एयरो-इन्जिन ब्लेडहरूमा सिरेमिक म्याट्रिक्स कम्पोजिट (Cmc) को प्रयोग

शीर्षक: किन जेट इन्जिनहरूले सिरेमिक पुनर्निर्माण प्राप्त गरिरहेका छन्।

(एयर-इन्जिन ब्लेडहरूमा सिरेमिक म्याट्रिक्स कम्पोजिट (Cmc) को प्रयोग)

मुख्य वस्तुको किवर्ड: सिरेमिक म्याट्रिक्स कम्पोजिट (CMC), एयरो-इन्जिन ब्लेडहरू।

१. CMC हरू के हुन्? ।
सिरेमिक म्याट्रिक्स कम्पोजिट, वा CMC, विशेष सामग्री हुन्। तिनीहरू प्लेटहरूमा फेला पार्ने नियमित पोर्सिलेनहरू जस्ता होइनन्। नियमित पोर्सिलेनहरू ठोस हुन्छन् तर कमजोर हुन्छन्। तिनीहरू चिन्तामा सजिलै क्षति पुर्‍याउँछन्। CMC हरू फरक हुन्छन्। तिनीहरू सिरेमिक आधार सामग्री भित्र ठोस सिरेमिक फाइबरहरू स्थापना गरेर बनाइन्छ। यसलाई स्टील रिबारको साथ कंक्रीटलाई बलियो बनाउने जस्तै सोच्नुहोस्। फाइबरहरूले सामग्रीको बल प्रदान गर्छन्। तिनीहरूले विभाजनहरू सजिलै फैलिनबाट रोक्छन्। यो संयोजनले एक प्रकारको चीज उत्पादन गर्दछ। CMC हरू अविश्वसनीय रूपमा हल्का हुन्छन्। तिनीहरू आज जेट इन्जिनहरूमा प्रयोग गरिने स्टीलहरू भन्दा धेरै हल्का हुन्छन्। तिनीहरू अत्यन्तै कडा पनि हुन्छन्। तिनीहरू साँच्चै उच्च तापक्रम सहन सक्छन्। नियमित स्टीलहरू यी तापक्रम स्तरहरूमा पग्लन्छन्। CMC हरू ठोस रहन्छन्। तिनीहरू जंग सहन गर्छन् र अविश्वसनीय रूपमा राम्रोसँग प्रयोग गर्छन्। यसले तिनीहरूलाई जेट इन्जिन भित्रका उत्कृष्ट भागहरूको लागि उत्तम उम्मेदवार बनाउँछ।

२. किन जेट इन्जिनहरूलाई ब्लेडहरूमा CMC आवश्यक पर्दछ?
जेट इन्जिनहरूले हावा चुसेर, कम्प्रेस गरेर, ग्याससँग मिसाएर र पगालेर काम गर्छन्। यसले तातो ग्यासको शक्तिशाली विस्फोट सिर्जना गर्छ जसले विमानलाई अगाडि बढाउँछ। सबैभन्दा तातो कम्पोनेन्ट जेनेरेटर हो। यो त्यो ठाउँ हो जहाँ जल्ने ग्यासहरूले कम्प्रेसर र फलोअरलाई पावर दिन ब्लेडहरू घुमाउँछन्। दशकौंदेखि, यी जेनेरेटर ब्लेडहरू अद्वितीय स्टील मिश्र धातुहरूबाट बनाइएका थिए। यी धातुहरूलाई सुपरअलोय भनिन्छ। तिनीहरू धेरै बलियो हुन्छन्। तर तिनीहरूमा सीमाहरू छन्। इन्जिन जति तातो चल्छ, त्यति नै यो कुशल हुन्छ। यसले कम इन्धन प्रयोग गर्छ। यसले बढी ड्राइभ सिर्जना गर्दछ। डिजाइनरहरू सधैं उच्च तापक्रम स्तरहरू चाहन्छन्। यद्यपि सुपरअलोयहरू पग्लन्छन्। तिनीहरू भित्र विशेष शीतलन नेटवर्कहरूको बावजुद, सुपरअलोयहरूलाई निश्चित बिन्दुभन्दा माथि जान गाह्रो हुन्छ। धेरै शीतलन थप्दा प्रभावकारितामा हानि पुग्छ। यो ठूलो समस्या हो। CMC ले विकल्प प्रदान गर्दछ। तिनीहरूले उत्कृष्ट सुपरअलोयहरू भन्दा हजारौं डिग्री तातो तापक्रम स्तरहरू ह्यान्डल गर्न सक्छन्। लाभामा उभिएको ब्लेडको बारेमा सोच्नुहोस्। CMC ले प्रदान गर्ने प्रकारको ताप प्रतिरोध हो। यसले इन्जिनहरू तातो चल्न सक्छन् भन्ने संकेत गर्छ। तातो इन्जिनहरू बढी प्रभावकारी हुन्छन्। तिनीहरूले कम इन्धन जलाउँछन्। तिनीहरू अझ टाढा उड्छन्। तिनीहरूले सम्भावित रूपमा कम डिस्चार्ज पनि उत्पन्न गर्छन्। हलुका CMC ब्लेडहरू प्रयोग गर्नाले तौल पनि घट्छ। धेरै कम तौलले अझ बढी इन्धन कार्यसम्पादनमा सुधार गर्छ। यो दोहोरो जित हो।

३. ब्लेडहरूको लागि CMC हरू कसरी बनाइन्छ र आकार दिइन्छ भन्ने कुरा।
CMC ब्लेड बनाउनु जटिल छ। यो धातु कास्ट गर्ने जस्तो होइन। एउटा सामान्य प्रविधिलाई केमिकल भाप सिपेज (CVI) भनिन्छ। पहिले, सिलिकन कार्बाइड (SiC) बाट बनेका फाइबरहरूलाई कपडामा बुनाइन्छ। यो कपडा अन्तिम ब्लेड जस्तै बनाइन्छ। यो बुनेको आकारलाई प्रिफर्म भनिन्छ। प्रिफर्मलाई विशेष कक्ष भित्र राखिएको हुन्छ। त्यसपछि, रसायनहरू भएको तातो ग्यासहरू यसको वरिपरि घुम्छन्। यी रसायनहरूले प्रतिक्रिया दिन्छन्। तिनीहरूले सिरेमिक सामग्री, सामान्यतया सिलिकन कार्बाइड, फाइबरहरू वरिपरि सार्छन्। यो सिरेमिकले खाली ठाउँहरू भर्छ। यसले म्याट्रिक्स जम्मा गर्छ। प्रक्रिया ढिलो छ। यसले हप्ताहरू लिन सक्छ। यसलाई सचेत नियन्त्रण चाहिन्छ। अर्को तरिका मेल्ट इन्फिल्ट्रेसन (MI) हो। यहाँ, फाइबर प्रिफर्म सुरुमा फरक उत्पादनले ढाकिएको हुन्छ। त्यसपछि, तरल सिलिकन स्टील प्रिफर्ममा चुसिन्छ। सिलिकनले कोटिंगसँग प्रतिक्रिया दिन्छ। यसले सिरेमिक म्याट्रिक्स सिर्जना गर्दछ। म्याट्रिक्स निर्माण भएपछि, ब्लेड फारमलाई परिष्करण आवश्यक पर्दछ। विशेष रूबी उपकरणहरू प्रयोग गरिन्छ। हीरा सिरेमिक काट्न पर्याप्त बलियो हुन्छ। ब्लेडहरू ढाकिएका हुन्छन्। विशेष कोटिंगले सतहलाई क्षतिबाट जोगाउँछ। अन्तमा, ब्लेडहरू अद्वितीय विधिहरू प्रयोग गरेर स्टील डिस्कमा जोडिएका हुन्छन्। यो डिस्कले सबै ब्लेडहरू समात्छ। यो अधिकार प्राप्त गर्नु महत्त्वपूर्ण छ। यसले गम्भीर दबाबहरू ह्यान्डल गर्न आवश्यक छ।

४. अहिले CMC हरू कहाँ उडिरहेका छन्।
CMC हरू प्रयोगशालाबाट वास्तविक जेट इन्जिनहरूमा स्थानान्तरण भइरहेका छन्। तिनीहरू अझै पूर्ण रूपमा समाप्त भएका छैनन्। तर तिनीहरूले उल्लेखनीय प्रगति गरिरहेका छन्। सबैभन्दा राम्रो क्षेत्र उच्च-दबाव हावा टर्बाइन हो। यो कम्बस्टर पछिको क्षेत्र हो। यहाँ तापक्रम अत्यधिक छ। GE एयर ट्राभल, रोल्स-रोयस, र सफ्रान जस्ता अग्रणी इन्जिन निर्माताहरूले तल CMC हरू प्रयोग गरिरहेका छन्। तिनीहरूले तिनीहरूलाई हावा टर्बाइन ब्लेडहरूको लागि र नोजल समीक्षा भ्यानहरूको लागि पनि प्रयोग गरिरहेका छन्। यी भ्यानहरूले टर्बाइन ब्लेडहरूमा तातो ग्यास मार्ग गर्दछन्। उदाहरणको लागि, LEAP इन्जिनले CMC नोजल समीक्षा भ्यानहरू प्रयोग गर्दछ। यो इन्जिनले धेरै नयाँ Airbus A320neo र Boeing 737 MAX विमानहरूलाई शक्ति दिन्छ। GE को GE9X इन्जिन, Boeing 777X को लागि पहिले विकसित गरिएको सबैभन्दा ठूलो जेट इन्जिनले यसको उच्च-दबाव हावा टर्बाइनमा CMC ब्लेडहरू प्रयोग गर्दछ। यो एक महत्त्वपूर्ण कदम हो। CMC बाट निर्मित घुम्ने ब्लेडहरू सेवामा राख्नु ठूलो कुरा हो। यसले वास्तविक उडान समस्याहरू अन्तर्गत नवीनताले काम गर्छ भनेर प्रमाणित गर्छ। अध्ययन दोहोरिने छ। लक्ष्य CMC हरूलाई थप भागहरूमा प्रयोग गर्नु हो। कम्बस्टर अस्तर अर्को लक्ष्य हो। साथै निकास प्रणालीका घटकहरूले पनि नाफा कमाउन सक्छन्। प्रत्येक नयाँ अनुप्रयोगले इन्जिनको कार्यसम्पादनको सीमालाई धकेल्छ।

५. जेट इन्जिनहरूमा CMC ब्लेडहरू सम्बन्धी बारम्बार सोधिने प्रश्नहरू।
यो नयाँ प्रविधिको बारेमा व्यक्तिहरूमा प्रायः जिज्ञासाहरू हुन्छन्।

के CMC ब्लेडहरू जोखिममुक्त छन्? हो, सुरक्षा सबैभन्दा ठूलो चिन्ताको विषय हो। तिनीहरूलाई साँच्चै भरपर्दो बनाइएको छ। उड्नु अघि पर्याप्त जाँच गरिन्छ। तिनीहरू धातुहरू भन्दा फरक तरिकाले असफल हुन्छन्। धातुहरू ओभरलोड हुँदा मोडिन्छन् र त्रुटिपूर्ण हुन्छन्। CMC हरूमा ठूला वस्तुहरू चोर्ने प्रवृत्ति हुन्छ। डिजाइनरहरूले यो कार्यहरू बुझ्छन्। इन्जिनहरू कुनै पनि भाँचिएको ब्लेड वस्तुहरू समावेश गर्न डिजाइन गरिएका छन्। यसलाई "नियन्त्रण" भनिन्छ। यो सबै टर्बाइन इन्जिनहरूको लागि एक मानक सुरक्षा सुविधा हो। फाइबरहरूको कारण CMC हरू साँच्चै क्षति-सहनशील छन्।
CMC हरू किन यति महँगो छन्? उत्पादन गाह्रो र ढिलो गतिमा चल्ने छ। सिलिकन कार्बाइड फाइबर जस्ता कच्चा उत्पादनहरू महँगो छन्। जटिल आकार दिने र परिष्करणले खर्च थप्छ। उच्च-तापमान परिष्करण पनि महँगो हुन्छ। उत्पादन मात्रा बढ्दै जाँदा र प्रक्रियाहरूमा सुधार हुँदै जाँदा, मूल्यहरू अगाडि बढ्ने अपेक्षा गरिएको छ। इन्जिनको जीवन सहायता भन्दा तिनीहरूले प्रदान गर्ने ग्यास लागत बचतले प्रारम्भिक लागतलाई सन्तुलनमा राख्छ।
के CMC हरूले चराको प्रहार वा कणहरूसँग व्यवहार गर्न सक्छन्? हो, तिनीहरू डिजाइन गरिएका छन्। कडा भए पनि, कम्पोजिट प्रकृतिले कठोरता प्रदान गर्दछ। तिनीहरूले कडा प्रभाव परीक्षण गर्छन्। यसमा ब्रॉडब्यान्डमा चराको शव र बरफका भागहरू प्रहार गर्ने समावेश छ। उडानको लागि मान्यता प्राप्त गर्न तिनीहरूले यी परीक्षणहरू पास गर्नुपर्छ।
CMC ब्लेडहरू कति समय टिक्छन्? यो अझै पनि वास्तविक सेवामा प्रमाणित भइरहेको छ। तिनीहरूको आयु धेरै लामो हुने अपेक्षा गरिएको छ। तिनीहरूले स्टीलहरू भन्दा धेरै राम्रोसँग उच्च तापक्रम र कठोर ग्यासहरू सहन सक्छन्। धातु ब्लेडहरूलाई चुपचाप र अक्सिडेशनको कारणले नियमित मूल्याङ्कन र प्रतिस्थापन आवश्यक पर्दछ। CMC हरू यी असफल मोडहरू प्रति धेरै बढी प्रतिरक्षा हुन्छन्। तिनीहरूको दीर्घायु एक महत्त्वपूर्ण लाभ हो।

(एयर-इन्जिन ब्लेडहरूमा सिरेमिक म्याट्रिक्स कम्पोजिट (Cmc) को प्रयोग)

CMC हरूको लागि के छ? तिनीहरूलाई थप इन्जिन पार्टपुर्जाहरूमा प्रयोग गर्नमा जोड दिइन्छ। ठूला पार्टपुर्जाहरू बनाउने। नयाँ प्रकारका CMC हरू स्थापना गर्ने। तिनीहरूलाई छिटो र सस्तो बनाउने तरिकाहरू खोज्दै। अध्ययनले तातो अनुप्रयोगहरूको लागि CMC हरूको पनि जाँच गर्दछ। यसमा हाइपरसोनिक यात्रा र अर्को पुस्ताको कोठा ट्रकहरू समावेश छन्। यी सुपर सामग्रीहरूको भविष्य अविश्वसनीय रूपमा तीव्र छ।