विमान ईंधन की खपत
सामान्य तौर पर, ईंधन एक ऐसी सामग्री है जिसे ऊर्जा या गर्मी पैदा करने के लिए जलाया जाता है। ईंधन एक शब्द है जिसका उपयोग विमानन में मिट्टी के तेल के संदर्भ में किया जाता है, जिसका उपयोग विमान के इंजनों को बिजली देने के लिए किया जाता है। एक उड़ान के दौरान जलाए गए ईंधन की मात्रा को विमान ईंधन की खपत के रूप में संदर्भित किया जाता है, हालांकि इस परियोजना के लिए ईंधन की खपत में आरक्षित प्रक्रियाओं को शामिल नहीं किया गया है। विमान के टेक-ऑफ और लैंडिंग भार के बीच का अंतर विमान के ईंधन भार के बराबर होता है।
आइए पहले विमान ईंधन के बारे में संक्षेप में जानें।
विमान ईंधन | विमानन ईंधन
कुछ अलग प्रकार के विमान ईंधन हैं जो कार्यरत हैं। जेट ए और जेट ए-1 मिट्टी के तेल आधारित ईंधन हैं जो रंगहीन और आसानी से ज्वलनशील होते हैं और टर्बाइन इंजन वाले हवाई जहाजों में उपयोग किए जाते हैं। ईंधन का एक अन्य रूप विमानन गैसोलीन (एवीजीएएस) है, जिसका उपयोग केवल छोटे पिस्टन-इंजन विमानों में किया जाता है। बड़े विमान केरोसिन आधारित ईंधन का उपयोग करते हैं क्योंकि केरोसिन में गैसोलीन की तुलना में अधिक फ्लैश पॉइंट होता है। गैसोलीन अक्षम है और मिट्टी के तेल के समान बिजली प्रदान नहीं करता है। मई 4.42 तक जेट-ए ईंधन की औसत राष्ट्रीय कीमत 2021 डॉलर प्रति गैलन है, हालांकि विभिन्न कारकों के आधार पर कीमतों में अक्सर उतार-चढ़ाव होता रहता है।
यह लेख आज के वाणिज्यिक उड्डयन में सबसे छिपे हुए रहस्य को उजागर करने के लिए विमान ईंधन के उपयोग की गणना पर केंद्रित है। विमान का ईंधन उपयोग प्रति यात्री और 100 किलोमीटर की दूरी पर तेजी से गिरता है क्योंकि यह औसत सीमा के आसपास लगभग स्थिर स्तर तक पहुंचने तक सीमा बढ़ जाती है। जब कार्गो में कमी की आवश्यकता होती है तो ईंधन की खपत नाटकीय रूप से अधिक से अधिक बढ़ जाती है।
विमान विशिष्ट ईंधन की खपत
ईंधन की खपत को इंजन प्रदर्शन चार्ट पर ईंधन प्रवाह-दर/घंटा के रूप में दिखाया गया है और ईंधन की खपत को इंजीनियरिंग प्रक्रिया (एसएफसी) में विशिष्ट ईंधन खपत के रूप में बताया गया है। इसकी परिभाषा इस प्रकार है:
SFC = न्यूटन प्रति घंटे में ईंधन प्रवाह दर / KW में BHP
एक पिस्टन या टर्बो प्रोप इंजन का आउटपुट इंजन शाफ्ट की स्थिति में शक्ति के रूप में प्राप्य है। जब एफपीएस प्रणाली का उपयोग किया जाता है, तो इसे बीएचपी कहा जाता है और इसे एचपी में मापा जाता है, एसआई इकाई माप के लिए kW का उपयोग किया जाता है। दूसरी ओर, टर्बोफैन या टर्बोजेट इंजन द्वारा उत्पन्न थ्रस्ट को 'lbs' में मापा जाता है। एफपीएस प्रणाली में और एसआई इकाइयों में न्यूटन।
एक जेट इंजन की विशिष्ट ईंधन खपत को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:
एसएफसी = न्यूटन प्रति घंटे में ईंधन प्रवाह दर/न्यूटन में जोर
आइए याद करें कि थ्रस्ट क्या है और समझें कि यह विमान ईंधन खपत दक्षता में क्या भूमिका निभाता है।
हवा के माध्यम से हवाई जहाज को प्रेरित करने वाले बल को जोर के रूप में जाना जाता है, वह बल है जो विमान को ड्रैग पर काबू पाने की अनुमति देता है। क्योंकि थ्रस्ट क्रूज़ फ़्लाइट में ड्रैग के बराबर होता है, विमान में तेजी नहीं आती है। वायु-श्वास इंजनों में गैस द्रव्यमान को तेज करने से जोर उत्पन्न होता है। न्यूटन के 3 . के अनुसारrdकानून, बल त्वरण दिशाओं के विपरीत दिशा में उत्पन्न होता है। दहन कक्ष में ईंधन जलाया जाता है, और गैस में गर्मी डाली जाती है। विमान को आगे बढ़ाते हुए, इंजन के पीछे से बाहर निकलते ही गैस फैलती और तेज होती है।
विमान ईंधन की खपत की गणना कैसे करें?
विशिष्ट ईंधन खपत प्रोपेलर विमान Air
प्रोपेलर इंजन के आउटपुट को थ्रस्ट में बदल देता है। इंजन की शक्ति और परिचालन स्थितियों के आधार पर इसमें 2-4 ब्लेड हो सकते हैं। जब आवश्यक हो, कुछ अनुप्रयोगों के लिए 5/6 ब्लेड वाले विशेष प्रोपेलर का भी उपयोग किया जाता है।
जेट इंजन की विशिष्ट ईंधन खपत को बीएसएफसी के रूप में जाना जाता है और इसे जेट इंजन से पिस्टन या टर्बो प्रोप इंजन की विशेष ईंधन खपत को अलग करने के लिए निम्नानुसार दर्शाया जाता है।
बीएसएफसी = न्यूटन प्रति घंटे में ईंधन प्रवाह दर / किलोवाट में बीएचपी; N/kW-h की इकाई के साथ।
बीएसएफसी को अक्सर मीट्रिक शब्द में mg/Ws के रूप में व्यक्त किया जाता है।
ब्रेक स्पेसिफिक फ्यूल कंजम्पशन (बीएसएफसी) | पावर स्पेसिफिक फ्यूल कंजम्पशन (PSFC)
कोई भी प्राइम मूवर ईंधन दक्षता जो ईंधन को जलाती है और घूर्णी या शाफ्ट शक्ति प्रदान करती है, बीएसएफसी द्वारा मापा जाता है, जिसका उपयोग शाफ्ट ओ/पी के साथ आईसी इंजन की दक्षता का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। इसकी गणना ईंधन की खपत की दर को उत्पादित ऊर्जा की मात्रा से विभाजित करके की जाती है। इस कारण से, इसे बिजली-विशिष्ट ईंधन खपत के रूप में भी जाना जाता है। ब्रेक विशिष्ट ईंधन खपत को उद्योगों में विभिन्न इंजनों की ईंधन दक्षता के प्रत्यक्ष विश्लेषण या तुलना अध्ययन के लिए नियोजित किया जा सकता है।
जेट विमान ईंधन की खपत
वायु-श्वास प्रणोदन प्रणाली, जिसे जेट इंजन के रूप में जाना जाता है, का उपयोग विमानों को चलाने और चलाने के लिए किया जाता है। एक कंप्रेसर हवा को संपीड़ित करता है, और एक टरबाइन के माध्यम से हवा बाहर निकलने से पहले दहन कक्ष में गर्मी की आपूर्ति की जाती है जो कंप्रेसर को चलाती है। अतिरिक्त ऊर्जा जोर में परिवर्तित हो जाती है। ब्रेटन चक्र थर्मोडायनामिक सिद्धांत है।
टर्बाइन टर्बोफैन इंजनों में पंखे के ब्लेड को भी शक्ति देता है, जिससे आसपास के वायु द्रव्यमान में तेजी आती है जो इंजन को बायपास करते हैं। बाय पास अनुपात वायु द्रव्यमान का अनुपात है जो कि पास से गुजरने वाले वायु द्रव्यमान की तुलना में इंजन को पास करता है, क्योंकि उच्च दर अनुपात वाले इंजन अधिक ईंधन कुशल होते हैं, वे भविष्य में तेजी से लोकप्रिय होने जा रहे हैं।
थ्रस्ट स्पेसिफिक फ्यूल कंजम्पशन एक टर्बोफैन या टर्बोजेट इंजन की विशिष्ट ईंधन खपत के लिए है।
BSFC = Fuel flow rate in Newton per hour/Thrust in Newton
घंटे में इकाई होने-1 .
थ्रस्ट स्पेसिफिक फ्यूल कंजम्पशन (TSFC)
थ्रस्ट आउटपुट के संदर्भ में इंजन डिजाइन की ईंधन अर्थव्यवस्था को थ्रस्ट-विशिष्ट ईंधन खपत (TSFC) के रूप में जाना जाता है।
चूंकि ईंधन द्रव्यमान तापमान से अप्रभावित रहता है, इसलिए इसका उपयोग ईंधन मापन के लिए आयतन (गैलन या लीटर) के बजाय किया जाता है। अधिकतम दक्षता पर, एयर जेट इंजनों का SFC थकाऊ गति के लगभग समानुपाती होता है।
TSFC पर ऊंचाई का प्रभाव
हवा का तापमान ऊंचाई के साथ घटता है जब तक कि यह ट्रोपो-पॉज़ परत तक नहीं पहुंच जाता है और अधिकतम आंतरिक तापमान (इंजन सामग्री द्वारा सीमित) और बाहरी हवा के तापमान के बीच तापमान अंतर जेट इंजन को लाभ देता है। नतीजतन, जेट इंजन की दक्षता ऊंचाई के साथ बढ़ेगी जब तक कि यह ट्रोपो-पॉज़ परत तक नहीं पहुंच जाती और परिणामस्वरूप, टीएसएफसी की बढ़ती ऊंचाई में कमी की भविष्यवाणी की जानी है। हालाँकि, साहित्य मूल्यांकन ने इसे प्रतिबिंबित नहीं किया।
इसके अलावा, क्योंकि जेट परिवहन विमान अक्सर समताप मंडल में उड़ते हैं, जहां तापमान ऊंचाई के साथ स्थिर रहता है, TSFC में ऊंचाई के साथ मामूली उतार-चढ़ाव समताप मंडल में होने की उम्मीद है जहां ये विमान उड़ते हैं।
TSFC पर गति का प्रभाव
जेट इंजन के लिए हवाई उड़ान की गति भी एक महत्वपूर्ण कारक है। जेट की निकास गति हवाई उड़ान की गति से प्रभावित होती है। इसके अलावा, यांत्रिक शक्ति बल समय गति है क्योंकि कार्य बल (यानी, धक्का) समय दूरी है।
यद्यपि नाममात्र एसएफसी ईंधन दक्षता के सहायक मीट्रिक में से एक है, इसे गति से विभाजित किया जाना चाहिए यदि विभिन्न गति इंजनों की तुलना की जाती है और अधिकतम रेंज गति निरंतर प्रणोदक दक्षता पर प्राप्त की जाती है जब वेग और ड्रैग के बीच का अनुपात कम होता है, जबकि अधिकतम सहनशक्ति हासिल की जाती है। सर्वोत्तम लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात पर।
प्रति घंटे विमान ईंधन की खपत | विमान ईंधन की खपत दर
प्रति 3 किलोमीटर पर प्रति यात्री लगभग 4 से 100 लीटर ईंधन का उपयोग होता है, जिससे यह एयरलाइन का सबसे महंगा खर्च (कुल लागत का लगभग 30 प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है)। नतीजतन, एयरलाइन प्रबंधन में सबसे महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक यह है कि एक हवाई जहाज प्रति यात्री कितना ईंधन खर्च करता है। शुरू करने के लिए, परिवहन ईंधन दक्षता को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले कई संकेतकों की तुलना अक्सर उद्योग "उत्पादन" मीट्रिक से की जाती है। किसी एयरलाइन के उत्पादन की तुलना जले हुए ईंधन की मात्रा से करके, ईंधन दक्षता निर्धारित की जा सकती है।
उद्योग संकेतक
एयरलाइंस का पारंपरिक व्यवसाय लोगों को बिंदु A से बिंदु B तक ले जाना है। सीटों (या यात्रियों) की संख्या को दूरी से गुणा करना उत्पादकता का एक पारंपरिक संकेत है। आइए इन संकेतकों के कुछ उदाहरणों को अधिक गहराई से देखें।
विमान ईंधन की खपत का फॉर्मूला
- राजस्व यात्री किमी (RPK)। / यात्री किलोमीटर का प्रदर्शन किया। (पीकेपी): राजस्व यात्री एयरलाइन से मुआवजा कमाता है और 1- आरपीके 1 किमी की दूरी पर एक व्यक्ति के परिवहन का प्रतिनिधित्व करता है।
- उपलब्ध सीट किलोमीटर (एएसके): एक एएसके प्रति किलोमीटर उड़ने वाली एक सीट के बराबर होता है।
- यात्री भार कारक (पीएलएफ): पीएलएफ आरपीके और एएसके के अंश के बराबर है।
- यात्री टन किलोमीटर: आइए नीचे दिए गए संदर्भ का उपयोग करके इसे समझते हैं।
- फ्रेट टन किलोमीटर: आइए नीचे दिए गए संदर्भ का उपयोग करके इसे समझते हैं।
१९६८ से २०१४ तक, नए हवाई जहाजों के औसत ईंधन जलने में ४५ प्रतिशत की कमी आई, एक विविध कमी दर के साथ १.३ प्रतिशत की एक चक्रवृद्धि वार्षिक गिरावट। 1968 में, यात्री परिवहन से CO2014 उत्सर्जन 45 मिलियन टन था, जो 1.3 ट्रिलियन राजस्व यात्री किलोमीटर (RPK) के बराबर था, या औसतन 2018 ग्राम CO2 प्रति RPK था। 747 ग्राम का CO8.5/किमी 88 ग्राम गैसोलीन प्रति किलोमीटर या 2 लीटर/2 किमी (88 mpg-US) की ईंधन खपत के अनुरूप है।
हर सेकंड, बोइंग 747 लगभग 1 गैलन ईंधन (लगभग 4 लीटर) की खपत करता है। यह 36,000 घंटे की यात्रा (10 लीटर) के दौरान 150,000, 747 गैलन ईंधन की खपत कर सकता है। बोइंग की वेबसाइट के अनुसार, 5 प्रति मील (12 लीटर प्रति किलोमीटर) में लगभग XNUMX गैलन ईंधन की खपत करता है।
विचार करें कि एक 747 568 यात्रियों को ले जा सकता है। आइए इसे 500 लोगों को इस तथ्य के लिए जिम्मेदार मानते हैं कि अधिकांश विमानों में अपनी सभी सीटें नहीं भरी होती हैं। एक 747 5 लोगों को 500 मील परिवहन के लिए 1 गैलन ईंधन का उपयोग करता है। यह देखते हुए कि 747 550 मील प्रति घंटे (900 किमी/घंटा) पर उड़ रहा है, विमान प्रति व्यक्ति प्रति मील 0.01 गैलन का उपयोग करता है। नतीजतन, बोइंग 747 आमतौर पर लगभग 4 लीटर/सेकंड, या 240 लीटर/मिनट और 14,400 लीटर/घंटा की खपत करता है और उदाहरण के लिए, यह टोक्यो से न्यूयॉर्क शहर की यात्रा के लिए 187,200 लीटर/13 घंटे की खपत कर सकता है।
विमान ईंधन की खपत तालिका | विमान ईंधन की खपत तुलना
| एयरलाइन प्रकार | लीटर प्रति 100 यात्री किलोमीटर |
|---|---|
| कम लागत वाला विमान | 3.18 |
| क्षेत्रीय विमान | 3.469 |
| चार्टर विमान | 4.47 |
| फ्लैग कैरियर एयरक्राफ्ट | 3.405 |
प्रति यात्री प्रति 100 किलोमीटर लीटर के मामले में कम लागत वाली एयरलाइनों का प्रदर्शन सबसे अच्छा है। आमतौर पर, क्योंकि कम लागत वाला वाहन भरने की दर के मामले में सर्वश्रेष्ठ में से एक है, वे प्रति यात्री कम से कम ईंधन का उपयोग करते हैं।
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि हम एक एयरलाइन को 2 घंटे की मध्यम दूरी की उड़ान में 200 सीटों वाले संकीर्ण शरीर वाले विमान के साथ उड़ान भरने की कल्पना करते हैं। उस स्थिति में, दक्षता लगभग ८०% लोड अनुपात के साथ ३.५ लीटर प्रति १०० किलोमीटर है, लेकिन ९०% लोड फैक्टर के साथ ३.१५ लीटर प्रति १०० किलोमीटर। जैसा कि पहले कहा गया है, ईंधन दक्षता को मापने के लिए लीटर प्रति 3.5 किमी प्रति यात्री माप सबसे उपयुक्त नहीं है। लोडिंग फैक्टर से प्रभावित है।
एक गैलन ईंधन पर एक हवाई जहाज जितनी मील की दूरी तय कर सकता है, उसे ईंधन अर्थव्यवस्था कहा जाता है। ग्लोबल वार्मिंग और औसत वार्मिंग को 2 डिग्री सेल्सियस से नीचे रखने के दीर्घकालिक उद्देश्य के बारे में बहस में इसका अक्सर उल्लेख किया जाता है। इस लक्ष्य को पूरा करने के लिए, सभी क्षेत्रों से उत्सर्जन में भारी कमी की जानी चाहिए और पिछले 25 वर्षों में विमानों पर उपलब्ध सीटों की संख्या में 20% से अधिक की वृद्धि हुई है, और हर साल लगभग 5% की दर से मांग बढ़ने की उम्मीद है। .
विमान ईंधन की खपत चार्ट
ईंधन की खपत कम करने के लिए आधुनिक विमान क्या बदलाव करते हैं?
20,930 तक दुनिया भर में बेड़े में 2032 विमानों की वृद्धि होने का अनुमान है, जिससे विमानों की कुल संख्या लगभग 40,000 हो जाएगी। अनुमानों के अनुसार, 1.9 तक विमान ईंधन की खपत में विमान ईंधन की खपत 2.6% से 2025% तक बढ़ने की उम्मीद है। अतिरिक्त शमन प्रणाली की गैर उपस्थिति, विमानन उद्योग का नियोजित विकास वैश्विक उत्सर्जन के अनुपात को 22% तक बढ़ा सकता है। 2050 तक। वर्तमान विमानन दुनिया नवीन तकनीकों, डिजाइनों और सामग्रियों की तलाश में है जो लंबे समय तक ईंधन दक्षता को बढ़ावा दे सकें। इंजन के उन्नयन से, वायुगतिकीय विशेषताओं को बढ़ाकर, और हल्की सामग्री का उपयोग करके, विमान कम कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करते हैं।
विंगलेट्स:
विंगलेट्स एक छोटा उपकरण है जो पंखों की युक्तियों से जुड़ा होता है, जिसका उपयोग विंग टिप के प्रवाह के माध्यम से अतिरिक्त पुश बनाकर विंग की वायुगतिकीय दक्षता में सुधार के लिए किया जाता है। उनके पास हवाई जहाज के प्रदर्शन को 10% से 15% तक बढ़ाने की क्षमता है। आने वाली हवा के लिए एक मामूली कोण पर रखा गया एक विंग-लेट और एक घूमती हुई धारा से घिरा हुआ विंग-लेट पर "लिफ्ट" बनाता है, जो आंतरिक रूप से विंग के साथ और आगे की ओर समन्वित होता है। अंत में, वे ड्रैग को कम करके उत्सर्जन को 6% तक कम कर सकते हैं।
ब्लेंडेड विंग एयरक्राफ्ट में ईंधन की खपत कम क्यों होती है?
बोइंग ब्लेंडेड विंग बोर्ड (बीडब्ल्यूबी) एक व्यापक धड़ के साथ उच्च पहलू-अनुपात वाले पंखों के साथ संयुक्त रूप से वायुगतिकीय रूप से अधिक कुशल है क्योंकि पूरा विमान पीढ़ी को उठाने में योगदान देता है और इसमें सतह का क्षेत्रफल कम होता है। यह कम ड्रैग को प्रेरित करता है और कम विंग लोडिंग के कारण वजन कम करता है।
सुपर-क्षेत्रीय 110-130 स्थिति के लिए, Dzyne Technologies मिश्रित विंग बॉडी की मोटाई को कम करती है, आमतौर पर एक पतले शरीर के प्रतिस्थापन के लिए बहुत मोटी और बड़े विमान के लिए अधिक उपयुक्त, हवाई जहाज को विंग-रूट्स में रखकर, विमान ईंधन को सक्षम करता है खपत में 20 फीसदी की कमी लाना।
लचीला नेविगेशन सिस्टम
अधिक वास्तविक समय उन्नयन के साथ वर्तमान हवाई जहाज नेविगेशन प्रणाली को प्रतिस्थापित करके, अनुकूल मौसम के प्रदर्शन में सुधार करते हुए और विभिन्न अध्ययनों के अनुसार, एक लचीली नेविगेशन प्रणाली को नियोजित करते हुए विमान प्रतिकूल मौसम की परिस्थितियों जैसे तूफान, तेज हवा और अन्य खतरनाक स्थिति का सामना कर सकता है। प्रति उड़ान लगभग 1.4 टन CO2 बचा सकता है।
सतत चढ़ाई संचालन | निरंतर वंश संचालन
काम करने की रणनीति में निरंतर चढ़ाई और वंश संचालन (सीसीओ और सीडीओ) शामिल हैं, हवाई जहाज को एक लचीले और इष्टतम उड़ान मार्ग का पालन करने की अनुमति देते हैं जो महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और लागत लाभ प्रदान करता है। इनमें विमान ईंधन की कम खपत, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, शोर और ईंधन खर्च शामिल हैं, ये सभी मानव कल्याण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं।
डबल डी8 क्या है?
डबल डी8
2008 में, ऑरोरा फ़्लाइट साइंस, MIT, और प्रैट एंड व्हिटनी ने NASA-N+8 की एक परियोजना में DoubleD3 (पंखों के नीचे इंजन नहीं है) के रूप में हकदार वाणिज्यिक विमानों के लिए एक डिज़ाइन अवधारणा पर काम करने की बात कही है। इस अवधारणा में, डिजाइनरों ने विमान के शरीर के शीर्ष पर इंजन को पूंछ की ओर रखने के लिए चुना है।
यह संशोधन 66 वर्षों में उत्सर्जन को 20% तक कम करके ड्रैग को कम करता है और ईंधन दक्षता में सुधार करता है। यह यात्री जेट की तुलना में 37% कम ईंधन का उपयोग करेगा, सामुदायिक शोर को 50% तक कम करेगा, और लैंडिंग और टेक-ऑफ चक्र के दौरान नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन को 87% तक कम करेगा।
पिछले लेखों में विमान ईंधन भंडारण प्रणालियों के बारे में जानें को यहाँ से डाउनलोड कर सकते हैं।
यह भी पढ़ें:
मेरी पृष्ठभूमि एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में है, मैं वर्तमान में रक्षा और अंतरिक्ष विज्ञान उद्योग में रोबोटिक्स के अनुप्रयोग की दिशा में काम कर रहा हूं। मैं निरंतर सीखता रहता हूं और रचनात्मक कलाओं के प्रति मेरा जुनून मुझे नई इंजीनियरिंग अवधारणाओं को डिजाइन करने की ओर झुकाए रखता है।
भविष्य में लगभग सभी मानवीय क्रियाओं का स्थान रोबोट ले लेंगे, मैं अपने पाठकों के लिए इस विषय के मूलभूत पहलुओं को आसान लेकिन जानकारीपूर्ण तरीके से लाना चाहता हूँ। मैं एयरोस्पेस उद्योग में प्रगति के साथ-साथ अपडेट रहना भी पसंद करता हूं।