Precooled jet engine
પ્રીકૂલ્ડ જેટ એન્જિન એ એક ખ્યાલ છે જે રેમજેટ્સના વિરોધમાં ટર્બો મશીનરીવાળા જેટ એન્જિનને ઊંચી ઝડપે ઉપયોગમાં લેવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. પ્રીકૂલિંગ એન્જિન કોમ્પ્રેસર (ફરતા સ્ટોલ/ચોકિંગ/ઘટાડેલા પ્રવાહને અટકાવીને), તેમજ સંપૂર્ણ ગેસ જનરેટર (નિશ્ચિત ટર્બાઇન તાપમાન મર્યાદામાં નોંધપાત્ર કમ્બસ્ટર તાપમાનમાં વધારો જાળવી રાખીને) ના કેટલાક અથવા તમામ કામગીરીના અધઃપતનને પુનઃસ્થાપિત કરે છે, જે અન્યથા ઊંચા રેમ તાપમાન સાથે ઉડાનને અટકાવશે. ઉચ્ચ ઉડાન ઝડપ માટે પ્રીકોલિંગમાં હવા કોમ્પ્રેસરમાં પ્રવેશ કરે તે પહેલાં ક્રાયોજેનિક ફ્યુઅલ-કૂલ્ડ હીટ એક્સ્ચેન્જર હોઈ શકે છે. હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં ગરમી અને વરાળ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, બળતણ (દા. ત. H2) કમ્બસ્ટરમાં બળી જાય છે. હીટ એક્સ્ચેન્જરનો ઉપયોગ કરીને પ્રીકોલિંગનો ઉપયોગ ઉડાનમાં કરવામાં આવ્યો નથી, પરંતુ મેક 5.5 સુધીની ઝડપે નોંધપાત્ર રીતે ઉચ્ચ દબાણ અને કાર્યક્ષમતા હોવાની આગાહી કરવામાં આવી છે. 1955માં રોબર્ટ પી. કારમાઇકલ દ્વારા પ્રીકૂલ્ડ જેટ એન્જિન ચક્રોનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રી-કૂલ્ડ એન્જિન એર કન્ડેન્સરની જરૂરિયાતને ટાળે છે કારણ કે, લિક્વિડ એર સાયકલ એન્જિન (એલ. એ. સી. ઈ.) થી વિપરીત, પ્રી-કૂલ્ડ એન્જિન તેને લિક્વિફાય કર્યા વિના હવાને ઠંડુ કરે છે. ઓછી ઉડાનની ઝડપ માટે માસ ઈન્જેક્શન દ્વારા પ્રી-કૂલિંગ કરી શકાય છે, જેને ડબલ્યુ. આઇ. પી. સી. સી. (વોટર ઈન્જેક્શન પ્રીકોમ્પ્રેસર કૂલિંગ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ટૂંકા ગાળા માટે કરવામાં આવે છે (મર્યાદિત શીતક ક્ષમતાને કારણે) જે વિમાનની સામાન્ય મહત્તમ ઝડપમાં વધારો કરે છે. "ઓપરેશન સ્કાયબર્નર", જેણે મેકડોનેલ ડગ્લાસ એફ-4 ફેન્ટમ II સાથે વિશ્વ ઝડપ વિક્રમ મેળવ્યો હતો, અને મિકોયાન યે-266 (મિગ 25) બંનેએ કોમ્પ્રેસરની આગળ હવાને ઠંડી કરવા માટે પાણી/આલ્કોહોલ સ્પ્રેનો ઉપયોગ કર્યો હતો. પ્રીકુલિંગ (તેમજ કમ્બશન ચેમ્બર વોટર ઈન્જેક્શન) નો ઉપયોગ સૌથી ઓછી ઉડાન ઝડપે થાય છે, એટલે કે. ટેકઓફ દરમિયાન, આસપાસના ઊંચા તાપમાને દબાણ વધારવા માટે. પ્રી-કુલર હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા અને ગેરફાયદા પ્રી-કૂલિંગનો એક મુખ્ય ફાયદો એ છે કે (આદર્શ ગેસ કાયદા દ્વારા આગાહી મુજબ) આપેલ એકંદર દબાણ ગુણોત્તર માટે, કોમ્પ્રેસર વિતરણ તાપમાન (T3) માં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે, જે T3 મર્યાદા સુધી પહોંચવામાં વિલંબ કરે છે. પરિણામે, પૂર્વ-શીતક પછી ઉડાનની ઝડપની ખૂબ જ વિશાળ શ્રેણીમાં દરિયાની સપાટીની સ્થિતિ (સુધારેલ પ્રવાહ) જાળવી શકાય છે, આમ ઊંચી ઝડપે પણ ચોખ્ખો દબાણ મહત્તમ કરી શકાય છે. પ્રવેશ પછી કોમ્પ્રેસર અને ડક્ટિંગ ખૂબ નીચા અને વધુ સુસંગત તાપમાનને આધિન હોય છે, અને તેથી તે હળવા મિશ્રધાતુઓથી બનેલું હોઈ શકે છે. આ એન્જિનનું વજન ઘટાડે છે, જે દબાણ/વજનના ગુણોત્તરમાં વધુ સુધારો કરે છે. હાઇડ્રોજન એક યોગ્ય બળતણ છે કારણ કે તે ઊંડા ક્રાયોજેનિક તાપમાને પ્રવાહી હોય છે, અને તેની ઉપયોગી શ્રેણીમાં ખૂબ જ ઊંચી કુલ ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા હોય છે, જેમાં વરાળની સુપ્ત ગરમીનો સમાવેશ થાય છે, જે પાણી કરતા વધારે હોય છે. જો કે, પ્રવાહી હાઇડ્રોજનની ઓછી ઘનતા બાકીના વાહન પર નકારાત્મક અસર કરે છે, અને વાહન શારીરિક રીતે ખૂબ મોટું થઈ જાય છે, જો કે અંડરકેરેજ અને વિંગ લોડિંગ પરનું વજન ઓછું રહી શકે છે. હાઇડ્રોજન ઘણી સામગ્રીમાં માળખાકીય નબળાઈનું કારણ બને છે, જેને હાઇડ્રોજન ભંગાર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રીકૂલરનું વજન એન્જિનના વજનમાં વધારો કરે છે, જેનાથી તેના વજનના ગુણોત્તરમાં ઘટાડો થાય છે. પ્રીકૂલર દ્વારા ઇન્ટેક હવાને પસાર કરવાથી ઇનલેટ ડ્રેગમાં વધારો થાય છે, જેનાથી એન્જિનના ચોખ્ખા થ્રસ્ટમાં ઘટાડો થાય છે, અને તેથી થ્રસ્ટ અને વજનના ગુણોત્તરમાં ઘટાડો થાય છે. તેની ઊંચી થર્મલ ક્ષમતા હોવા છતાં, જરૂરી ઠંડકની માત્રાને આધારે, હવાને ઠંડુ કરવા માટે વધુ હાઇડ્રોજનની જરૂર પડી શકે છે, જે ઠંડી હવા સાથે બાળી શકાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, આ બિનકાર્યક્ષમતાને ઘટાડવા માટે વધારાના હાઇડ્રોજનનો એક ભાગ બિન-ઠંડુ હવા સાથે રેમજેટમાં બાળી શકાય છે. એલ. એ. સી. ઈ. એન્જિનથી વિપરીત, પ્રી-કૂલ્ડ એન્જિનને ઓક્સિજનને પ્રવાહી બનાવવાની જરૂર નથી, તેથી ઠંડકની માત્રા ઓછી થાય છે કારણ કે ઓક્સિજનના ફ્યુઝનને આવરી લેવાની જરૂર નથી અને કુલ તાપમાનમાં થોડો ઘટાડો જરૂરી છે. આ બદલામાં હીટ-સિંક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા હાઇડ્રોજનનું પ્રમાણ ઘટાડે છે, પરંતુ તેને બાળી શકાતું નથી. વધુમાં કન્ડેન્સરની જરૂર નથી, જેનાથી વજનમાં બચત થાય છે. હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રીકોલિંગનો ઇતિહાસ 1955માં રોબર્ટ પી. કારમાઇકલે કેટલાક એન્જિન ચક્ર તૈયાર કર્યા હતા જેમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ એન્જિનમાં પ્રવેશતી હવાને બળતણ તરીકે ઉપયોગ કરતા પહેલા પ્રીકોલ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રીકૂલ્ડ એન્જિનમાં રસ 1982માં યુકેમાં જોવા મળ્યો હતો, જ્યારે એલન બોન્ડે પ્રીકૂલ્ડ એર બ્રીદિંગ રોકેટ એન્જિન ડિઝાઇન બનાવી હતી જેને તેમણે SATAN નામ આપ્યું હતું. આ વિચારને હોટોલ એસએસટીઓ સ્પેસપ્લેન પ્રોજેક્ટના ભાગ રૂપે વિકસાવવામાં આવ્યો હતો અને તે રોલ્સ-રોયસ આરબી545 બની હતી. 1989માં, હોટોલ પ્રોજેક્ટ બંધ થયા પછી, કેટલાક આરબી545 ઇજનેરોએ આ વિચારને સબ્રે એન્જિન અને સંકળાયેલ સ્કાયલોન સ્પેસપ્લેનમાં વિકસાવવા માટે રિએક્શન એન્જિન્સ લિમિટેડ નામની કંપની બનાવી. 1987માં, એન. તાનાત્સુગુએ "ઇન્ટેક એર કુલર સાથે એર-ટર્બો રેમજેટ દ્વારા સંચાલિત સ્પેસ પ્લેનનો વિશ્લેષણાત્મક અભ્યાસ" પ્રકાશિત કર્યો હતો. જાપાનના આઈ. એસ. એ. એસ. (હવે જે. એ. એક્સ. એ.) નો એક ભાગ એર-ટર્બો રેમજેટ (એ. ટી. આર., બાદમાં વિસ્તરણ ચક્રના ઉમેરા પછી એ. ટી. આર. ઈ. એક્સ.) માં અભ્યાસ કરે છે, જેનો હેતુ ટી. એસ. ટી. ઓ. સ્પેસપ્લેનના પ્રથમ તબક્કાને શક્તિ આપવાનો છે. પ્રીકૂલ્ડ ટર્બોજેટ (પી. સી. ટી. જે.) અને હાયપરસોનિક ટર્બોજેટ અભ્યાસો દ્વારા એ. ટી. આર. ઇ. એક્સ. નું સ્થાન લીધું હતું. સપ્ટેમ્બર 2010માં તાઈકી એરોસ્પેસ રિસર્ચ ફિલ્ડ ખાતે મેક 2 ખાતે પ્રવાહી નાઇટ્રોજન પ્રીકોલ્ડ હાઇડ્રોજન બર્નિંગ ટેસ્ટ એન્જિન ઉડાડવામાં આવ્યું હતું. આ પણ જુઓ એર ટર્બોરોકેટ ATREX કોમ્પ્રેસર નકશો HOTOL હાઇડ્રોજન વાહન હાઇડ્રોજન-કૂલ્ડ ટર્બો જનરેટર ઇન્ટરકુલર લિક્વિડ એર સાયકલ એન્જિન લોકહીડ CL-400 સનટન રિએક્શન એન્જિન A2 SABRE (રોકેટ એન્જિન) સ્કાયલોન (અવકાશયાન) સંદર્ભો ગેસ ટર્બાઇન જેટ એન્જિન હાઇડ્રોજન ટેકનોલોજી