টার্বোফ্যান

টার্বোফ্যান বা ফ্যানজেট হল এক ধরনের এয়ারব্রেথিং জেট ইঞ্জিন, যা বিমানের চালকশক্তি উৎপাদনকারী হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। "টার্বোফ্যান" শব্দটি হল "টারবাইন" ও "ফ্যান"-এর একটি পোর্টম্যান্টো (শব্দ মিশ্রিত একটি শব্দ): টার্বো অংশটি একটি গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিনকে বোঝায়, যা দহন থেকে যান্ত্রিক শক্তি অর্জন করে, এবং ফ্যান হল একটি নালীযুক্ত পাখা, যা গ্যাস টারবাইন থেকে যান্ত্রিক শক্তি ব্যবহার করে বায়ু পিছনের দিকে জোর করে ঠেলে দেয়। সুতরাং, যেখানে একটি টার্বোজেট দ্বারা নেওয়া সমস্ত বাতাস দহনকক্ষ ও টারবাইনগুলির মধ্য দিয়ে যায়, একটি টার্বোফ্যান সেই বাতাসের কিছু উপাদান বাইপাস করে। এইভাবে একটি টার্বোফ্যানকে একটি টার্বোজেট হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, যা একটি নালীযুক্ত পাখা চালানোর জন্য ব্যবহৃত হয়, উভয়ই থ্রাস্টে অবদান রাখে।
ইঞ্জিন কেন্দ্রকে বাইপাস করে বাতাসের ভর-প্রবাহ ও কেন্দ্রের মধ্য দিয়ে যাওয়া বাতাসের ভর-প্রবাহের অনুপাতকে বাইপাস অনুপাত বলা হয়। ইঞ্জিন একসাথে কাজ করার মধ্যদিয়ে এই দুটি অংশের সংমিশ্রণের মাধ্যমে থ্রাস্ট তৈরি করে; যে ইঞ্জিনগুলি ফ্যানের থ্রাস্টের তুলনায় বেশি জেট থ্রাস্ট ব্যবহার করে সেগুলিকে "লো-বাইপাস টার্বোফ্যান" বলা হয়, বিপরীতভাবে যেগুলি জেট থ্রাস্টের তুলনায় যথেষ্ট বেশি ফ্যান থ্রাস্ট ব্যবহার করে সেগুলিকে "হাই-বাইপাস" বলা হয়। বর্তমানে ব্যবহৃত বেশিরভাগ বাণিজ্যিক বিমানের জেট ইঞ্জিনগুলি উচ্চ-বাইপাস ধরনের হয় এবং বেশিরভাগ আধুনিক সামরিক যুদ্ধ বিমানের ইঞ্জিনগুলি নিম্ন-বাইপাস ধরনের হয়। দহনের আগে বাইপাস ও কোর মিশ্রন সহ লো-বাইপাস টার্বোফ্যান ইঞ্জিনে আফটারবার্নার ব্যবহার করা হয়।
আধুনিক টার্বোফ্যানগুলির একটি বড় একক-মঞ্চের পাখা বা কয়েকটি স্তর বিশিষ্ট একটি ছোট পাখা থাকে। একটি প্রারম্ভিক কনফিগারেশন একটি একক পিছন-মাউন্ট করা ইউনিটে একটি নিম্ন-চাপের টারবাইন ও ফ্যানকে একত্রিত করে।
টার্বোজেটের জ্বালানি খরচ উন্নত করার জন্য টার্বোফ্যান উদ্ভাবিত হয়েছিল। এটি ভর বাড়িয়ে এবং টার্বোজেটের তুলনায় প্রপেলিং জেটের গতি কমিয়ে এটি করবে। এটি যান্ত্রিকভাবে করা হবে একটি নালীযুক্ত পাখা যোগ করার পরিবর্তে সান্দ্র শক্তি ব্যবহার করে একটি ইজেক্টর যোগ করে, যেমনটি প্রথমে হুইটল দ্বারা কল্পনা করা হয়েছিল।
ফ্র্যাঙ্ক হুইটল তার ১৯৩৬ সালের মার্চ মাসে দায়ের করা ৪,৭২,৩৬৮ নং ইউকে পেটেন্ট "বিমান চালনার সাথে সম্পর্কিত উন্নতি" লিখতে প্রতি ঘণ্টায় ৫০০ মাইল উড়ানের গতি কল্পনা করেছিলেন এবং যেখানে তিনি টার্বোফ্যানের পিছনের নীতিগুলি বর্ণনা করেছেন, যদিও সেই সময়ে বলা হয়নি। টার্বোজেট তার থার্মোডাইনামিক চক্র থেকে গ্যাসকে তার প্রপেলিং জেট হিসাবে ব্যবহার করে। প্রতি ঘণ্টায় ৫০০ মাইল বেগে উড়োজাহাজ চালানোর জন্য চক্র গ্যাস ব্যবহার করার ক্ষেত্রে দুটি সমস্যা রয়েছে এবং সেগুলিকে টার্বোফ্যান দ্বারা সমাধান করা হয়।
সেখানে শক্তির অপচয় হয় কারণ প্রপেলিং জেটটি বিমানের সামনের দিকে যাওয়ার গতির চেয়ে অনেক দ্রুত পিছনের দিকে যাচ্ছে, একটি খুব দ্রুত জাগরণ ছাড়া। জেগে ওঠার গতিশক্তি হল উড়োজাহাজকে সামনের দিকে নিয়ে যাওয়ার জন্য ব্যবহৃত জ্বালানির চেয়ে বরং জেগে ওঠার জন্য ব্যবহৃত জ্বালানির প্রতিফলন এবং যেমন, জ্বালানীর অপচয় হয়। যাইহোক, এটি একটি তরল পদার্থের মধ্যে থ্রাস্ট উৎপাদনের একটি মৌলিক দিক, যা এর কিছু অংশকে একটি প্রপেলার বা কম্পাস্টার দ্বারা একটি নালীতে (রামজেট পেছনের দিকে ত্বরান্বিত করে এবং যেমন, শুধুমাত্র হ্রাস করা যায় এবং নির্মূল করা যায় না। টার্বোফ্যান প্রপেলিং জেটের গতি কমিয়ে দেয়।
প্রারম্ভিক টার্বোজেট ইঞ্জিনগুলি খুব বেশি জ্বালানি সাশ্রয়ী ছিল না কারণ সেই সময়ে উপলব্ধ প্রযুক্তি ও উপকরণ দ্বারা তাদের সামগ্রিক চাপের অনুপাত ও টারবাইন ইনলেট তাপমাত্রা গুরুতরভাবে সীমিত ছিল।
প্রথম টার্বোফ্যান ইঞ্জিন হল জার্মান ডাইমলার-বেঞ্জ ডিবি ৬৭০, , যা শুধুমাত্র একটি পরীক্ষার অংশ হিসবে ভাবে চালিত হয়েছিল, একটি বৈদ্যুতিক মোটর ব্যবহার করে ১৯৪৩ সালের ১লা এপ্রিল টার্বোমেশিনারির পরীক্ষার পর প্রথম ১৯৪৩ সালের ২৭শে মে চালানো সহ নাৎসি মন্ত্রনালয়ের দ্বারা ১০৯-০০৭ হিসাবে মনোনীত করা হয়েছিল। জার্মানির জন্য যুদ্ধ পরিস্থিতি আরও খারাপ হওয়ার কারণে ইঞ্জিনের সমস্যাগুলি অমীমাংসিত থাকা সহ ইঞ্জিনের উন্নয়ন পরিত্যক্ত হয়েছিল।
পরবর্তীতে ১৯৪৩ সালে, ব্রিটিশ গ্রাউন্ড মেট্রোভিক এফ.৩ টার্বোফ্যান পরীক্ষা করে, যা মেট্রোভিক এফ.২ টার্বোজেটকে একটি গ্যাস জেনারেটর হিসেবে ব্যবহার করে এবং বিপরীত-ঘূর্ণায়মান এলপি টারবাইন ব্যবস্থা সমন্বিত একটি ক্লোজ-কাপল্ড আফট-ফ্যান মডিউলে নিষ্কাশন করে, যা দুটি সহ-অক্ষীয় বিপরীত ঘূর্ণায়মান পাখা চালায়।
উন্নত উপকরণ ও যমজ কম্প্রেসার প্রবর্তন, যেমন ব্রিস্টল অলিম্পাস, ও প্র্যাট অ্যান্ড হুইটনি জেটি৩সি ইঞ্জিন, সামগ্রিক চাপ অনুপাত ও এইভাবে ইঞ্জিনের তাপগতিগত দক্ষতা বৃদ্ধি করেছে। তাদের দুর্বল প্রপালসিভ দক্ষতাও ছিল, কারণ বিশুদ্ধ টার্বোজেটগুলির একটি উচ্চ নির্দিষ্ট থ্রাস্ট/উচ্চ বেগের নিষ্কাশন রয়েছে, যা শব্দোত্তর গতিবেগের (সুপারসনিক) উড়ানের জন্য আরও উপযুক্ত।
মূল লো-বাইপাস টার্বোফ্যান ইঞ্জিনগুলি বিমানের কাছাকাছি একটি মান থেকে নিষ্কাশন বেগ কমিয়ে প্রপালসিভ দক্ষতা উন্নত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল। বিশ্বের প্রথম উৎপাদিত টার্বোফ্যান রোলস-রয়েস কনওয়েতে আধুনিক জেনারেল ইলেকট্রিক এফ৪০৪ ফাইটার ইঞ্জিনের মতো বাইপাস অনুপাত ০.৩ ছিল। ১৯৬০-এর দশকের প্র্যাট অ্যান্ড হুইটনি জেটি৮ডি ও রোলস-রয়েস স্পে-এর মত বেসামরিক টার্বোফ্যান ইঞ্জিনের বাইপাস অনুপাত ১ এর কাছাকাছি ছিল এবং তাদের সামরিক সমতুল্য ছিল।