স্ক্র্যামজেট প্রযুক্তি - কীভাবে একটি হাইপারসনিক ইঞ্জিন তৈরি করা হয়েছিল

2024 লেখক: Seth Attwood | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-16 15:59

যুদ্ধের ক্ষেপণাস্ত্র "সার্ফেস-টু-এয়ার" কিছুটা অস্বাভাবিক লাগছিল - এর নাকটি একটি ধাতব শঙ্কু দ্বারা লম্বা হয়েছিল। 28 নভেম্বর, 1991 তারিখে, এটি বাইকোনুর কসমোড্রোমের কাছে একটি পরীক্ষামূলক স্থান থেকে উড্ডয়ন করে এবং মাটির উপরে স্ব-ধ্বংস করে। যদিও ক্ষেপণাস্ত্রটি কোনো বায়বীয় বস্তুকে গুলি করেনি, তবে উৎক্ষেপণের লক্ষ্যমাত্রা অর্জিত হয়েছে। বিশ্বে প্রথমবারের মতো হাইপারসনিক রামজেট ইঞ্জিন (স্ক্রামজেট ইঞ্জিন) ফ্লাইটে পরীক্ষা করা হয়েছিল।

স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিন, বা, যেমন তারা বলে, "হাইপারসনিক ডাইরেক্ট-ফ্লো" মস্কো থেকে নিউ ইয়র্ক পর্যন্ত 2 - 3 ঘন্টার মধ্যে উড়তে দেবে, ডানাযুক্ত মেশিনটিকে বায়ুমণ্ডল থেকে মহাকাশে ছেড়ে দেবে। একটি মহাকাশ বিমানের জন্য বুস্টার প্লেনের প্রয়োজন হবে না, যেমন জেঙ্গার (টিএম, নং 1, 1991 দেখুন), বা একটি লঞ্চ যান, যেমন শাটল এবং বুরানের জন্য (টিএম নং 4, 1989 দেখুন), - কক্ষপথে পণ্যসম্ভার সরবরাহ প্রায় দশ গুণ সস্তা খরচ হবে. পশ্চিমে, এই জাতীয় পরীক্ষাগুলি তিন বছরের আগে হবে না …

স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিন বিমানটিকে 15 - 25M (M হল মাক নম্বর, এই ক্ষেত্রে, বাতাসে শব্দের গতি) ত্বরান্বিত করতে সক্ষম, যখন সবচেয়ে শক্তিশালী টার্বোজেট ইঞ্জিনগুলি, যা আধুনিক বেসামরিক এবং সামরিক উইংড বিমানে সজ্জিত।, মাত্র 3.5M পর্যন্ত। এটি দ্রুত কাজ করে না - বাতাসের তাপমাত্রা, যখন বায়ু গ্রহণের প্রবাহ হ্রাস পায়, তখন এতটা বেড়ে যায় যে টার্বোকম্প্রেসার ইউনিট এটিকে সংকুচিত করতে এবং দহন চেম্বারে (সিসি) সরবরাহ করতে সক্ষম হয় না। অবশ্যই, কুলিং সিস্টেম এবং কম্প্রেসারকে শক্তিশালী করা সম্ভব, কিন্তু তারপরে তাদের মাত্রা এবং ওজন এতটাই বৃদ্ধি পাবে যে হাইপারসনিক গতি প্রশ্নাতীত হবে - মাটি থেকে নামতে হবে।

একটি রামজেট ইঞ্জিন কম্প্রেসার ছাড়াই কাজ করে - কম্প্রেসার স্টেশনের সামনের বাতাস তার উচ্চ-গতির চাপের কারণে সংকুচিত হয় (চিত্র 1)। বাকিটা, নীতিগতভাবে, টার্বোজেটের মতোই - জ্বলন পণ্য, অগ্রভাগের মধ্য দিয়ে বেরিয়ে আসা, যন্ত্রপাতিকে ত্বরান্বিত করে।

একটি রামজেট ইঞ্জিনের ধারণা, তখনও হাইপারসনিক নয়, 1907 সালে ফরাসী প্রকৌশলী রেনে লরেন্টের দ্বারা সামনে রাখা হয়েছিল। কিন্তু তারা অনেক পরে একটি বাস্তব "ফরোয়ার্ড ফ্লো" তৈরি করেছিল। এখানে সোভিয়েত বিশেষজ্ঞরা নেতৃত্বে ছিলেন।

প্রথমত, 1929 সালে, N. E. Zhukovsky-এর একজন ছাত্র, B. S. Stechkin (পরে একজন শিক্ষাবিদ), একটি এয়ার-জেট ইঞ্জিনের তত্ত্ব তৈরি করেন। এবং তারপরে, চার বছর পরে, জিআইআরডি (জেট প্রপালশনের অধ্যয়নের জন্য গ্রুপ) ডিজাইনার ইউএ পোবেডোনস্টসেভের নেতৃত্বে, স্ট্যান্ডে পরীক্ষা-নিরীক্ষার পরে, রামজেটটিকে প্রথম ফ্লাইটে পাঠানো হয়েছিল।

ইঞ্জিনটি একটি 76-মিমি কামানের শেলে রাখা হয়েছিল এবং 588 মি / সেকেন্ডের একটি সুপারসনিক গতিতে ব্যারেল থেকে গুলি চালানো হয়েছিল। দুই বছর ধরে পরীক্ষা চলে। একটি রামজেট ইঞ্জিন সহ প্রজেক্টাইলগুলি 2M-এর বেশি বিকশিত হয়েছিল - সেই সময়ে বিশ্বের একটি ডিভাইসও দ্রুত উড়ে যায়নি। একই সময়ে, গির্ডোভাইটস একটি স্পন্দনশীল রামজেট ইঞ্জিনের একটি মডেলের প্রস্তাব, তৈরি এবং পরীক্ষা করেছিল - এর বায়ু গ্রহণ পর্যায়ক্রমে খোলা এবং বন্ধ করা হয়, যার ফলস্বরূপ দহন চেম্বারে জ্বলন স্পন্দিত হয়। অনুরূপ ইঞ্জিন পরে জার্মানিতে FAU-1 রকেটে ব্যবহার করা হয়েছিল।

প্রথম বড় রামজেট ইঞ্জিনগুলি আবার তৈরি করেছিলেন সোভিয়েত ডিজাইনার I. A. Merkulov দ্বারা 1939 সালে (সাবসনিক রামজেট ইঞ্জিন) এবং M. M. Bondaryuk 1944 সালে (সুপারসনিক)। 40 এর দশক থেকে, সেন্ট্রাল ইনস্টিটিউট অফ এভিয়েশন মোটরস (CIAM) এ "সরাসরি প্রবাহ" এর কাজ শুরু হয়েছিল।

ক্ষেপণাস্ত্র সহ কিছু ধরণের বিমান সুপারসনিক রামজেট ইঞ্জিন দিয়ে সজ্জিত ছিল। যাইহোক, 50 এর দশকে এটি স্পষ্ট হয়ে যায় যে M সংখ্যা 6 - 7 ছাড়িয়ে গেলে, রামজেট অকার্যকর। আবার, টার্বোজেট ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে, কম্প্রেসার স্টেশনের সামনে ব্রেক করা বাতাসটি খুব গরম হয়ে যায়। রামজেট ইঞ্জিনের ভর এবং মাত্রা বাড়িয়ে এর জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার অর্থ ছিল না। উপরন্তু, উচ্চ তাপমাত্রায়, দহন পণ্যের অণুগুলি বিচ্ছিন্ন হতে শুরু করে, খোঁচা তৈরির উদ্দেশ্যে শক্তি শোষণ করে।

তখনই 1957 সালে ই.এস. শচেটিনকভ, একজন বিখ্যাত বিজ্ঞানী, একটি রামজেট ইঞ্জিনের প্রথম ফ্লাইট পরীক্ষায় অংশগ্রহণকারী, একটি হাইপারসনিক ইঞ্জিন আবিষ্কার করেছিলেন। এক বছর পরে, পশ্চিমে অনুরূপ উন্নয়ন সম্পর্কে প্রকাশনা প্রকাশিত হয়েছিল। স্ক্র্যামজেট দহন চেম্বারটি বায়ু গ্রহণের প্রায় সাথে সাথেই শুরু হয়, তারপর এটি মসৃণভাবে একটি প্রসারিত অগ্রভাগে চলে যায় (চিত্র 2)। যদিও এটির প্রবেশপথে বাতাসের গতি কমে যায়, পূর্ববর্তী ইঞ্জিনগুলির বিপরীতে, এটি কম্প্রেসার স্টেশনে চলে যায়, বা বরং, সুপারসনিক গতিতে ছুটে যায়। অতএব, চেম্বারের দেয়ালে এর চাপ এবং তাপমাত্রা রামজেট ইঞ্জিনের তুলনায় অনেক কম।

একটু পরে, বাহ্যিক জ্বলন সহ একটি স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিন প্রস্তাব করা হয়েছিল (চিত্র 3) এই জাতীয় ইঞ্জিন সহ একটি বিমানে, জ্বালানী সরাসরি ফুসেলেজের নীচে জ্বলবে, যা খোলা সংকোচকারী স্টেশনের অংশ হিসাবে কাজ করবে। স্বাভাবিকভাবেই, দহন অঞ্চলে চাপ একটি প্রচলিত দহন চেম্বারের চেয়ে কম হবে - ইঞ্জিনের থ্রাস্ট সামান্য হ্রাস পাবে। তবে ওজন বৃদ্ধি পাবে - ইঞ্জিনটি কম্প্রেসার স্টেশনের বিশাল বাইরের প্রাচীর এবং কুলিং সিস্টেমের অংশ থেকে মুক্তি পাবে। সত্য, একটি নির্ভরযোগ্য "ওপেন ডাইরেক্ট ফ্লো" এখনও তৈরি করা হয়নি - এর সেরা ঘন্টা সম্ভবত XXI শতাব্দীর মাঝামাঝি আসবে।

যাইহোক, স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিনে ফিরে আসা যাক, যা গত শীতের প্রাক্কালে পরীক্ষা করা হয়েছিল। এটি প্রায় 20 K (- 253 ° C) তাপমাত্রায় একটি ট্যাঙ্কে সঞ্চিত তরল হাইড্রোজেন দ্বারা জ্বালানী করা হয়েছিল। সুপারসনিক দহন সম্ভবত সবচেয়ে কঠিন সমস্যা ছিল। হাইড্রোজেন কি চেম্বারের অংশে সমানভাবে বিতরণ করা হবে? এটি সম্পূর্ণরূপে জ্বলতে সময় হবে? কিভাবে স্বয়ংক্রিয় দহন নিয়ন্ত্রণ সংগঠিত? - আপনি একটি চেম্বারে সেন্সর ইনস্টল করতে পারবেন না, তারা গলে যাবে।

অতি-শক্তিশালী কম্পিউটারে গাণিতিক মডেলিং বা বেঞ্চ পরীক্ষা অনেক প্রশ্নের ব্যাপক উত্তর প্রদান করেনি। যাইহোক, একটি বায়ু প্রবাহ অনুকরণ করতে, উদাহরণস্বরূপ, 8M এ, স্ট্যান্ডের জন্য শত শত বায়ুমণ্ডলের চাপ এবং প্রায় 2500 কে-এর তাপমাত্রা প্রয়োজন - একটি উষ্ণ ওপেন-হার্ট ফার্নেসে তরল ধাতু অনেক "ঠান্ডা"। এমনকি উচ্চ গতিতে, ইঞ্জিন এবং বিমানের কর্মক্ষমতা শুধুমাত্র ফ্লাইটে যাচাই করা যেতে পারে।

এটা আমাদের দেশে এবং বিদেশে অনেক দিন ধরেই ভাবা হচ্ছে। 60-এর দশকে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র একটি উচ্চ-গতির X-15 রকেট বিমানে একটি স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিনের পরীক্ষার প্রস্তুতি নিচ্ছিল, তবে দৃশ্যত, সেগুলি কখনই হয়নি।

গার্হস্থ্য পরীক্ষামূলক স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিনটি দ্বৈত-মোডে তৈরি করা হয়েছিল - 3M-এর বেশি ফ্লাইট গতিতে, এটি একটি সাধারণ "সরাসরি প্রবাহ" হিসাবে কাজ করেছিল এবং 5 - 6M পরে - একটি হাইপারসনিক হিসাবে কাজ করেছিল। এর জন্য, কম্প্রেসার স্টেশনে জ্বালানি সরবরাহের স্থানগুলি পরিবর্তন করা হয়েছিল। অ্যান্টি-এয়ারক্রাফ্ট ক্ষেপণাস্ত্র, যা পরিষেবা থেকে সরানো হচ্ছে, ইঞ্জিন এক্সিলারেটর এবং হাইপারসনিক ফ্লাইং ল্যাবরেটরি (এইচএলএল) এর বাহক হয়ে উঠেছে। জিএলএল, যার মধ্যে নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, পরিমাপ এবং মাটির সাথে যোগাযোগ, একটি হাইড্রোজেন ট্যাঙ্ক এবং জ্বালানী ইউনিট রয়েছে, দ্বিতীয় পর্যায়ের বগিতে ডক করা হয়েছিল, যেখানে ওয়ারহেড অপসারণের পরে, প্রধান ইঞ্জিন (এলআরই) এর জ্বালানী সহ। ট্যাংক রয়ে গেছে। প্রথম পর্যায় - পাউডার বুস্টার, - শুরু থেকে রকেটকে ছড়িয়ে দিয়ে, কয়েক সেকেন্ড পরে আলাদা হয়ে যায়।

ফ্লাইটের জন্য বেঞ্চ পরীক্ষা এবং প্রস্তুতি পিআই বারানভ সেন্ট্রাল ইনস্টিটিউট অফ এভিয়েশন মোটরসে, বিমান বাহিনী, ফেকেল মেশিন-বিল্ডিং ডিজাইন ব্যুরো, যা তার রকেটকে একটি উড়ন্ত পরীক্ষাগারে পরিণত করেছিল, তুয়েভের সয়ুজ ডিজাইন ব্যুরো এবং তে। মস্কোর টেম্প ডিজাইন ব্যুরো, যা ইঞ্জিন এবং জ্বালানী নিয়ন্ত্রক এবং অন্যান্য সংস্থাগুলি তৈরি করেছিল। সুপরিচিত বিমান চালনা বিশেষজ্ঞ R. I. Kurziner, D. A. Ogorodnikov এবং V. A. Sosunov এই অনুষ্ঠানের তত্ত্বাবধান করেন।

ফ্লাইট সমর্থন করার জন্য, CIAM একটি মোবাইল লিকুইড হাইড্রোজেন রিফুয়েলিং কমপ্লেক্স এবং একটি অনবোর্ড লিকুইড হাইড্রোজেন সাপ্লাই সিস্টেম তৈরি করেছে। এখন, যখন তরল হাইড্রোজেনকে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল জ্বালানী হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তখন এটি পরিচালনা করার অভিজ্ঞতা, CIAM-এ সঞ্চিত, অনেকের জন্য উপযোগী হতে পারে।

… সন্ধ্যায় রকেট উৎক্ষেপণ করা হয়, এটি ইতিমধ্যে প্রায় অন্ধকার. কয়েক মুহূর্ত পরে, "শঙ্কু" বাহকটি নিচু মেঘে অদৃশ্য হয়ে গেল। প্রাথমিক গর্জন তুলনায় অপ্রত্যাশিত একটি নীরবতা ছিল. পরীক্ষকরা যারা শুরুটি দেখেছিলেন তারা এমনকি ভেবেছিলেন: সবকিছু কি সত্যিই ভুল হয়ে গেছে? না, যন্ত্রটি তার অভিপ্রেত পথে চলতে থাকে। 38 তম সেকেন্ডে, যখন গতি 3.5M এ পৌঁছেছিল, ইঞ্জিন শুরু হয়েছিল, হাইড্রোজেন সিসিতে প্রবাহিত হতে শুরু করেছিল।

কিন্তু 62 তারিখে, অপ্রত্যাশিত সত্যিই ঘটেছে: জ্বালানী সরবরাহ স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়ে গেছে - স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিন বন্ধ হয়ে গেছে। তারপর, প্রায় 195 তম সেকেন্ডে, এটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে আবার শুরু হয় এবং 200 তম পর্যন্ত কাজ করে … এটি পূর্বে ফ্লাইটের শেষ সেকেন্ড হিসাবে নির্ধারিত হয়েছিল। এই মুহুর্তে, রকেট, যখন এখনও পরীক্ষা সাইটের ভূখণ্ডের উপরে, তখনও স্ব-ধ্বংস হয়।

সর্বোচ্চ গতি ছিল 6200 কিমি/ঘন্টা (5.2M এর থেকে সামান্য বেশি)। ইঞ্জিন এবং এর সিস্টেমের ক্রিয়াকলাপ 250 অন-বোর্ড সেন্সর দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। রেডিও টেলিমেট্রির মাধ্যমে পরিমাপ মাটিতে প্রেরণ করা হয়েছিল।

সমস্ত তথ্য এখনও প্রক্রিয়া করা হয়নি, এবং ফ্লাইট সম্পর্কে আরও বিস্তারিত গল্প অকাল। কিন্তু এটি ইতিমধ্যেই স্পষ্ট যে কয়েক দশকের মধ্যে পাইলট এবং মহাকাশচারীরা "হাইপারসনিক ফরোয়ার্ড ফ্লো" চালাবেন।

সম্পাদকের কাছ থেকে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে X-30 বিমানে এবং জার্মানির হাইটেক্সে স্ক্র্যামজেট ইঞ্জিনের ফ্লাইট পরীক্ষা 1995 বা পরবর্তী কয়েক বছরের জন্য পরিকল্পনা করা হয়েছে। আমাদের বিশেষজ্ঞরা, অদূর ভবিষ্যতে, শক্তিশালী ক্ষেপণাস্ত্রগুলিতে 10M এর বেশি গতিতে "সরাসরি প্রবাহ" পরীক্ষা করতে পারে, যেগুলি এখন পরিষেবা থেকে প্রত্যাহার করা হচ্ছে। সত্য, তারা একটি অমীমাংসিত সমস্যা দ্বারা প্রভাবিত হয়. বৈজ্ঞানিক বা প্রযুক্তিগত নয়। CIAM এর কাছে কোন টাকা নেই। এমনকি কর্মচারীদের অর্ধেক ভিক্ষুক বেতনেও তাদের পাওয়া যাচ্ছে না।

এরপর কি? এখন বিশ্বে মাত্র চারটি দেশ রয়েছে যাদের বিমানের ইঞ্জিন নির্মাণের একটি সম্পূর্ণ চক্র রয়েছে - মৌলিক গবেষণা থেকে সিরিয়াল পণ্য উত্পাদন। এগুলি হল মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ইংল্যান্ড, ফ্রান্স এবং আপাতত রাশিয়া। সুতরাং ভবিষ্যতে তাদের আর কেউ থাকবে না - তিনজন।

আমেরিকানরা এখন স্ক্র্যামজেট প্রোগ্রামে কয়েক মিলিয়ন ডলার বিনিয়োগ করছে …