वेगवान, शांत, क्लीनर - नवीन विमान इंजिन
असे दिसून आले की विमानचालनात बरेच बदल करण्यासाठी, आपल्याला नवीन प्रोपेलर, भविष्यातील डिझाइन किंवा अंतराळ सामग्री शोधण्याची आवश्यकता नाही. तुलनेने साधे यांत्रिक ट्रांसमिशन वापरणे पुरेसे आहे ...
अलिकडच्या वर्षांतील हा सर्वात महत्त्वाचा नवकल्पना आहे. गियर टर्बोफॅन मोटर्स (GTF) कंप्रेसर आणि पंखा वेगवेगळ्या वेगाने फिरू देतात. फॅन ड्राइव्ह गियर फॅन शाफ्टसह फिरतो परंतु फॅन मोटरला कमी दाब कंप्रेसर आणि टर्बाइनपासून वेगळे करतो. पंखा मंद गतीने फिरतो, तर कंप्रेसर आणि कमी दाबाचे टर्बाइन जास्त वेगाने काम करतात. प्रत्येक इंजिन मॉड्यूल इष्टतम कार्यक्षमतेने कार्य करू शकते. सुमारे $20 अब्जच्या R&D आणि R&D खर्चाच्या 1000 वर्षानंतर, Pratt & Whitney PurePower PW2016G टर्बोफॅन फॅमिली काही वर्षांपूर्वी कार्यान्वित झाली होती आणि XNUMX पासून व्यावसायिक विमानांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर सादर करण्यात आली आहे.
आधुनिक टर्बोफॅन इंजिन दोन प्रकारे जोर निर्माण करतात. प्रथम, कंप्रेसर आणि दहन कक्ष त्याच्या कोरमध्ये स्थित आहेत. पुढच्या बाजूला एक पंखा आहे जो कोरद्वारे चालवला जातो, मोटर कोरच्या आसपासच्या बायपास चेंबरमधून हवा निर्देशित करतो. बायपास रेशो म्हणजे कोरमधून जाणार्‍या हवेचे प्रमाण आणि त्यातून जाणार्‍या हवेचे प्रमाण. सर्वसाधारणपणे, उच्च बायपास प्रमाण म्हणजे शांत, अधिक कार्यक्षम आणि अधिक शक्तिशाली इंजिन. पारंपारिक टर्बोफॅन इंजिनांचे बायपास गुणोत्तर 9 ते 1 असते. Pratt PurePower GTF इंजिनांचे बायपास गुणोत्तर 12 ते 1 असते.
बायपास रेशो वाढवण्यासाठी, मोटर उत्पादकांना फॅन ब्लेडची लांबी वाढवणे आवश्यक आहे. तथापि, लांबलचक केल्यावर, ब्लेडच्या शेवटी प्राप्त होणारी घूर्णन गती इतकी जास्त असेल की अवांछित कंपने होतील. तुम्‍हाला स्‍लो होण्‍यासाठी फॅन ब्लेडची आवश्यकता आहे आणि गीअरबॉक्स यासाठीच आहे. प्रॅट अँड व्हिटनीच्या म्हणण्यानुसार असे इंजिन १६ टक्के इतके जास्त असू शकते. महान इंधन अर्थव्यवस्था आणि 16 टक्के. कमी एक्झॉस्ट उत्सर्जन आणि 50 टक्के आहे. शांत अलीकडेच, SWISS आणि Air Baltic ने घोषणा केली की त्यांची GTF C-सिरीज जेट इंजिन निर्मात्याच्या आश्वासनापेक्षा कमी इंधन वापरतात.
उत्पादन लाइनवर PW1100G-JM इंजिन
TIME मासिकाने PW1000G इंजिनला 50 च्या 2011 सर्वात महत्त्वाच्या शोधांपैकी एक आणि सहा सर्वात पर्यावरणास अनुकूल शोधांपैकी एक असे नाव दिले आहे, कारण Pratt & Whitney PurePower ची रचना सध्याच्या जेट इंजिनांपेक्षा स्वच्छ, शांत, अधिक शक्तिशाली आणि कमी इंधन वापरण्यासाठी केली गेली आहे. 2016 मध्ये, डेल्टा एअर लाइन्सचे तत्कालीन अध्यक्ष रिचर्ड अँडरसन यांनी बोईंगच्या ड्रीमलायनरने कंपोझिट बांधकामात क्रांती केल्यापासून इंजिनला "पहिले खरे नावीन्य" म्हटले.
बचत आणि उत्सर्जन कमी
व्यावसायिक विमान वाहतूक क्षेत्र दरवर्षी 700 दशलक्ष टन कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जित करते. जरी ते फक्त 2 टक्के आहे. जागतिक कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन, असे पुरावे आहेत की जेट इंधनातील हरितगृह वायूंचा वातावरणावर जास्त परिणाम होतो कारण ते जास्त उंचीवर सोडले जातात.
प्रमुख इंजिन उत्पादक इंधन वाचवण्यासाठी आणि उत्सर्जन कमी करण्यासाठी प्रयत्नशील आहेत. प्रॅट स्पर्धक CFM इंटरनॅशनलने अलीकडेच LEAP नावाचे स्वतःचे प्रगत इंजिन सादर केले, जे कंपनीच्या अधिकाऱ्यांचे म्हणणे आहे की वेगवेगळ्या सोल्यूशन्सद्वारे गियर टर्बोफॅनला समान परिणाम देतात. CFM असा दावा करते की पारंपारिक टर्बोफॅन आर्किटेक्चरसह, ड्रायव्हट्रेनचे वजन आणि ड्रॅगशिवाय समान फायदे मिळवता येतात. LEAP लाइटवेट कंपोझिट मटेरियल आणि कार्बन फायबर फॅन ब्लेडचा वापर करून ऊर्जा कार्यक्षमतेत सुधारणा करते जे कंपनीच्या मते Pratt & Whitney इंजिनच्या सहाय्याने साध्य केलेल्या तुलनेत आहेत.
आजपर्यंत, A320neo साठी एअरबस इंजिनच्या ऑर्डर CFM आणि Pratt & Whitney यांच्यात समान प्रमाणात विभागल्या गेल्या आहेत. दुर्दैवाने नंतरच्या कंपनीसाठी, PurePower मोटर्स वापरकर्त्यांसाठी समस्या निर्माण करत आहेत. कतार एअरवेज एअरबस A320neo मधील GTF इंजिनच्या असमान कूलिंगची नोंद या वर्षी प्रथम दिसून आली. असमान कूलिंगमुळे भागांचे विकृतीकरण आणि घर्षण होऊ शकते आणि त्याच वेळी फ्लाइट दरम्यानचा वेळ वाढू शकतो. परिणामी, एअरलाइनने निष्कर्ष काढला की इंजिन ऑपरेशनल आवश्यकता पूर्ण करत नाहीत. त्यानंतर थोड्याच वेळात, भारतीय विमान प्राधिकरणाने प्युअरपॉवर GTF इंजिनांनी चालवलेल्या 11 Airbus A320neo विमानांची उड्डाणे निलंबित केली. इकॉनॉमिक टाईम्सच्या म्हणण्यानुसार, एअरबस जीटीएफ-चालित विमानाच्या दोन आठवड्यांच्या कालावधीत तीन इंजिनमध्ये बिघाड झाल्यानंतर हा निर्णय घेण्यात आला. प्रॅट अँड व्हिटनी या अडचणी कमी करतात आणि म्हणतात की त्यावर मात करणे सोपे आहे.
एअरबस इलेक्ट्रॉनिक पंखा
विमान इंजिनच्या क्षेत्रातील आणखी एक दिग्गज, रोल्स-रॉइस, स्वतःचे पॉवर गियरबॉक्स विकसित करत आहे, जे 2025 पर्यंत मोठ्या टर्बोफॅन्समध्ये इंधनाचा वापर 25% कमी करेल. सुप्रसिद्ध ट्रेंट इंजिन श्रेणीच्या जुन्या मॉडेलच्या तुलनेत. अर्थात, याचा अर्थ नवीन प्रॅट अँड व्हिटनी डिझाइन स्पर्धा.
ब्रिटीश इतर प्रकारच्या नवकल्पनांचाही विचार करत आहेत. अलीकडील सिंगापूर एअरशो दरम्यान, Rolls-Royce ने IntelligentEngine Initiative लाँच केले, ज्याचे उद्दिष्ट एकमेकांशी संवाद साधण्याच्या क्षमतेद्वारे आणि सपोर्ट नेटवर्कद्वारे अधिक सुरक्षित आणि अधिक कार्यक्षम असणारे बुद्धिमान विमान इंजिन विकसित करणे आहे. इंजिन आणि सर्व्हिस इकोसिस्टमच्या इतर भागांसह सतत द्वि-मार्गी संप्रेषण प्रदान करून, इंजिन समस्या येण्याआधी त्यांचे निराकरण करण्यात सक्षम होईल आणि कार्यप्रदर्शन कसे सुधारावे हे शिकू शकेल. ते त्यांच्या कामाच्या आणि इतर इंजिनांच्या इतिहासातून देखील शिकतील आणि मोठ्या प्रमाणावर त्यांना जाता जाता स्वतःची दुरुस्ती करावी लागेल.
ड्राइव्हला अधिक चांगल्या बॅटरीची आवश्यकता आहे
2050 साठी युरोपियन कमिशनची विमान वाहतूक दृष्टी CO उत्सर्जन कमी करण्याची मागणी करते.2 75 टक्के, नायट्रोजन ऑक्साईड 90 टक्के. आणि आवाज 65 टक्के. विद्यमान तंत्रज्ञानाने ते साध्य करता येत नाहीत. या आव्हानांना तोंड देण्यासाठी इलेक्ट्रिक आणि हायब्रीड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टीम्सकडे सध्या सर्वात आशादायक तंत्रज्ञान म्हणून पाहिले जाते.
बाजारात दोन आसनी इलेक्ट्रिक लाइट विमाने आहेत. चार आसनी हायब्रीड-इलेक्ट्रिक वाहने क्षितिजावर आहेत. NASA चा अंदाज आहे की 20 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, या प्रकारची कमी पल्ल्याची नऊ-सीट विमाने छोट्या समुदायांमध्ये विमानसेवा परत आणतील. युरोप आणि यूएस या दोन्ही देशांमध्ये शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की 2030 पर्यंत 100 आसन क्षमता असलेले हायब्रिड-इलेक्ट्रिक विमान तयार करणे शक्य आहे. तथापि, ऊर्जा संचयन क्षेत्रात लक्षणीय प्रगती आवश्यक आहे.
सध्या, बॅटरीची उर्जा घनता पुरेशी नाही. तथापि, हे सर्व बदलू शकते. टेस्ला बॉस एलोन मस्क यांनी सांगितले की एकदा बॅटरी 400 वॅट-तास प्रति किलोग्रॅम उत्पादन करण्यास सक्षम आहेत आणि सेल पॉवरचे एकूण वजन 0,7-0,8 आहे, इलेक्ट्रिक ट्रान्सकॉन्टिनेंटल एअरलाइनर एक "कठीण पर्याय" होईल. लिथियम-आयन बॅटरी 113 मध्ये 1994 Wh/kg, 202 मध्ये 2004 Wh/kg एवढी उर्जा घनता प्राप्त करण्यास सक्षम होत्या आणि आता सुमारे 300 Wh/kg पर्यंत पोहोचण्यास सक्षम आहेत हे लक्षात घेता, असे गृहीत धरले जाऊ शकते की पुढील दशकात ते 400 Wh/kg पातळी गाठेल.
किट्टी हॉक इलेक्ट्रिक टू-सीटर एअर टॅक्सी प्रकल्प
Airbus, Rolls-Royce आणि Siemens यांनी अलीकडेच E-Fan X फ्लाइंग डेमॉन्स्ट्रेटर विकसित करण्यासाठी भागीदारी केली, जे व्यावसायिक विमान हायब्रीड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शनमध्ये एक महत्त्वपूर्ण पाऊल असेल. E-Fan X हायब्रीड इलेक्ट्रिक तंत्रज्ञानाचे प्रात्यक्षिक अपेक्षित आहे - व्यापक ग्राउंड चाचणी मोहिमेनंतर 2020 मध्ये फॅन X उड्डाण करेल. पहिल्या टप्प्यात, BAe 146 चार इंजिनांपैकी एक XNUMX-मेगावॅट इलेक्ट्रिक मोटरसह बदलेल. त्यानंतर, सिस्टीमची परिपक्वता दर्शविल्यानंतर दुसरी टर्बाइन इलेक्ट्रिक मोटरने बदलण्याची योजना आहे.
एअरबस संपूर्ण एकात्मता तसेच हायब्रिड इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन आणि बॅटरी कंट्रोल आर्किटेक्चर आणि फ्लाइट कंट्रोल सिस्टमसह त्याचे एकीकरण यासाठी जबाबदार असेल. Rolls-Royce गॅस टर्बाइन इंजिन, XNUMX-मेगावॅट जनरेटर आणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी जबाबदार असेल. Airbus सोबत, Rolls-Royce सध्याच्या Siemens nacelle आणि इलेक्ट्रिक मोटरशी चाहत्यांना जुळवून घेण्यावर देखील काम करेल. सीमेन्स XNUMX मेगावॅट इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि इलेक्ट्रॉनिक पॉवर कंट्रोलर, तसेच इन्व्हर्टर, कन्व्हर्टर आणि वीज वितरण प्रणाली पुरवेल.
जगभरातील अनेक संशोधन केंद्रे इलेक्ट्रिक विमानांवर काम करत आहेत, ज्यात नासा, जे X-57 मॅक्सवेल तयार करत आहे. किट्टी हॉक इलेक्ट्रिक टू-सीटर एअर टॅक्सी प्रकल्प आणि मोठ्या केंद्रे, कंपन्या किंवा लहान स्टार्ट-अपच्या इतर अनेक संरचना देखील विकसित केल्या जात आहेत.
प्रवासी आणि मालवाहू विमानांचे सरासरी आयुर्मान अनुक्रमे 21 आणि 33 वर्षे आहे हे लक्षात घेता, उद्या उत्पादित होणारी सर्व नवीन विमाने सर्व-इलेक्ट्रिक असली तरीही, जीवाश्म-इंधनावर चालणारी विमाने बाहेर पडण्यासाठी दोन ते तीन दशके लागतील.
त्यामुळे ते पटकन चालणार नाही. दरम्यान, जैवइंधन विमान वाहतूक क्षेत्रातील वातावरण हलके करू शकते. ते कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन 36-85 टक्क्यांनी कमी करण्यास मदत करतात. जेट इंजिनसाठी जैवइंधन मिश्रण 2009 मध्ये प्रमाणित करण्यात आले असूनही, विमान वाहतूक उद्योग बदलांची अंमलबजावणी करण्याची घाई करत नाही. जैवइंधन उत्पादन औद्योगिक स्तरावर आणण्याशी संबंधित काही तांत्रिक अडथळे आणि आव्हाने आहेत, परंतु मुख्य प्रतिबंध म्हणजे किंमत – जीवाश्म इंधनाची समानता साधण्यासाठी आणखी दहा वर्षे लागतील.
भविष्यात पाऊल टाका
त्याच वेळी, प्रयोगशाळा काही अधिक भविष्यवादी विमान इंजिन संकल्पनांवर काम करत आहेत. आतापर्यंत, उदाहरणार्थ, प्लाझ्मा इंजिन खूप वास्तववादी वाटत नाही, परंतु हे नाकारता येत नाही की वैज्ञानिक कार्ये काहीतरी मनोरंजक आणि उपयुक्त बनतील. प्लाझ्मा थ्रस्टर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड तयार करण्यासाठी वीज वापरतात. ते वायु किंवा आर्गॉन सारख्या वायूला प्लाझ्मामध्ये संकुचित करतात आणि उत्तेजित करतात - एक गरम, दाट, आयनीकृत स्थिती. त्यांच्या संशोधनामुळे आता बाह्य अवकाशात (आयन थ्रस्टर्स) उपग्रह प्रक्षेपित करण्याची कल्पना येते. तथापि, बर्लिनच्या टेक्निकल युनिव्हर्सिटीचे बर्कंट गोक्सेल आणि त्यांच्या टीमला प्लाझ्मा थ्रस्टर्स विमानांमध्ये बसवायचे आहेत.
संशोधनाचे उद्दिष्ट एक एअर-जेट प्लाझ्मा इंजिन विकसित करणे आहे जे टेकऑफ आणि उच्च-उंचीच्या दोन्ही उड्डाणेसाठी वापरले जाऊ शकते. प्लाझ्मा जेट इंजिन सामान्यत: व्हॅक्यूम किंवा कमी दाबाच्या वातावरणात ऑपरेट करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात जेथे गॅस पुरवठा आवश्यक असतो. तथापि, गोक्सेलच्या टीमने एका वातावरणाच्या दाबाने हवेत कार्य करण्यास सक्षम असलेल्या उपकरणाची चाचणी केली. "आमच्या प्लाझ्मा नोझल्स 20 किलोमीटर प्रति सेकंदाच्या वेगाने पोहोचू शकतात," गोकेल जर्नल ऑफ फिजिक्स कॉन्फरन्स सिरीजमध्ये म्हणतात.
भविष्यातील हायपरसोनिक वाहनातील SABER इंजिन
सुरुवातीला, संघाने 80 मिलीमीटर लांबीच्या लघु थ्रस्टर्सची चाचणी केली. एका लहान विमानासाठी, हे संघाला शक्य वाटत असलेल्या एक हजारापर्यंत असेल. सर्वात मोठी मर्यादा, अर्थातच, हलक्या वजनाच्या बॅटरीची कमतरता आहे. शास्त्रज्ञ हायब्रिड विमानाचाही विचार करत आहेत, ज्यामध्ये प्लाझ्मा इंजिन अंतर्गत ज्वलन इंजिन किंवा रॉकेटसह एकत्र केले जाईल.
जेव्हा आपण नाविन्यपूर्ण जेट इंजिन संकल्पनेबद्दल बोलतो तेव्हा, रिअॅक्शन इंजिन्स लिमिटेडने विकसित केलेले SABER (Synergistic Air-breathing Rocket Engine) विसरू नका. असे गृहीत धरले जाते की हे द्रव हायड्रोजनवर चालणारे, वातावरणात आणि व्हॅक्यूममध्ये चालणारे इंजिन असेल. उड्डाणाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर, ऑक्सिडायझर वातावरणातील हवा असेल (पारंपारिक जेट इंजिनांप्रमाणे), आणि 26 किमी उंचीवरून (जेथे जहाज 5 दशलक्ष वर्षांच्या वेगाने पोहोचते) - द्रव ऑक्सिजन. रॉकेट मोडवर स्विच केल्यानंतर, ते मॅच 25 पर्यंत वेगाने पोहोचेल.
HorizonX, बोईंगची या प्रकल्पात गुंतलेली गुंतवणूक शाखा, SABER ते कसे वापरू शकेल हे अजून ठरवायचे आहे, त्याशिवाय ते "सुपरसोनिक उड्डाणाच्या शोधात बोईंगला मदत करण्यासाठी क्रांतिकारी तंत्रज्ञान वापरण्याची अपेक्षा करते."
रॅमजेट आणि स्क्रॅमजेट (दहन कक्ष असलेले सुपरसॉनिक जेट इंजिन) हाय-स्पीड एव्हिएशनच्या चाहत्यांच्या ओठांवर फार पूर्वीपासून आहेत. सध्या, ते प्रामुख्याने लष्करी हेतूंसाठी विकसित केले जातात. मात्र, विमानचालनाचा इतिहास शिकवत असल्याने लष्करात जी परीक्षा घेतली जाईल, ती नागरी उड्डाणाकडे जाईल. फक्त थोडा संयम लागतो.
रोल्स रॉयस इंटेलिजेंट इंजिन व्हिडिओ:
रोल्स रॉयस | IntelligentEngine मध्ये इनोव्हेशन
