Hybrid rocket fuel regression
ہائبرڈ راکٹ فیول ریگریشن سے مراد وہ عمل ہے جس کے ذریعے ہائبرڈ پروپیلنٹ راکٹ کے ایندھن کے دانے کو ٹھوس سے گیس میں تبدیل کیا جاتا ہے جسے دبانا ہوتا ہے۔ اس میں رجعت کی شرح، وہ فاصلہ جو ایندھن کی سطح ایک مقررہ وقت کے دوران کم ہوتی ہے، نیز جلنے کا علاقہ، سطح کا رقبہ جو کسی مخصوص لمحے میں ختم ہو رہا ہے، شامل ہے۔ چونکہ انجن میں دہن کی تاثیر کے لیے جلائے جانے والے ایندھن کی مقدار اہم ہے، اس لیے ہائبرڈ انجن کے ڈیزائن اور فائرنگ میں رجعت کی شرح بنیادی کردار ادا کرتی ہے۔ بدقسمتی سے، ہائبرڈ ایندھن کے اناج میں انتہائی سست رجعت ہوتی ہے، جس کے لیے بہت لمبے دہن چیمبرز یا پیچیدہ بندرگاہ ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے جس کے نتیجے میں زیادہ مقدار ہوتی ہے۔ رجعت کی شرح کی پیش گوئی کرنا بھی کافی مشکل ثابت ہوا ہے، جدید ماڈل اب بھی مختلف پیمانوں پر اور مختلف ایندھن کے ساتھ لاگو ہونے پر اہم غلطی فراہم کرتے ہیں۔ حالیہ تحقیق رجعت کی شرح کو بڑھانے کے لیے تکنیکوں میں تحقیق کے ساتھ مل کر زیادہ درست ماڈلز کی ترقی کے ارد گرد مرکوز ہے۔ ٹھوس راکٹ موٹروں کے برعکس، ہائبرڈ بندرگاہ کے سائز پر نمایاں انحصار اور عام حالات میں چیمبر کے دباؤ پر کم انحصار ظاہر کرتے ہیں۔ چونکہ ان پر تھرموڈینامک قوتوں کا غلبہ ہے، ماڈل عام طور پر حرارت کی منتقلی کے حساب سے ابھرتے ہیں۔ مارکس مین نے ہائبرڈ رجعت کے ترجیحی ماڈل پر پہلی کوشش فراہم کی، جس میں شرح کو حرارت کی منتقلی کے توازن کے حساب پر مبنی کیا گیا اور پرنڈل اور لیوس نمبروں کے لیے اتحاد فرض کیا گیا۔ انہوں نے بالآخر نیچے دی گئی مساوات تیار کی، جس میں فوری مقامی بڑے پیمانے پر بہاؤ کے لیے، بندرگاہ کے ساتھ فاصلے کے طور پر، ایندھن کی کثافت کے لیے rho، مرکزی دھارے میں گیس کے بہاؤ کی چپچپا پن کے لیے، مرکزی دھارے میں گیس اور شعلہ میں گیس کے درمیان رفتار کے تناسب کے لیے، اور fuel.Though کے لیے بخارات کی موثر حرارت () کے مقابلے میں شعلہ سے ایندھن کی سطح () میں اینتھالپی کے فرق پر غور کرتے ہوئے ماڈل نے بڑی غلطیاں ظاہر کیں جب کسی اینولر پورٹ کے لیے رجعت کی شرح کی پیش گوئی کے لیے استعمال کیا گیا، تو بہاؤ پر مضبوط انحصار ایک کلیدی دریافت تھی۔ بدقسمتی سے، مساوات کے بہت سے اجزاء کا تعین کرنا انتہائی مشکل ہے، لہذا زیادہ تر انجینئروں نے جانچ کی بنیاد پر ماڈل تیار کرنے پر توجہ مرکوز کی، زیادہ تر اصطلاحات کو مؤثر طریقے سے ایک گتانک میں جوڑ کر ریگریشن ریٹ کو پاور فنکشن میں فٹ کیا جو پورے جلتے وقت مستقل سمجھا جاتا ہے۔ اسے عام طور پر ایک ٹیسٹ، فٹنگ کوفیشنٹس کے لیے وقت کے ساتھ اوسط رجعت پر غور کرتے ہوئے ایک بنیادی مساوات میں آسان بنایا گیا تھا، اور رجعت پر مبنی testing.Where G پروپیلنٹ کا بڑے پیمانے پر بہاؤ ہے اور x ایندھن کے دانے کے ساتھ فاصلہ ہے۔ اگرچہ مارکس مین کا ابتدائی ریاضی اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اور، اعداد و شمار عام طور پر 0.0 سے 0.8 تک ہوتے ہیں اور عام طور پر پیش گوئی سے کم انحصار ظاہر کرتے ہیں۔ ایندھن کے دانے کی لمبائی پر رجعت کی اوسط سے، عام طور پر استعمال ہونے والی خلائی وقت کی اوسط رجعت کی مساوات پیدا کی جاتی ہے (عام طور پر آکسیڈائزر کے بہاؤ کا استعمال کرتے ہوئے، آکسیڈائزر اور ایندھن کے بہاؤ کے بجائے بہاؤ کی اصطلاح کے لیے)۔ رجعت کی شرح کے لیے بہت سی متبادل مساوات اخذ کی گئی ہیں، جو عام طور پر مارکس مین کے بنائے ہوئے مفروضوں پر دوبارہ غور کر کے بنائی جاتی ہیں لیکن اسی پھیلاؤ محدود حساب کے نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے۔ مثال کے طور پر، کارابیوگلو کی طرف سے شائع کردہ ایک ماڈل، پرنڈل نمبر میں تغیر پر غور کرکے، رینالڈز نمبر میں داخلی اثرات کا حساب لگا کر، اور شعلہ شیٹ کے مقام کو اسٹوچیومیٹرک مقام پر منتقل کرکے زیادہ درست نقطہ نظر فراہم کرتا ہے۔ اسی طرح کے تصورات وٹمور کی ایک توسیع میں دیکھے جا سکتے ہیں، جہاں پرنڈل نمبر کا تخمینہ 0.8 لگایا گیا ہے اور دانے کی لمبائی کے ساتھ ساتھ بہاؤ کی نشوونما پر غور کرنے کے لیے جلد کے رگڑ گتانک کا دوبارہ حساب لگایا جاتا ہے۔ دونوں بہتر فارمولے تجربہ شدہ ڈیٹا کے ساتھ بہتر تعلق ظاہر کرتے دکھائی دیتے ہیں۔ رجعت میں اضافہ ایندھن کو مائع بنانا رجعت کی شرح کو بڑھانے کی سب سے آسان تکنیک مختلف ایندھن کا استعمال کرنا ہے۔ کم سالماتی کمیت والے ٹھوسوں میں کم چپچپا ہوتا ہے، ایک ایسا معیار جو عام طور پر گیسیفیکیشن کے لیے مطلوبہ توانائی میں کمی سے متعلق ہوتا ہے۔ انتہائی حد تک لے جانے پر، ایک نیا رجحان حقیقت میں ابھرتا ہے، جہاں ایندھن کی سطح پر پگھلی ہوئی پرت بوندوں کو داخل ہونے کی اجازت دیتی ہے کیونکہ آکسیڈائزر گزرتا ہے۔ عام طور پر ہائبرڈ راکٹری میں دیکھے جانے والے بہاؤ کی سطحوں پر، یہ انٹریمنٹ دراصل رجعت کے سب سے بڑے حصے (غالب بخارات) کا سبب بنتی ہے۔ یہ تصور اصل میں ایک مختصر تحقیقی مدت کے دوران دریافت کیا گیا تھا جس میں اے ایف آر ایل اور آربیٹل ٹیکنالوجیز کارپوریشن (او آر بی آئی ٹی ای سی) نے مخصوص قوت کو بڑھانے کی کوشش میں کئی کریوجینک ایندھنوں کا تجربہ کیا۔ ٹھوس پینٹین کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے پایا کہ روایتی ہائبرڈ ایندھن کے مقابلے میں رجعت کی شرحوں میں بہت زیادہ اضافہ ہوا ہے۔ پیرافن کے ساتھ کئی ٹیسٹوں نے جدید مائع راکٹ ٹیکنالوجی کی پیش گوئی کی، جس میں پیریگرین راکٹ اور دیگر شامل ہیں جو مزید ترقی کی راہ ہموار کرتے ہیں۔ رجعت کا متبادل طریقہ کچھ دیگر مسائل فراہم کرتا ہے، بنیادی طور پر دہن کی کارکردگی میں کمی۔ ذرہ کے بڑے سائز کی وجہ سے، داخل شدہ بوندوں کو نوزل سے باہر نکلنے اور انجن سے باہر نکلنے سے پہلے مکمل طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا ہے۔ درحقیقت، پیرافن میں بڑے ٹکڑوں کو بھی کم کرنے کا رجحان ہوتا ہے، دہن کی کارکردگی کو بہت کم کرتا ہے اور ممکنہ طور پر دہن کے عدم استحکام میں حصہ ڈالتا ہے۔ پیچیدہ جیومیٹری اگرچہ اس کی پیش گوئی کرنا بہت مشکل ہے، پیچیدہ اناج جیومیٹریز ایندھن کے بہاؤ کو بہت زیادہ بڑھانے کے لیے رجعت کی شرح اور جلنے کے رقبے کو بڑھانے کے لیے ایک اور تکنیک پیش کرتی ہیں۔ غیر سرکلر پورٹ کراس سیکشنز کا استعمال آکسیڈائزر کے سامنے آنے والے علاقے کو گیسفائیڈ کرنے کے لیے بڑھاتا ہے، خاص طور پر جلنے کے آغاز میں۔ تاہم، جیسے جیسے ایندھن پیچھے ہٹتا رہے گا یہ شکل کو گول کرنا شروع کر دے گا کیونکہ ریگریشن عام طور پر ایندھن کی سطح پر معمول کے مطابق ہوتا ہے، اور کونے تیزی سے پیچھے ہٹتے ہیں۔ عام طور پر، اس کی وجہ سے O/F تناسب سٹوچیومیٹرک سے ہٹ جائے گا۔ پیچیدہ جیومیٹریز کی پہلی کوششوں میں سے کچھ یونائیٹڈ ٹیکنالوجی سینٹر کے تیار کردہ ویگن وہیل ڈیزائن تھے۔ اگرچہ وہ ایندھن کے بہاؤ میں بڑے پیمانے پر اضافہ کرتے ہیں، ویگن پہیوں کے لیے ضروری ہے کہ ایندھن کا ایک اہم حصہ پیچھے رہ جائے، یا ڈھانچہ ٹوٹ سکتا ہے۔ ابھی حال ہی میں، ہیلیکل ڈیزائن کا استعمال بہاؤ کا ایک سنٹریپیٹل جزو بنانے کے لیے کیا گیا ہے، جو بہاؤ کو کم کرتا ہے اور آکسیڈائزر اور ایندھن کے درمیان زیادہ رگڑ فراہم کرتا ہے تاکہ کنویکشن میں اضافہ ہو۔ یوٹاہ یونیورسٹی کے تجزیے نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ رجعت کی شرحوں میں عام طور پر کم از کم دو کے عنصر سے اضافہ ہوتا ہے، یہاں تک کہ چار کے عنصر تک۔ عام طور پر، ہیلیکل رجعت کی شرح کو جلد کے رگڑ گتانک اور اڑنے والے گتانک میں کئی ضرب ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے ماڈل کیا جاتا ہے۔ جلنے کا علاقہ جلنے والے چیمبر کی گرمی کے سامنے آنے والی سطح سے مراد ہے، اور یہ راکٹ کے رجعت کے لیے اتنا ہی اہم ہے جتنا کہ خود رجعت کی شرح، کیونکہ ایندھن کے حجم کے بہاؤ کی شرح عام طور پر جلنے والے علاقے سے ضرب شدہ رجعت کی شرح سے دی جاتی ہے۔ اناج کی جیومیٹری کی پیچیدگی پر منحصر ہے، اس کا حساب لگانا بھی کافی مشکل ہو سکتا ہے۔ اس کی آسان ترین شکل میں، ٹیوب کی شکل کے ایندھن کے دانے کے دونوں سروں پر اس علاقے میں جلنے کا علاقہ شامل ہوتا ہے۔ تاہم، ستارے کی شکل کے ایندھن کے دانے کو سطح کے رقبے کا تعین کرنے کے لیے سی اے ڈی یا دیگر ہندسی سافٹ ویئر کے استعمال کی ضرورت پڑ سکتی ہے، خاص طور پر جب سطح کا رقبہ معمول کے ساتھ پیچھے ہٹ جاتا ہے، جس سے اکثر انتہائی بے قاعدہ جیومیٹری پیدا ہوتی ہے۔ درحقیقت، یہ عمل تھوڑا زیادہ پیچیدہ ہے کیونکہ دہن کے چیمبر میں نکلنے والے کونے اپنے سرکلر ہم منصبوں کے مقابلے میں زیادہ تیزی سے پیچھے ہٹ جائیں گے، کیونکہ وہ دونوں طرف سے گرمی کا شکار ہوتے ہیں۔ مسئلے کا نمونہ بنانے کے لیے، باتھ نے پکسلز کو بار بار دھندلا کرنے اور چمک کی ایک خاص حد سے نیچے آنے والوں کو ہٹانے کی ایک تکنیک تیار کی۔ کسی دیئے گئے حجم کے لیے سطح کے رقبے کی پیداوار کی میز تیار کرنے کے لیے امیج پروسیسنگ کا استعمال کرتے ہوئے، اسے وقت کے ساتھ ایندھن کے دانے کے رجعت کے لیے آسانی سے ماڈل میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔ بدقسمتی سے، زیادہ تر ماڈلز کو اب بھی ایک تجرباتی عنصر کی ضرورت ہوتی ہے جو مختلف پورٹ جیومیٹریز کے لیے ایندھن اور آکسیڈائزر کے بہاؤ کے راستوں میں تغیرات پر منحصر ہوتا ہے۔ امیج بلرنگ ماڈل کے معاملے میں، رجعت کی پیش گوئیاں بھی امیج پروسیسنگ پروگرام میں استعمال ہونے والی ترتیبات پر منحصر ہوتی ہیں۔ 2 ڈی کراس سیکشن پر مبنی برن ایریا کے ماڈل درستگی کا ایک اور جزو کھو دیتے ہیں کیونکہ وہ ریڈیل سمت میں رجعت کو فرض کرتے ہیں۔ ہیلیکل اناج کے لیے، مثال کے طور پر، باتھ کے ماڈل کی طرف سے پیش کردہ جلنے کا علاقہ غلط ہوگا۔ درست پیشن گوئی کے طریقوں کی کمی کی وجہ سے، ہر نظام کو عام طور پر مکمل ترتیب میں آزمایا جانا چاہیے تاکہ پرواز سے پہلے رجعت کی شرح کا درست تعین کیا جا سکے۔ عام طور پر، مختلف بہاؤ کے حالات کے تحت ٹیسٹ کیے گئے کئی ایک جیسے اناج کے ڈیٹا پوائنٹس کو خلائی وقت کے اوسط پاور فنکشن میں نصب کیا جاتا ہے۔ ابتدائی طور پر، اوسط بڑے پیمانے پر بہاؤ کے ممکنہ حسابات میں تغیر کی وجہ سے اشاعتوں میں پاور فنکشن کو فٹ کرنے کے طریقوں کو اکثر مبہم چھوڑ دیا جاتا تھا، جس سے نتائج کا موازنہ کرنا مشکل ہو جاتا تھا۔ کارابیوگلو کا اب عام طور پر حوالہ دیا گیا مطالعہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ سب سے آسان پیمائش، پورٹ قطر اوسط بھی سب سے درست نتائج فراہم کرتی ہے۔ حوالہ جات ہائبرڈ پروپیلنٹ راکٹ انجن