जेट थ्रस्ट या आयन जेट इंजन कैसे काम करता है

यह कोई रहस्य नहीं है कि सभी जेट इंजन संवेग के संरक्षण के नियम के कारण संचालित होते हैं। यह इस प्रकार है कि जेट जोर द्रव्यमान प्रवाह दर और नोजल से काम कर रहे तरल पदार्थ के बाहर निकलने की दर है ।



इस गति को जेट इंजन का विशिष्ट आवेग कहा जाता है। उदाहरण के लिए, आइए कलशनिकोव हमला राइफल से फायरिंग करते समय जेट को जोर से दबाएं, जो पीछे हटने का मुख्य घटक है। बता दें कि बुलेट का द्रव्यमान 0.016 किलोग्राम है , बुलेट का प्रारंभिक वेग 700 m / s है , और आग की दर 10 rds / s है । फिर वापसी एफ = 700 F 0.016 700 10 = 112 एन (या 11 किग्रा) । महान रिटर्न, लेकिन आग की तकनीकी दर 600 आरडी / मिनट है। वास्तव में, शूटिंग को बर्स्ट या सिंगल और मात्रा में s50 राउंड / मिनट तक किया जाता है।


आइए हम वास्तविक जेट इंजनों पर लौटते हैं, जिसमें गोलियों के बजाय एक हाइपरसोनिक गति से निकलने वाली गैस के प्रवाह का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। रासायनिक जेट इंजन सबसे आम हैं, लेकिन केवल यही नहीं हैं।

इस लेख में, एक महान परिचय के साथ, मैं आयन जेट इंजन के बारे में बात करना चाहता हूं (बाद में आईआरडी के रूप में संदर्भित)। आईआरडी एक काम के माध्यम के रूप में चार्ज कणों - आयनों का उपयोग करते हैं। आयनों में एक द्रव्यमान होता है, और यदि वे एक विद्युत क्षेत्र द्वारा छितरे हुए हैं, तो प्रतिक्रियाशील कर्षण बनाना संभव है। यह सभी सिद्धांत रूप में है, और अब अधिक है। आईआरडी में गैस का एक निश्चित भंडार होता है जो आयनित होता है (यानी, तटस्थ-चार्ज गैस परमाणुओं को नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आयनों में तोड़ दिया जाता है)। फिर आयनों को एक विशेष ग्रिड सिस्टम का उपयोग करके एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है, और वही ग्रिड सिस्टम इलेक्ट्रॉनों की गति को अवरुद्ध करता है। सकारात्मक आयन नोजल से बचने के बाद, वे नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों द्वारा निष्प्रभावी हो जाते हैं (इस पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप और गैस चमकना शुरू हो जाता है) ताकि आयन इंजन में वापस आकर्षित न हों, और इस तरह इसके जोर को कम न करें।




आयन जेट इंजन का विशिष्ट आवेग 50 किमी / सेकंड तक पहुंचता है, जो ध्वनि की गति का 150 गुना है! काश, ऐसे इंजनों का जोर लगभग 0.2 N होता है। ऐसा क्यों? वास्तव में, विशिष्ट आवेग बहुत बड़ा है। तथ्य यह है कि आयनों का द्रव्यमान बहुत छोटा है और द्रव्यमान प्रवाह दर छोटा है। फिर ऐसे इंजनों की आवश्यकता क्यों होती है अगर वे कुछ भी नहीं कर सकते हैं? वे पृथ्वी पर नहीं हो सकते हैं, लेकिन अंतरिक्ष में, जहां कोई प्रतिरोध बल नहीं हैं, वे काफी प्रभावी हैं। एक पूर्ण आवेग के रूप में ऐसी चीज है - समय के द्वारा जोर का उत्पाद या ईंधन के द्रव्यमान द्वारा विशिष्ट आवेग का उत्पाद , जो आईआरडी के लिए काफी बड़ा है।

हम निम्नलिखित समस्या का समाधान करते हैं। बता दें कि लिक्विड-प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन में 5 किमी / सेकंड का विशिष्ट आवेग होता है, और हमारे IRD में 50 किमी / सेकंड होंगे। और दोनों इंजनों के लिए कार्यशील द्रव्यमान का द्रव्यमान (LRE में यह ईंधन के द्रव्यमान के बराबर है) का मान 50 किलोग्राम होगा। हम 100 किलो के बराबर अंतरिक्ष यान का द्रव्यमान लेते हैं।
Tsiolkovsky सूत्र का उपयोग करते हुए, हम तंत्र की अंतिम गति पाते हैं (यानी, जब कार्य द्रव्यमान इसमें समाप्त हो जाता है)।



और क्या होता है यदि आयन और रासायनिक जेट इंजन में ईंधन का एक समान द्रव्यमान होता है, तो आईआरडी एक रासायनिक आरडी की तुलना में अंतरिक्ष यान को उच्च गति में तेजी लाने में सक्षम होगा। सच है, आईआरडी पर अंतरिक्ष यान LRE की तुलना में अंतिम गति तक अधिक गति देगा। लेकिन जब दूर के ग्रहों की यात्रा करते हैं, तो एक उच्च अंतिम (त्वरित) गति इस खामी की भरपाई करेगी।


हमारे समय में IRD का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, डिवाइस डीप स्पेस 1 क्षुद्रग्रह ब्रेल और धूमकेतु बोरेली के करीब हो गया, और महत्वपूर्ण वैज्ञानिक डेटा और छवियों को पृथ्वी पर स्थानांतरित कर दिया।


गहरा स्थान १

इसके अलावा, एलआईएसए अंतरिक्ष एंटीना, जो वर्तमान में डिजाइन चरण में है, अपनी कक्षा को सही करने के लिए आईआरडी का उपयोग करेगा।


लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना

और अंत में, आइआरडी थ्रस्ट का निर्धारण करते हैं, आयन एम = 6.5 let's 10 ^ -26 किग्रा का द्रव्यमान ज्ञात करते हुए, वोल्टेज यू = 50 केवी , त्वरण वर्तमान I = 0.5 ए , प्राथमिक चार्ज ई = 1.6 ^ 10 ^ - को तेज करता है। 16 सीएल ।



वोल्टेज चार्ज ट्रांसफर का काम है, अर्थात नोजल से बाहर निकलने पर, आयन में वोल्टेज और आयन चार्ज के उत्पाद के बराबर गतिज ऊर्जा होगी। गतिज ऊर्जा से हम गति (विशिष्ट आवेग) व्यक्त करते हैं। हम वर्तमान की परिभाषा से द्रव्यमान प्रवाह को पाते हैं, विद्युत प्रवाह समय में गुजरने वाला चार्ज है। यह पता चला है कि द्रव्यमान प्रवाह आयन के प्रभारी द्वारा विभाजित आयन और वर्तमान के द्रव्यमान का उत्पाद है। विशिष्ट आवेग और द्रव्यमान प्रवाह दर को गुणा करते हुए, हम 0.1 एन के बराबर एक जोर प्राप्त करते हैं।



संक्षेप में, मैं कहना चाहता हूं कि प्लाज्मा जेट इंजन हैं जिनके पास एक समान डिवाइस है, लेकिन जिनके पास काम करने वाले तरल पदार्थ का एक बड़ा द्रव्यमान प्रवाह दर है। कौन जानता है, शायद कल मानव जाति ऐसे इंजनों पर मंगल और चंद्रमा के लिए उड़ान भरेगी।