Axial compressor
محوری کمپریسر ایک گیس کمپریسر ہے جو گیسوں پر مسلسل دباؤ ڈال سکتا ہے۔ یہ ایک گھومنے والا، ایئر فوئل پر مبنی کمپریسر ہے جس میں گیس یا کام کرنے والا سیال بنیادی طور پر گردش کے محور کے متوازی، یا محوری طور پر بہتا ہے۔ یہ دوسرے گھومنے والے کمپریسرز جیسے سینٹرفیوگل کمپریسر، آکسی سینٹرفیوگل کمپریسرز اور مکسڈ فلو کمپریسرز سے مختلف ہے جہاں سیال کے بہاؤ میں کمپریسر کے ذریعے "ریڈیل جزو" شامل ہوگا۔ روٹر بلیڈ کی کارروائی کی وجہ سے کمپریسر کے ذریعے بہتے ہوئے سیال کی توانائی کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے جو سیال پر ٹارک لگاتا ہے۔ مستحکم بلیڈ سیال کو سست کرتے ہیں، بہاؤ کے گردشی جزو کو دباؤ میں تبدیل کرتے ہیں۔ کمپریسرز عام طور پر برقی موٹر یا بھاپ یا گیس ٹربائن کے ذریعے چلائے جاتے ہیں۔ محوری بہاؤ کمپریسرز کمپریسڈ گیس کا مسلسل بہاؤ پیدا کرتے ہیں، اور اعلی کارکردگی اور بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح کے فوائد رکھتے ہیں، خاص طور پر ان کے سائز اور کراس سیکشن کے سلسلے میں۔ تاہم، انہیں دباؤ میں بڑے اضافے کو حاصل کرنے کے لیے ایئرفائل کی کئی قطاروں کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے وہ دوسرے ڈیزائنوں کے مقابلے میں پیچیدہ اور مہنگے ہو جاتے ہیں (مثال کے طور پر۔ سینٹرفیوگل کمپریسرز)۔ محوری کمپریسر بڑے گیس ٹربائنوں جیسے جیٹ انجن، تیز رفتار جہاز کے انجن، اور چھوٹے پیمانے کے پاور اسٹیشنوں کے ڈیزائن کے لیے لازمی ہیں۔ وہ صنعتی ایپلی کیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں جیسے کہ بڑی مقدار میں ہوا کو الگ کرنے والے پلانٹ، بلاسٹ فرنس ایئر، فلوئڈ کیٹلیٹک کریکنگ ایئر، اور پروپین ڈی ہائیڈروجنیشن۔ فلائٹ لفافے کے دوران اعلی کارکردگی، اعلی وشوسنییتا اور لچکدار آپریشن کی وجہ سے، وہ ایرو اسپیس راکٹ انجنوں، فیول پمپوں اور دیگر اہم ہائی والیوم ایپلی کیشنز میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔ وضاحت محوری کمپریسرز گھومنے اور اسٹیشنری اجزاء پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ایک شافٹ ایک مرکزی ڈھول چلاتا ہے جسے اسٹیشنری ٹیوبلر کیسنگ کے اندر بیرنگ کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے۔ ڈھول اور کیسنگ کے درمیان ایئر فوئلز کی قطاریں ہوتی ہیں، ہر قطار یا تو ڈھول یا کیسنگ سے باری باری جڑی ہوتی ہے۔ گھومنے والی ایئر فوئلز کی ایک قطار اور اسٹیشنری ایئر فوئلز کی اگلی قطار کو اسٹیج کہا جاتا ہے۔ گھومنے والے ایئر فوئلز، جنہیں بلیڈ یا روٹر بھی کہا جاتا ہے، محوری اور گردشی دونوں سمتوں میں سیال کو تیز کرتے ہیں۔ اسٹیشنری ایئر فوئلز، جنہیں وین یا اسٹیٹرز بھی کہا جاتا ہے، بڑھتی ہوئی حرکی توانائی کو پھیلاؤ کے ذریعے جامد دباؤ میں تبدیل کرتے ہیں اور سیال کے بہاؤ کی سمت کو اگلے مرحلے کے روٹر بلیڈ کے لیے تیار کرنے کے لیے ری ڈائریکٹ کرتے ہیں۔ روٹر ڈرم اور کیسنگ کے درمیان کراس سیکشنل ایریا کو بہاؤ کی سمت میں کم کیا جاتا ہے تاکہ زیادہ سے زیادہ میک نمبر محوری رفتار کو برقرار رکھا جا سکے کیونکہ سیال کو دبایا جاتا ہے۔ جیسے جیسے سیال محوری سمت میں داخل ہوتا ہے اور نکلتا ہے، توانائی کی مساوات میں سینٹرفیوگل جزو کام میں نہیں آتا ہے۔ یہاں کمپریشن مکمل طور پر گزرگاہوں کے پھیلے ہوئے عمل پر مبنی ہے۔ اسٹیٹر میں پھیلاؤ عمل سیال کے مطلق حرکی سر کو دباؤ میں اضافے میں تبدیل کرتا ہے۔ توانائی کی مساوات میں رشتہ دار حرکی سر ایک ایسی اصطلاح ہے جو صرف روٹر کی گردش کی وجہ سے موجود ہے۔ روٹر سیال کے رشتہ دار حرکی سر کو کم کرتا ہے اور اسے سیال کے مطلق حرکی سر میں شامل کرتا ہے یعنی، سیال کے ذرات پر روٹر کا اثر ان کی رفتار (مطلق) میں اضافہ کرتا ہے اور اس طرح سیال اور روٹر کے درمیان رشتہ دار رفتار کو کم کرتا ہے۔ مختصرا، روٹر سیال کی مطلق رفتار کو بڑھاتا ہے اور اسٹیٹر اسے دباؤ میں اضافے میں تبدیل کرتا ہے۔ روٹر کے راستے کو پھیلانے کی صلاحیت کے ساتھ ڈیزائن کرنا اس کے معمول کے کام کے علاوہ دباؤ میں اضافہ پیدا کر سکتا ہے۔ اس سے فی مرحلہ زیادہ دباؤ میں اضافہ ہوتا ہے جو ایک اسٹیٹر اور ایک روٹر کو مل کر تشکیل دیتا ہے۔ یہ ٹربو مشینوں میں رد عمل کا اصول ہے۔ اگر کسی مرحلے میں دباؤ میں 50 فیصد اضافہ روٹر سیکشن پر حاصل کیا جاتا ہے، تو کہا جاتا ہے کہ اس کا 50 فیصد رد عمل ہوتا ہے۔ ڈیزائن ایک ہی مرحلے سے پیدا ہونے والے دباؤ میں اضافہ روٹر اور سیال کے درمیان نسبتا رفتار، اور ایئر فوئلز کی موڑ اور پھیلاؤ کی صلاحیتوں سے محدود ہوتا ہے۔ تجارتی کمپریسر میں ایک عام مرحلہ 90-95% کے علاقے میں پولی ٹروپک کارکردگی کے ساتھ ڈیزائن کے حالات میں 15 ٪ اور 60 ٪ (1.15-1.6 کے دباؤ کے تناسب) کے درمیان دباؤ میں اضافہ پیدا کرے گا۔ مختلف دباؤ کے تناسب کو حاصل کرنے کے لیے محوری کمپریسرز کو مختلف مراحل اور گردش کی رفتار کے ساتھ ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ تھمب کے اصول کے طور پر ہم یہ فرض کر سکتے ہیں کہ دیئے گئے کمپریسر میں ہر مرحلے میں درجہ حرارت میں ایک جیسا اضافہ ہوتا ہے (ڈیلٹا ٹی)۔ لہذا، داخلے پر، کمپریسر کے ذریعے ہر مرحلے تک درجہ حرارت (ٹی اسٹیج) میں بتدریج اضافہ ہونا چاہیے اور تناسب (ڈیلٹا ٹی)/(ٹی اسٹیج) اندراج میں کمی ہونی چاہیے، اس طرح یونٹ کے ذریعے مرحلے کے دباؤ کے تناسب میں بتدریج کمی کا اشارہ ہوتا ہے۔ لہذا پچھلا مرحلہ پہلے مرحلے کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم دباؤ کا تناسب تیار کرتا ہے۔ اگر سیال اور روٹرز کے درمیان رشتہ دار رفتار سپرسونک ہو تو اعلی مرحلے کے دباؤ کا تناسب بھی ممکن ہے، لیکن یہ کارکردگی اور فعالیت کی قیمت پر حاصل کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے کمپریسرز، جن کا اسٹیج پریشر کا تناسب 2 سے زیادہ ہے، صرف وہیں استعمال ہوتے ہیں جہاں کمپریسر کے سائز، وزن یا پیچیدگی کو کم کرنا اہم ہوتا ہے، جیسے کہ فوجی جیٹ طیاروں میں۔ ایئر فوئل پروفائلز کو بہتر بنایا جاتا ہے اور مخصوص رفتار اور موڑ کے لیے ملایا جاتا ہے۔ اگرچہ کمپریسرز کو مختلف بہاؤ، رفتار، یا دباؤ کے تناسب کے ساتھ دیگر حالات میں چلایا جا سکتا ہے، اس کے نتیجے میں کارکردگی کا جرمانہ یا بہاؤ میں جزوی یا مکمل خرابی بھی ہو سکتی ہے (جسے بالترتیب کمپریسر اسٹال اور پریشر سرج کہا جاتا ہے)۔ اس طرح، مراحل کی تعداد پر ایک عملی حد، اور مجموعی دباؤ کا تناسب، مختلف مراحل کے تعامل سے آتا ہے جب ڈیزائن کے حالات سے دور کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کمپریسر میں کچھ لچک فراہم کرکے ان "آف ڈیزائن" حالات کو ایک خاص حد تک کم کیا جا سکتا ہے۔ یہ عام طور پر سایڈست اسٹیٹرز کے استعمال کے ذریعے یا ایسے والووں کے ساتھ حاصل کیا جاتا ہے جو مراحل (انٹر اسٹیج بلڈ) کے درمیان مرکزی بہاؤ سے سیال کو خون بہہ سکتے ہیں۔ جدید جیٹ انجن کمپریسرز کا ایک سلسلہ استعمال کرتے ہیں، جو مختلف رفتار سے چلتے ہیں۔ تمام پرواز کے حالات کے لیے کافی لچک کے ساتھ دہن کے لیے تقریبا 40:1 دباؤ کے تناسب پر ہوا کی فراہمی کے لیے۔ حرکیات اور توانائی کی مساوات مومنٹم کے قانون میں کہا گیا ہے کہ کسی سیال پر کام کرنے والی بیرونی قوتوں کے لمحات کا مجموعہ جو عارضی طور پر کنٹرول حجم پر قابض ہے، کنٹرول حجم کے ذریعے کونیی مومنٹم فلکس کی خالص تبدیلی کے برابر ہے۔ گھومتا ہوا سیال، ٹینجینشیل رفتار کے ساتھ، رداس پر کنٹرول حجم میں داخل ہوتا ہے، اور ٹینجینشیل رفتار کے ساتھ، رداس پر نکل جاتا ہے۔ اور بالترتیب انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر مطلق رفتار ہیں۔ اور بالترتیب انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر محوری بہاؤ کی رفتار ہیں۔ اور بالترتیب انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر گھومنے کی رفتار ہیں۔ اور بالترتیب انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر بلیڈ سے متعلق رفتار ہیں۔ بلیڈ کی لکیری رفتار ہے۔ گائیڈ وین اینگل ہے اور بلیڈ اینگل ہے۔ رفتار کی تبدیلی کی شرح، F کو مساوات کے ذریعے دیا جاتا ہے: (رفتار مثلث سے) ایک مثالی حرکت پذیر بلیڈ کے ذریعے استعمال ہونے والی طاقت، P کو مساوات کے ذریعے دیا جاتا ہے: حرکت پذیر بلیڈ میں سیال کی اینتھالپی میں تبدیلی: لہذا، جس کا مطلب ہے، روٹر بلیڈ میں آئزنٹروپک کمپریشن، لہذا، جس کا مطلب ہے رد عمل کی ڈگری، روٹر بلیڈ کے داخلے اور اخراج کے درمیان دباؤ کا فرق رد عمل کا دباؤ کہلاتا ہے۔ دباؤ توانائی میں تبدیلی کا حساب رد عمل کی ڈگری کے ذریعے لگایا جاتا ہے۔ لہذا، کارکردگی کی خصوصیات عدم استحکام گریٹزر نے ہیلم ہولٹز ریزونیٹر قسم کے کمپریشن سسٹم ماڈل کا استعمال کیا تاکہ ایک مستحکم آپریٹنگ حالت پر ایک چھوٹی سی رکاوٹ کے بعد کمپریشن سسٹم کے عارضی ردعمل کی پیش گوئی کی جا سکے۔ انہوں نے ایک غیر جہتی پیرامیٹر پایا جس میں پیش گوئی کی گئی تھی کہ کمپریسر کے عدم استحکام، گھومنے والے اسٹال یا اضافے کا نتیجہ کیا ہوگا۔ پیرامیٹر نے روٹر کی رفتار، نظام کی ہیلم ہولٹز ریزونیٹر فریکوئنسی اور کمپریسر ڈکٹ کی "موثر لمبائی" کا استعمال کیا۔ اس کی ایک اہم قدر تھی جو یا تو گھومنے والے اسٹال یا اضافے کی پیش گوئی کرتی تھی جہاں بہاؤ کے خلاف دباؤ کے تناسب کی ڈھلوان منفی سے مثبت میں بدل جاتی تھی۔ مستحکم حالت کی کارکردگی محوری کمپریسر کی کارکردگی کو کمپریسر کے نقشے پر دکھایا گیا ہے، جسے ایک خصوصیت بھی کہا جاتا ہے، دباؤ کے تناسب اور کارکردگی کو درست کمپریسر کی رفتار کی مختلف اقدار پر درست بڑے پیمانے پر بہاؤ کے خلاف پلاٹ کرکے۔ محوری کمپریسرز، خاص طور پر ان کے ڈیزائن پوائنٹ کے قریب عام طور پر تجزیاتی علاج کے لیے موزوں ہوتے ہیں، اور رگ پر پہلی بار چلانے سے پہلے ان کی کارکردگی کا ایک اچھا تخمینہ لگایا جا سکتا ہے۔ کمپریسر کا نقشہ مکمل رننگ رینج دکھاتا ہے، یعنی۔ آف ڈیزائن، کمپریسر کا گراؤنڈ آئیڈل سے لے کر اس کی سب سے زیادہ درست روٹر سپیڈ تک، جو سول انجن کے لیے اوپر چڑھنے پر، یا فوجی جنگی انجن کے لیے، سرد دن ٹیک آف کے وقت ہو سکتا ہے۔ عام گراؤنڈ اور ان فلائٹ ونڈ مل اسٹارٹ رویے کا تجزیہ کرنے کے لیے درکار ذیلی آئیڈل کارکردگی کا علاقہ نہیں دکھایا گیا ہے۔ سنگل کمپریسر مرحلے کی کارکردگی کو اسٹیج لوڈنگ گتانک () کو بہاؤ گتانک کے فنکشن کے طور پر پلاٹ کرکے دکھایا جا سکتا ہے () بہاؤ کی شرح کے خلاف اسٹیج پریشر کا تناسب نقصان نہ ہونے والے مرحلے سے کم ہے جیسا کہ دکھایا گیا ہے۔ نقصانات بلیڈ رگڑ، بہاؤ کی علیحدگی، غیر مستحکم بہاؤ اور وین بلیڈ کے فاصلے کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ آف ڈیزائن آپریشن کمپریسر کی کارکردگی کو اس کے ڈیزائن کے مطابق بیان کیا جاتا ہے۔ لیکن عملی طور پر، کمپریسر کا آپریٹنگ پوائنٹ ڈیزائن پوائنٹ سے ہٹ جاتا ہے جسے آف ڈیزائن آپریشن کہا جاتا ہے۔ مساوات (1) اور (2) سے آپریٹنگ پوائنٹس کی ایک وسیع رینج کے لیے اسٹال ہونے تک کی قدر تبدیل نہیں ہوتی۔ اس کے علاوہ روٹر اور اسٹیٹر پر ہوا کے زاویے میں معمولی تبدیلی کی وجہ سے، جہاں ڈفیوزر بلیڈ کا زاویے ہے۔ آف ڈیزائن آپریشنز (سے) کے لیے (') کے ساتھ ڈیزائن کی اقدار کی نمائندگی کرنا مستقل ہے: J کی مثبت اقدار کے لیے، منحنی خطوط کا ڈھلوان منفی اور اس کے برعکس ہوتا ہے۔ دباؤ کے بہاؤ کی شرح کے پلاٹ میں غیر مستحکم اور مستحکم دو خطوں کے درمیان گراف کو الگ کرنے والی لکیر کو سرج لائن کہا جاتا ہے۔ یہ لکیر مختلف آر پی ایم پر سرج پوائنٹس کو جوڑ کر بنتی ہے۔ محوری کمپریسرز میں مسلسل بہاؤ کے مکمل ٹوٹنے کی وجہ سے غیر مستحکم بہاؤ کو سرجنگ کہا جاتا ہے۔ یہ رجحان کمپریسر کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے اور ناپسندیدہ ہے۔ سرج سائیکل سرجنگ کی درج ذیل وضاحت سے مراد ایک کمپریسر کو رگ پر مستقل رفتار سے چلانا اور والو کو بند کرکے باہر نکلنے کے علاقے کو آہستہ آہستہ کم کرنا ہے۔ کیا ہوتا ہے، یعنی۔ سرج لائن کو عبور کرنا، کمپریسر کی وجہ سے ہوا کو پہنچانے کی کوشش کی وجہ سے ہوتا ہے، جو اب بھی اسی رفتار سے چل رہا ہے، باہر نکلنے کے زیادہ دباؤ پر۔ جب کمپریسر ایک مکمل گیس ٹربائن انجن کے حصے کے طور پر کام کر رہا ہوتا ہے، جیسا کہ ٹیسٹ رگ کے برعکس، ایک خاص رفتار پر زیادہ ترسیل کا دباؤ ایندھن میں بہت زیادہ چھلانگ لگانے کی وجہ سے ہو سکتا ہے جو اس وقت تک عارضی رکاوٹ کا سبب بنتا ہے جب تک کہ کمپریسر اس رفتار تک نہ بڑھ جائے جو ایندھن کے نئے بہاؤ اور بڑھتے ہوئے رکنے کے ساتھ جاتی ہے۔ فرض کریں کہ کسی آر پی ایم این پر ابتدائی آپریٹنگ پوائنٹ D () ہے۔ والو کو جزوی طور پر بند کرکے خصوصیت والے منحنی خطوط کے ساتھ اسی آر پی ایم پر بہاؤ کی شرح کو کم کرنے پر پائپ میں دباؤ بڑھ جاتا ہے جس کا کمپریسر پر ان پٹ دباؤ میں اضافے سے خیال رکھا جائے گا۔ پوائنٹ پی (سرج پوائنٹ) تک دباؤ میں مزید اضافہ، کمپریسر کا دباؤ بڑھ جائے گا۔ آر پی ایم کو مستقل رکھتے ہوئے بائیں طرف آگے بڑھتے ہوئے، پائپ میں دباؤ بڑھ جائے گا لیکن کمپریسر کا دباؤ کم ہو جائے گا جس کی وجہ سے کمپریسر کی طرف ہوا کا بہاؤ کم ہو جائے گا۔ اس بیک فلو کی وجہ سے پائپ میں دباؤ کم ہو جائے گا کیونکہ یہ غیر مساوی دباؤ کی حالت طویل عرصے تک نہیں رہ سکتی ہے۔ اگرچہ والو کی پوزیشن کم بہاؤ کی شرح جیسے پوائنٹ G کے لیے مقرر کی گئی ہے لیکن کمپریسر عام مستحکم آپریشن پوائنٹ یعنی E کے مطابق کام کرے گا، لہذا راستے E-F-P-G-E کی پیروی کی جائے گی جس سے بہاؤ ٹوٹ جائے گا، اس لیے کمپریسر میں دباؤ مزید پوائنٹ H () تک گر جاتا ہے۔ پائپ میں دباؤ کا یہ اضافہ اور کمی سائیکل E-F-P-G-H-E کے بعد پائپ اور کمپریسر میں بار بار ہوگی جسے سرج سائیکل بھی کہا جاتا ہے۔ یہ رجحان پوری مشین میں کمپن کا سبب بنے گا اور مکینیکل ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ سرج پوائنٹ سے منحنی خطوط کے بائیں حصے کو غیر مستحکم علاقہ کہا جاتا ہے اور یہ مشین کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ لہذا تجویز کردہ آپریشن رینج سرج لائن کے دائیں طرف ہے۔ رکنا ایک اہم رجحان ہے جو کمپریسر کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ ایک تجزیہ بہت سے مراحل کے کمپریسرز میں گھومنے والے اسٹال کا بنایا جاتا ہے، جس میں ایسے حالات تلاش کیے جاتے ہیں جن کے تحت بہاؤ کی مسخ ہو سکتی ہے جو ٹریولنگ ریفرنس فریم میں مستحکم ہوتی ہے، حالانکہ اوپر کی طرف کل اور نیچے کی طرف جامد دباؤ مستقل ہوتا ہے۔ کمپریسر میں، دباؤ میں اضافے کا ہسٹیریسیس فرض کیا جاتا ہے۔ یہ کمپریسر کے ایرو فوئل بلیڈ پر ہوا کے بہاؤ کو الگ کرنے کی صورتحال ہے۔ بلیڈ پروفائل پر منحصر یہ رجحان کمپریشن میں کمی اور انجن کی طاقت میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ مثبت رکنے والے بہاؤ کی علیحدگی بلیڈ کے سکشن سائیڈ پر ہوتی ہے۔ منفی رکنے والے بہاؤ کی علیحدگی بلیڈ کے دباؤ والے حصے پر ہوتی ہے۔ مثبت اسٹال کے مقابلے میں منفی اسٹال نہ ہونے کے برابر ہے کیونکہ بلیڈ کے دباؤ والے حصے پر بہاؤ کی علیحدگی کا امکان کم ہوتا ہے۔ ملٹی اسٹیج کمپریسر میں، ہائی پریشر کے مراحل میں، محوری رفتار بہت کم ہوتی ہے۔ اسٹالنگ ویلیو ڈیزائن پوائنٹ سے ایک چھوٹے سے انحراف کے ساتھ کم ہوتی ہے جس کی وجہ سے مرکز اور نوک والے علاقوں کے قریب اسٹال ہوتا ہے جس کا سائز بہاؤ کی شرح میں کمی کے ساتھ بڑھتا ہے۔ وہ بہت کم بہاؤ کی شرح پر بڑے ہوتے ہیں اور پورے بلیڈ کی اونچائی کو متاثر کرتے ہیں۔ بڑی رکاوٹ کے ساتھ ترسیل کا دباؤ نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے جو بہاؤ کے الٹ جانے کا باعث بن سکتا ہے۔ زیادہ نقصانات کے ساتھ اسٹیج کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ گھومنے میں رکاوٹ روٹر بلیڈ میں ہوا کے بہاؤ کی عدم یکسانیت کمپریسر میں مقامی ہوا کے بہاؤ کو پریشان کیے بغیر پریشان کر سکتی ہے۔ کمپریسر عام طور پر کام کرتا رہتا ہے لیکن کم کمپریشن کے ساتھ۔ اس طرح، گھومنے والا اسٹال کمپریسر کی تاثیر کو کم کر دیتا ہے۔ بلیڈ والے روٹر میں دائیں طرف کہتے ہیں۔ کچھ بلیڈوں کو زیادہ واقعات پر بہاؤ حاصل کرنے دیں، یہ بلیڈ مثبت طور پر رک جائے گا۔ یہ بلیڈ کے بائیں اور خود کے درمیان گزرنے میں رکاوٹ پیدا کرتا ہے۔ اس طرح بائیں بلیڈ زیادہ واقعات پر بہاؤ حاصل کرے گا اور بلیڈ کم واقعات کے ساتھ اس کے دائیں طرف جائے گا۔ بائیں بلیڈ میں زیادہ اسٹال کا تجربہ ہوگا جبکہ اس کے دائیں طرف والے بلیڈ میں کم اسٹال کا تجربہ ہوگا۔ دائیں طرف رکنا کم ہو جائے گا جبکہ یہ اپنے بائیں طرف بڑھے گا۔ گھومنے والے اسٹال کی حرکت کا مشاہدہ منتخب کردہ حوالہ فریم کے لحاظ سے کیا جا سکتا ہے۔ اثرات یہ کمپریسر کی کارکردگی کو کم کرتا ہے اسٹال کے ڈبے سے گزرنے کی وجہ سے بلیڈ میں زبردستی کمپن۔ یہ جبری کمپن بلیڈ کی قدرتی تعدد سے میل کھا سکتے ہیں جس کی وجہ سے گونج پیدا ہوتی ہے اور اس وجہ سے بلیڈ کی ناکامی ہوتی ہے۔ توانائی کے تبادلے کے نقطہ نظر سے محوری کمپریسر الٹے ٹربائن ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، بھاپ ٹربائن ڈیزائنر چارلس الگرنون پارسنز نے تسلیم کیا کہ ایک ٹربائن جو سیال کے جامد دباؤ کی وجہ سے کام پیدا کرتی ہے (یعنی۔ ایک رد عمل ٹربائن) ہوا کمپریسر کے طور پر کام کرنے کے لیے اس کے عمل کو الٹا کر سکتا ہے، اسے ٹربو کمپریسر یا پمپ کہہ سکتا ہے۔ ان کے ایک پیٹنٹ میں بیان کردہ ان کے روٹر اور اسٹیٹر بلیڈنگ میں بہت کم یا کوئی کیمبر نہیں تھا حالانکہ بعض صورتوں میں بلیڈ کا ڈیزائن پروپیلر تھیوری پر مبنی تھا۔ بھاپ ٹربائنوں سے چلنے والی مشینیں صنعتی مقاصد کے لیے استعمال کی جاتی تھیں جیسے کہ بلاسٹ بھٹیوں کو ہوا کی فراہمی۔ پارسنز نے 1901 میں لیڈ سمیلٹر میں استعمال کے لیے پہلا تجارتی محوری بہاؤ کمپریسر فراہم کیا۔ پارسنز کی مشینوں کی استعداد کار کم تھی، جسے بعد میں بلیڈ اسٹال سے منسوب کیا گیا، اور جلد ہی انہیں زیادہ موثر سینٹری فیوگل کمپریسرز سے تبدیل کر دیا گیا۔ براؤن بوویری اینڈ سی نے "ریورسڈ ٹربائن" کمپریسرز تیار کیے، جو گیس ٹربائنز کے ذریعے چلائے جاتے ہیں، جن میں ایروڈینامک تحقیق سے حاصل ہونے والی بلیڈنگ ہوتی ہے جو 40,000 cu.ft کے بڑے بہاؤ کی شرحوں کو پمپ کرتے وقت سینٹری فیوگل اقسام سے زیادہ موثر تھے۔ فی منٹ 45 پی ایس آئی تک کے دباؤ پر۔ چونکہ ابتدائی محوری کمپریسر کافی موثر نہیں تھے اس لیے 1920 کی دہائی کے اوائل میں متعدد کاغذات نے دعوی کیا کہ عملی محوری بہاؤ والے ٹربوجیٹ انجن کی تعمیر ناممکن ہوگی۔ اے کے بعد چیزیں بدل گئیں۔ اے گریفتھ نے 1926 میں ایک بنیادی مقالہ شائع کیا، جس میں کہا گیا کہ ناقص کارکردگی کی وجہ یہ تھی کہ موجودہ کمپریسرز فلیٹ بلیڈ استعمال کرتے تھے اور بنیادی طور پر "رک کر اڑ رہے تھے"۔ انہوں نے دکھایا کہ فلیٹ بلیڈ کے بجائے ایئر فوئلز کے استعمال سے کارکردگی میں اس حد تک اضافہ ہوگا جہاں ایک عملی جیٹ انجن ایک حقیقی امکان تھا۔ انہوں نے اس طرح کے انجن کے بنیادی خاکے کے ساتھ کاغذ کا اختتام کیا، جس میں ایک دوسری ٹربائن شامل تھی جو ایک پروپیلر کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتی تھی۔ اگرچہ گریفتھ دھات کی تھکاوٹ اور تناؤ کی پیمائش پر اپنے ابتدائی کام کی وجہ سے مشہور تھے، لیکن ایسا لگتا ہے کہ ان کے مقالے کے براہ راست نتیجے کے طور پر بہت کم کام شروع ہوا تھا۔ واحد واضح کوشش ایک ٹیسٹ بیڈ کمپریسر تھی جسے رائل ایرکرافٹ اسٹیبلشمنٹ میں گریفتھ کے ساتھی ہائن کانسٹینٹ نے بنایا تھا۔ دیگر ابتدائی جیٹ کوششیں، خاص طور پر فرینک وائٹل اور ہنس وان اوہین کی، زیادہ مضبوط اور بہتر طور پر سمجھے جانے والے سینٹرفیوگل کمپریسر پر مبنی تھیں جو سپرچارجرز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی تھیں۔ گریفتھ نے 1929 میں وائٹل کا کام دیکھا تھا اور اسے مسترد کر دیا تھا، ایک ریاضیاتی غلطی کو نوٹ کرتے ہوئے، اور یہ دعوی کرتے ہوئے کہ انجن کا اگلا سائز تیز رفتار طیارے پر اسے بیکار بنا دے گا۔ محوری بہاؤ والے انجنوں پر حقیقی کام 1930 کی دہائی کے آخر میں شروع ہوا، کئی کوششوں میں جو تقریبا ایک ہی وقت میں شروع ہوئیں۔ انگلینڈ میں، ہائین کانسٹینٹ نے 1937 میں سٹیم ٹربائن کمپنی میٹروپولیٹن وکرس (میٹرو وک) کے ساتھ ایک معاہدہ کیا، جس نے 1938 میں گریفتھ ڈیزائن کی بنیاد پر اپنی ٹربوپروپ کوشش کا آغاز کیا۔ 1940 میں، وائٹل کے سینٹری فیوگل فلو ڈیزائن کے کامیاب رن کے بعد، ان کی کوشش کو ایک خالص جیٹ، میٹروویک ایف 2 کے طور پر دوبارہ ڈیزائن کیا گیا۔ جرمنی میں، وان اوہین نے کئی کام کرنے والے سینٹری فیوگل انجن تیار کیے تھے، جن میں سے کچھ اڑ چکے تھے جن میں دنیا کا پہلا جیٹ طیارہ (ہی 178) بھی شامل تھا، لیکن ترقیاتی کوششیں جنکرز (جومو 004) اور بی ایم ڈبلیو (بی ایم ڈبلیو 003) کی طرف بڑھ گئیں، جنہوں نے دنیا کے پہلے جیٹ فائٹر (میسرشمٹ می 262) اور جیٹ بمبار (اراڈو آر 234) میں محوری بہاؤ کے ڈیزائن استعمال کیے۔ ریاستہائے متحدہ میں، لاک ہیڈ اور جنرل الیکٹرک دونوں کو 1941 میں محوری بہاؤ والے انجن تیار کرنے کے معاہدوں سے نوازا گیا، سابقہ خالص جیٹ، مؤخر الذکر ٹربوپروپ۔ نارتھروپ نے ٹربوپروپ تیار کرنے کے لیے اپنا منصوبہ بھی شروع کیا، جسے بالآخر امریکی بحریہ نے 1943 میں معاہدہ کیا۔ ویسٹنگ ہاؤس بھی 1942 میں دوڑ میں داخل ہوا، ان کا منصوبہ امریکی کوششوں میں سے واحد کامیاب ثابت ہوا، جو بعد میں جے 30 بن گیا۔ جیسا کہ گریفتھ نے اصل میں 1929 میں نوٹ کیا تھا، سینٹرفیوگل کمپریسر کے سامنے کے بڑے سائز کی وجہ سے اس میں تنگ محوری بہاؤ کی قسم سے زیادہ ڈریگ ہوتا ہے۔ مزید برآں محوری بہاؤ کا ڈیزائن صرف اضافی مراحل شامل کرکے اور انجن کو قدرے لمبا بنا کر اپنے کمپریشن تناسب کو بہتر بنا سکتا ہے۔ سنٹری فیوگل فلو ڈیزائن میں کمپریسر کو خود قطر میں بڑا ہونا پڑتا تھا، جسے پتلی اور ایروڈینامک ہوائی جہاز کے فوسیلج میں مناسب طریقے سے فٹ کرنا بہت مشکل تھا (حالانکہ پہلے سے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے ریڈیل انجنوں کے پروفائل سے مختلف نہیں تھا)۔ دوسری طرف، سینٹری فیوگل بہاؤ کے ڈیزائن بہت کم پیچیدہ رہے (بڑی وجہ یہ ہے کہ وہ اڑنے کی مثالوں کی دوڑ میں "جیت گئے") اور اس وجہ سے ان جگہوں پر ان کا کردار ہے جہاں سائز اور ہموار کرنا اتنا اہم نہیں ہے۔ محوری بہاؤ والے جیٹ انجن جیٹ انجن کی درخواست میں، کمپریسر کو مختلف قسم کے آپریٹنگ حالات کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ ٹیک آف کے وقت زمین پر انلیٹ کا دباؤ زیادہ ہوتا ہے، انلیٹ کی رفتار صفر ہوتی ہے، اور کمپریسر مختلف رفتار سے گھومتا ہے جیسے جیسے طاقت کا اطلاق ہوتا ہے۔ ایک بار پرواز میں داخل ہونے کا دباؤ کم ہو جاتا ہے، لیکن اس دباؤ میں سے کچھ بازیافت کرنے کے لیے داخل ہونے کی رفتار (ہوائی جہاز کی آگے کی حرکت کی وجہ سے) بڑھ جاتی ہے، اور کمپریسر طویل عرصے تک ایک ہی رفتار سے دوڑتا ہے۔ آپریٹنگ حالات کی اس وسیع رینج کے لیے کوئی "کامل" کمپریسر نہیں ہے۔ فکسڈ جیومیٹری کمپریسرز، جیسے ابتدائی جیٹ انجنوں پر استعمال ہوتے ہیں، تقریبا 4 یا 5:1 کے ڈیزائن دباؤ کے تناسب تک محدود ہیں۔ کسی بھی ہیٹ انجن کی طرح، ایندھن کی کارکردگی کا کمپریشن تناسب سے گہرا تعلق ہے، لہذا کمپریسر کے مراحل کو اس طرح کے تناسب سے آگے بڑھانے کی بہت مضبوط مالی ضرورت ہے۔ مزید برآں اگر انلیٹ کے حالات اچانک بدل جاتے ہیں تو کمپریسر رک سکتا ہے، جو ابتدائی انجنوں میں ایک عام مسئلہ ہے۔ کچھ صورتوں میں، اگر اسٹال انجن کے اگلے حصے کے قریب ہوتا ہے، تو اس مقام سے تمام مراحل ہوا کو کمپریس کرنا بند کر دیں گے۔ اس صورت حال میں کمپریسر کو چلانے کے لیے درکار توانائی اچانک کم ہو جاتی ہے، اور انجن کے پچھلے حصے میں باقی گرم ہوا ٹربائن کو پورے انجن کو ڈرامائی طور پر تیز کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ یہ حالت، جسے سرجنگ کے نام سے جانا جاتا ہے، ابتدائی انجنوں میں ایک بڑا مسئلہ تھا اور اکثر ٹربائن یا کمپریسر کے ٹوٹنے اور بلیڈ گرنے کا باعث بنتی تھی۔ ان تمام وجوہات کی بناء پر، جدید جیٹ انجنوں پر محوری کمپریسر پہلے کے ڈیزائنوں کے مقابلے میں کافی زیادہ پیچیدہ ہیں۔ تمام کمپریسرز میں گردش کی رفتار اور دباؤ سے متعلق ایک بہترین نقطہ ہوتا ہے، جس میں زیادہ کمپریشنز کے لیے زیادہ رفتار کی ضرورت ہوتی ہے۔ ابتدائی انجنوں کو سادگی کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا، اور ایک ہی رفتار سے گھومنے والے ایک بڑے کمپریسر کا استعمال کیا گیا تھا۔ بعد کے ڈیزائنوں میں ایک دوسری ٹربائن شامل کی گئی اور کمپریسر کو کم دباؤ اور زیادہ دباؤ والے حصوں میں تقسیم کیا گیا، مؤخر الذکر تیزی سے گھوم رہا تھا۔ برسٹل اولمپس پر پیش قدمی کرنے والے اس دو اسپول ڈیزائن کے نتیجے میں کارکردگی میں اضافہ ہوا۔ کارکردگی میں مزید اضافے کا احساس تیسرا سپول شامل کرنے سے کیا جا سکتا ہے، لیکن عملی طور پر اضافی پیچیدگی دیکھ بھال کے اخراجات کو کسی بھی معاشی فائدے کو مسترد کرنے کی حد تک بڑھا دیتی ہے۔ اس نے کہا، استعمال میں کئی تھری اسپول انجن ہیں، شاید سب سے مشہور رولز رائس آر بی 211 ہے، جو مختلف قسم کے تجارتی طیاروں پر استعمال ہوتا ہے۔ خون بہنے والی ہوا، متغیر اسٹیٹرز جیسے جیسے ہوائی جہاز کی رفتار یا اونچائی میں تبدیلی آتی ہے، انلیٹ سے کمپریسر تک ہوا کا دباؤ مختلف ہوگا۔ ان بدلتے ہوئے حالات کے لیے کمپریسر کو "ٹیون" کرنے کے لیے، 1950 کی دہائی میں شروع ہونے والے ڈیزائن کمپریسر کے بیچ سے ہوا کو "خون بہاتے" تھے تاکہ آخری مراحل میں بہت زیادہ ہوا کو کمپریس کرنے کی کوشش سے بچا جا سکے۔ اس کا استعمال انجن کو شروع کرنے میں مدد کے لیے بھی کیا جاتا تھا، جس سے زیادہ سے زیادہ خون بہنے سے زیادہ ہوا کو دباۓ بغیر اسے گھمایا جا سکتا تھا۔ بلیڈ سسٹم پہلے سے ہی عام طور پر استعمال کیے جاتے تھے، ٹربائن مرحلے میں ہوا کا بہاؤ فراہم کرنے کے لیے جہاں یہ ٹربائن بلیڈ کو ٹھنڈا کرنے کے لیے استعمال ہوتا تھا، ساتھ ہی ہوائی جہاز کے اندر ایئر کنڈیشنگ سسٹم کے لیے دباؤ والی ہوا فراہم کرتا تھا۔ ایک زیادہ جدید ڈیزائن، متغیر اسٹیٹر، استعمال شدہ بلیڈ جو انفرادی طور پر ان کے محور کے گرد گھوم سکتے ہیں، انجن کے پاور محور کے برخلاف۔ اسٹارٹ اپ کے لیے انہیں "بند" پر گھمایا جاتا ہے، جس سے کمپریشن کم ہوتا ہے، اور پھر بیرونی حالات کی ضرورت کے مطابق ہوا کے بہاؤ میں واپس گھمایا جاتا ہے۔ جنرل الیکٹرک جے 79 متغیر اسٹیٹر ڈیزائن کی پہلی بڑی مثال تھی، اور آج یہ زیادہ تر فوجی انجنوں کی ایک عام خصوصیت ہے۔ متغیر اسٹیٹرز کو بتدریج بند کرنا، جیسے جیسے کمپریسر کی رفتار گرتی ہے، آپریٹنگ خصوصیت (یا نقشے) پر سرج (یا اسٹال) لائن کی ڈھلوان کو کم کرتا ہے، جس سے نصب شدہ یونٹ کے سرج مارجن میں بہتری آتی ہے۔ پہلے پانچ مراحل میں متغیر اسٹیٹرز کو شامل کرکے، جنرل الیکٹرک ایرکرافٹ انجنز نے ایک دس مراحل والا محوری کمپریسر تیار کیا ہے جو 23:1 ڈیزائن دباؤ کے تناسب پر کام کرنے کے قابل ہے۔ ڈیزائن نوٹ روٹر اور سیال کے درمیان توانائی کا تبادلہ سیال میں بلیڈ کی متعلقہ حرکت روٹر سے گزرتے ہوئے سیال میں رفتار یا دباؤ یا دونوں کا اضافہ کرتی ہے۔ روٹر کے ذریعے سیال کی رفتار میں اضافہ ہوتا ہے، اور اسٹیٹر حرکی توانائی کو دباؤ توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ زیادہ تر عملی ڈیزائنوں میں روٹر میں کچھ پھیلاؤ بھی ہوتا ہے۔ سیال کی رفتار میں اضافہ بنیادی طور پر ٹینجینشیل سمت (گھومنے) میں ہوتا ہے اور اسٹیٹر اس کونیی رفتار کو ہٹا دیتا ہے۔ دباؤ میں اضافے کے نتیجے میں جمود کا درجہ حرارت بڑھتا ہے۔ کسی دی گئی جیومیٹری کے لیے درجہ حرارت میں اضافہ روٹر قطار کے ٹینجینشیل میک نمبر کے مربع پر منحصر ہوتا ہے۔ موجودہ ٹربوفین انجنوں میں ایسے پنکھے ہوتے ہیں جو میک 1.7 یا اس سے زیادہ پر چلتے ہیں، اور بلیڈ کے نقصان کے نقصان اور شور کو کم کرنے کے لیے اہم کنٹینمنٹ اور شور دبانے کے ڈھانچے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کمپریسر کے نقشے ایک نقشہ کمپریسر کی کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے اور زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ حالات کے تعین کی اجازت دیتا ہے۔ یہ افقی محور کے ساتھ بڑے پیمانے پر بہاؤ کو ظاہر کرتا ہے، عام طور پر ڈیزائن ماس بہاؤ کی شرح کے فیصد کے طور پر، یا اصل اکائیوں میں۔ دباؤ میں اضافے کو عمودی محور پر داخلی اور خارجی جمود کے دباؤ کے درمیان تناسب کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ ایک سرج یا اسٹال لائن بائیں طرف کی حد کی نشاندہی کرتی ہے جس میں کمپریسر کی کارکردگی تیزی سے کم ہوتی ہے اور زیادہ سے زیادہ دباؤ کے تناسب کی نشاندہی کرتی ہے جو کسی دیئے گئے بڑے پیمانے پر بہاؤ کے لیے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کارکردگی کی شکل کے ساتھ ساتھ مخصوص گردش کی رفتار پر آپریشن کے لیے کارکردگی کی لکیریں بھی کھینچی جاتی ہیں۔ کمپریشن استحکام آپریٹنگ کارکردگی اسٹال لائن کے قریب سب سے زیادہ ہے۔ اگر نیچے کی طرف دباؤ زیادہ سے زیادہ بڑھایا جائے تو کمپریسر رک جائے گا اور غیر مستحکم ہو جائے گا۔ عام طور پر عدم استحکام نظام کی ہیلم ہولٹز فریکوئنسی پر ہوگا، جس میں نیچے کی طرف پلینم کو مدنظر رکھا جائے گا۔ حوالہ جات کتابچہ ٹریجر، ارون ای۔ 'ایرکرافٹ گیس ٹربائن انجن ٹیکنالوجی' تھرڈ ایڈن، میک گرا ہل بک کمپنی، 1995، ہل، فلپ اور کارل پیٹرسن بھی دیکھیں۔ 'میکانکس اینڈ تھرموڈینامکس آف پروپلشن'، 2nd ایڈن، پرینٹس ہال، 1991۔ کیربروک، جیک ایل۔ 'ایرکرافٹ انجنز اینڈ گیس ٹربائنز،' 2nd ایڈن، کیمبرج، میساچوسٹس: دی ایم آئی ٹی پریس، 1992۔ رنگ والا، عبداللہ۔ ایس۔ 'ٹربو مشینری ڈائنامکس: ڈیزائن اینڈ آپریشن'، نیویارک: میک گرا ہل: 2005۔ ولسن، ڈیوڈ گورڈن اور تھیوڈوسیوس کوراکینائٹس۔ 'دی ڈیزائن آف ہائی ایفیشنسی ٹربو مشینری اینڈ ٹربائنز،' 2nd ایڈن، پرینٹس ہال، 1998. گیس کمپریسرز