$ समय के संबंध में द्रव्यमान के परिवर्तन की दर (निकास की द्रव्यमान प्रवाह दर) है, और v रॉकेट के सापेक्ष मापी गई निकास गैसों का वेग है।

एक रॉकेट के ऊर्ध्वाधर लॉन्च के लिए विकट पर शुरुआती जोर: लिफ्टऑफ वजन से अधिक होना चाहिए।

तीन अंतरिक्ष शटल अंतरिक्ष यान का मुख्य इंजन में से प्रत्येक 1.8 Meganewton का थ्रस्ट उत्पन्न कर सकता है, और प्रत्येक स्पेस शटल के दो स्पेस शटल सॉलिड रॉकेट बूस्टर 14.7 MN (3,300,000 lbf), कुल मिलाकर 29.4 मिलियन। इसके विपरीत, ईवा बचाव के लिए सरलीकृत सहायता (SAFER) में 24 थ्रस्टर्स हैं 3.56 N (0.80 lbf) प्रत्येक। वायु-श्वास श्रेणी में, रेडियो-नियंत्रित विमान के लिए विकसित एएमटी-यूएसए एटी-180 जेट इंजन 90 एन (20 पाउंड-बल) जोर का उत्पादन करता है। गिनीज बुक ऑफ वर्ल्ड रिकॉर्ड्स द्वारा दुनिया के सबसे शक्तिशाली वाणिज्यिक जेट इंजन के रूप में मान्यता प्राप्त बोइंग 777 -300ER पर लगे GE90 -115B इंजन में 569 kN (127,900 lbf) का जोर है, जब तक कि इसे जनरल इलेक्ट्रिक GE9X द्वारा पार नहीं कर लिया गया था। आगामी बोइंग 777X पर 609 kN (134,300 lbf) पर फिट किया गया।

अवधारणाएं

सत्ता पर जोर

थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए आवश्यक शक्ति और थ्रस्ट के बल को गैर-रैखिक तरीके से संबंधित किया जा सकता है। सामान्य रूप में, $\mathbf {P} ^{2}\propto \mathbf {T} ^{3}$. आनुपातिकता स्थिरांक भिन्न होता है, और एक समान प्रवाह के लिए हल किया जा सकता है, जहाँ $v_{\infty }$ आने वाली वायु वेग है, $v_{d}$ एक्चुएटर डिस्क पर वेग है, और $v_{f}$ अंतिम निकास वेग है:

${\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}=\rho A{v}$

$\mathbf {T} ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}{v_{f}-v_{\infty }},{\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}=\rho Av_{d}$

$\mathbf {P} ={\frac {1}{2}}{\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}(v_{f}^{2}-v_{\infty }^{2}),\mathbf {P} =\mathbf {T} v_{d}$

डिस्क पर वेग के लिए हल करना, $v_{d}$, तो हमारे पास है:

$v_{d}={\frac {1}{2}}(v_{f}-v_{\infty })$

जब आने वाली हवा एक ठहराव से त्वरित होती है - उदाहरण के लिए जब मँडराती है - तब $v_{\infty }=0$, और हम पा सकते हैं:

$\mathbf {T} ={\frac {1}{2}}\rho A{v_{f}}^{2},\mathbf {P} ={\frac {1}{4}}\rho A{v_{f}}^{3}$

यहाँ से हम देख सकते हैं $\mathbf {P} ^{2}\propto \mathbf {T} ^{3}$ संबंध, खोज:

$\mathbf {P} ^{2}={\frac {\mathbf {T} ^{3}}{2\rho A}}$

आनुपातिकता स्थिरांक का व्युत्क्रम, एक अन्यथा-पूर्ण थ्रस्टर की दक्षता, तरल पदार्थ के प्रोपेल्ड वॉल्यूम के क्रॉस सेक्शन के क्षेत्र के समानुपाती होता है ($A$) और द्रव का घनत्व ($\rho$). यह समझाने में मदद करता है कि पानी के माध्यम से चलना आसान क्यों है और क्यों विमान में जलयान की तुलना में बहुत बड़े प्रोपेलर होते हैं।

प्रणोदक शक्ति पर जोर

एक बहुत ही सामान्य प्रश्न यह है कि जेट इंजन की थ्रस्ट रेटिंग की तुलना पिस्टन इंजन की पावर रेटिंग से कैसे की जाए। ऐसी तुलना कठिन है, क्योंकि ये मात्राएँ समतुल्य नहीं हैं। एक पिस्टन इंजन विमान को अपने आप स्थानांतरित नहीं करता है (प्रोपेलर ऐसा करता है), इसलिए पिस्टन इंजन आमतौर पर प्रोपेलर को कितनी शक्ति प्रदान करते हैं, इसका मूल्यांकन किया जाता है। तापमान और वायु दाब में परिवर्तन को छोड़कर, यह मात्रा मूल रूप से थ्रॉटल सेटिंग पर निर्भर करती है।

एक जेट इंजन में कोई प्रोपेलर नहीं होता है, इसलिए जेट इंजन की प्रणोदक शक्ति इसके थ्रस्ट से निम्नानुसार निर्धारित की जाती है। शक्ति बल है (एफ) यह कुछ दूरी पर कुछ स्थानांतरित करने के लिए लेता है (डी) उस दूरी को स्थानांतरित करने के लिए समय (टी) से विभाजित होता है:

$\mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}$

रॉकेट या जेट विमान के मामले में, बल बिल्कुल इंजन द्वारा उत्पन्न थ्रस्ट (T) है। यदि रॉकेट या विमान एक स्थिर गति से आगे बढ़ रहा है, तो समय से विभाजित दूरी केवल गति है, इसलिए शक्ति जोर की गति है:

$\mathbf {P} =\mathbf {T} {v}$

यह सूत्र बहुत आश्चर्यजनक लगता है, लेकिन यह सही है: प्रणोदक शक्ति (या उपलब्ध शक्ति ) एक जेट इंजन की गति के साथ बढ़ता है। यदि गति शून्य है, तो प्रणोदन शक्ति शून्य है। यदि एक जेट विमान पूर्ण गला घोंट रहा है लेकिन एक स्थिर परीक्षण स्टैंड से जुड़ा हुआ है, तो जेट इंजन प्रणोदक शक्ति का उत्पादन नहीं करता है, हालांकि जोर अभी भी उत्पन्न होता है। संयोजन पिस्टन इंजन -प्रोपेलर में भी समान सूत्र के साथ प्रणोदक शक्ति होती है, और यह शून्य गति पर भी शून्य होगी - लेकिन यह इंजन-प्रोपेलर सेट के लिए है। चाहे विमान चल रहा हो या नहीं, अकेले इंजन एक स्थिर दर पर अपनी रेटेड शक्ति का उत्पादन करना जारी रखेगा।

अब, कल्पना कीजिए कि मजबूत श्रृंखला टूट गई है, और जेट और पिस्टन विमान चलना शुरू कर देते हैं। कम गति पर:

<ब्लॉककोट> पिस्टन इंजन में लगातार 100% शक्ति होगी, और प्रोपेलर का जोर गति के साथ अलग-अलग होगा
जेट इंजन में लगातार 100% थ्रस्ट होगा, और इंजन की शक्ति गति के साथ बदलती रहेगी </ब्लॉककोट>

अतिरिक्त जोर

यदि एक संचालित विमान थ्रस्ट T उत्पन्न कर रहा है और वायुगतिकीय ड्रै�