इंजन की खामोशी को दूर करना: भारत का टर्बाइन ब्लेड चुनौती

भारत के रक्षा धातुकर्मीय अनुसंधान प्रयोगशाला (डीएमआरएल) ने जेट इंजन के लिए एकल-वृत्तल टरबाइन ब्लेड कास्ट करने के लिए महत्वपूर्ण प्रगति की है। यह उपलब्धि देश की वायुमंडलीय अभियांत्रिकी में बढ़ती क्षमताओं का प्रमाण है। हालांकि, इस प्रगति के बावजूद, भारत अभी भी टेक्नोलॉजी में वैश्विक नेताओं से पीछे है।

टेक्नोलॉजी में अंतर विकसित उच्च पीढ़ी के ब्लेडों के लिए आवश्यक उन्नत सामग्री विज्ञान में है। ये ब्लेड अत्यधिक तापमान को सहन कर सकते हैं और श्रेष्ठ प्रदर्शन प्रदान करते हैं। भारत की वर्तमान क्षमता के आधार पर, सिंगल-क्रिस्टल टरबाइन ब्लेड पहली और दूसरी पीढ़ी के सिंगल-क्रिस्टल एलॉय पर आधारित हैं। ये एलॉय 3 प्रतिशत के निम्न से मध्यम रेनियम सामग्री का उपयोग करते हैं। इसके विपरीत, तीसरी और चौथी पीढ़ी के एलॉय 5 से 6 प्रतिशत के उच्च रेनियम सामग्री के साथ-साथ रूटेनियम और अन्य तत्वों को शामिल करते हैं जो उच्च तापमान पर क्रीप स्ट्रेंथ और फेज स्टेबिलिटी को बढ़ाते हैं।

पांचवीं और छठी पीढ़ी के एलॉय, जैसे कि जापान की आईएचआई कॉर्पोरेशन और अमेरिका की जीई एयरोस्पेस और प्रैट एंड व्हिटनी द्वारा विकसित, रूटेनियम की घनत्व और अन्य पारदर्शी धातु रसायन विज्ञान को अधिक से अधिक अनुकूलित करते हैं। यह धातु सतह तापमान को 1,100°C से 1,200°C तक सहन करने की अनुमति देता है, भले ही आंतरिक हवा को ठंडा करने के पहले। टरबाइन एंट्री तापमान 1,600°C से 1,700°C तक पारित हो सकता है। यह सीधे तौर पर लड़ाकू विमान की प्रदर्शन में परिणामित होता है, जिसमें उच्च पीढ़ी के ब्लेडों के साथ इंजन का कोर अधिक तापमान पर चल सकता है।

उच्च टरबाइन एंट्री तापमान का सीधा संबंध अधिक थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात और पावर डेंसिटी से है। यह इंजन को वास्तव में वास्तविक तेजी से गति, चढ़ाई दर, और स्थिर विमान नियंत्रण प्रदर्शन प्रदान करने के लिए एक वास्तविक अंतर बनाता है। स्थिरता भी इसी प्रकार का है। पांचवीं और छठी पीढ़ी के माइक्रोस्ट्रक्चर विशेष रूप से विकसित किए गए हैं जो आंतरिक वृत्तल चरणों के क्रियाशीलता को सहन करने के लिए "राफ्टिंग" के साथ-साथ स्थायित्व को बढ़ावा देते हैं, जो स्थायी सेंट्रीफ्यूगल और तापमान लोडिंग के तहत कई हजारों टैक्टिकल उड़ान घंटों के दौरान होता है।

सिंगल-क्रिस्टल सुपर एलॉय की पीढ़ीगत खाई एक महत्वपूर्ण अंतर है। यह एलॉय संरचना, प्राप्त तापमान सहनशीलता, और महंगे पारदर्शी तत्वों जैसे रेनियम और रूटेनियम के समावेश पर आधारित है। भारत की वर्तमान क्षमता का आधार पहली और दूसरी पीढ़ी के एलॉय पर आधारित है। ये एलॉय 3 प्रतिशत के निम्न से मध्यम रेनियम सामग्री का उपयोग करते हैं और ब्लेड संरचना में पूरी तरह से ग्रेन बाउंड्रीज को समाप्त करते हैं। यह उच्च तापमान पर क्रीप और टरबाइन एंट्री तापमान को लगभग 1,400°C से 1,450°C तक पहुंचाने के लिए काफी कम करता है।

तीसरी और चौथी पीढ़ी के एलॉय आगे बढ़ते हैं, जो 5 से 6 प्रतिशत के उच्च रेनियम सामग्री के साथ-साथ रूटेनियम और अन्य तत्वों को शामिल करते हैं जो उच्च तापमान पर क्रीप स्ट्रेंथ और फेज स्टेबिलिटी को बढ़ाते हैं। पांचवीं और छठी पीढ़ी के एलॉय, जैसे कि जापान की आईएचआई कॉर्पोरेशन और अमेरिका की जीई एयरोस्पेस और प्रैट एंड व्हिटनी द्वारा विकसित, घनत्व के रूटेनियम के साथ-साथ अन्य पारदर्शी धातु रसायन विज्ञान को अधिक से अधिक अनुकूलित करते हैं। यह धातु सतह तापमान को 1,100°C से 1,200°C तक सहन करने की अनुमति देता है, भले ही आंतरिक हवा को ठंडा करने के पहले।

सही आकलन यह है कि कास्टिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करना चुनौती का आसान आधा है। भारत की वर्तमान क्षमता से अलग-अलग, जो अमेरिका, फ्रांस, जापान और यूके ने दशकों से सुधारा है, एलॉय रसायन विज्ञान, हीट ट्रीटमेंट और सेरामिक मोल्ड इंजीनियरिंग में कई पीढ़ीगत खाई को बंद करने के लिए स्थिर, धैर्यशील सामग्री विज्ञान निवेश की आवश्यकता है। यही वह प्रकार का अप्रत्याशित, लंबी अवधि का काम है जो अक्सर सुर्खियों में नहीं आता है, लेकिन अंततः यह निर्धारित करता है कि भारत के भविष्य के लड़ाकू इंजन वास्तविक रूप से समान थर्मोडायनामिक शर्तों पर दुनिया के सर्वश्रेष्ठ से प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।

डीआरडीओ का सिंगल-क्रिस्टल ब्लेड कार्यक्रम एक वास्तविक, कठिन प्राप्त तकनीकी उपलब्धि है। यह भारत को अभी भी एक छोटे से क्लब के सदस्यों में से एक बनाता है जो इस प्रकार के घटकों को घरेलू रूप से बनाने में सक्षम है। हालांकि, प्रोपल्शन स्वतंत्रता की यात्रा अभी भी बहुत दूर है। भारत को सामग्री विज्ञान में निवेश जारी रखना होगा और एलॉय रसायन विज्ञान, हीट ट्रीटमेंट, और सेरामिक मोल्ड इंजीनियरिंग में कई पीढ़ीगत खाई को बंद करना होगा। केवल तभी देश के भविष्य के लड़ाकू इंजन वास्तविक रूप से समान थर्मोडायनामिक शर्तों पर दुनिया के सर्वश्रेष्ठ से प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।

मुख्य बिंदु

• भारत के रक्षा धातुकर्मीय अनुसंधान प्रयोगशाला (डीएमआरएल) ने जेट इंजन के लिए एकल-वृत्तल टरबाइन ब्लेड कास्ट करने के लिए महत्वपूर्ण प्रगति की है।
• भारत अभी भी टेक्नोलॉजी में वैश्विक नेताओं से पीछे है, जो उच्च पीढ़ी के ब्लेडों के विकास में अंतर है।
• सिंगल-क्रिस्टल सुपर एलॉय की पीढ़ीगत खाई एक महत्वपूर्ण अंतर है, जो एलॉय संरचना, प्राप्त तापमान सहनशीलता, और महंगे पारदर्शी तत्वों के समावेश पर आधारित है।
• भारत को सामग्री विज्ञान में निवेश जारी रखना होगा और एलॉय रसायन विज्ञान, हीट ट्रीटमेंट, और सेरामिक मोल्ड इंजीनियरिंग में कई पीढ़ीगत खाई को बंद करना होगा।