2 सप्ताह, 130 नॉट्स और एक स्वेप्ट विंग। आइसिंग डेटा के लिए नासा के इनबोर्ड मॉडल परीक्षण अभियान के अंदर

फरवरी 2015 में, नासा के इंजीनियरों ने दो सप्ताह बिताए। उन्होंने कुछ ऐसा किया जो सुनने में आसान लगता है, लेकिन उसे बहुत सटीकता की जरूरत होती है। उन्होंने जानबूझकर एक स्वेप्ट विंग को जमा दिया। इनबोर्ड मॉडल टेस्ट अभियान, कॉमन रिसर्च मॉडल प्रोग्राम के तहत स्वेप्ट-विंग आइसिंग रिसर्च का हिस्सा था। इसका मकसद यह जानना था कि फ्लैप के खुलने के दौरान जब स्वेप्ट विंग के इनबोर्ड हिस्से पर बर्फ जमती है तो क्या होता है। यह क्षेत्र खास दिलचस्प है। वहाँ धड़, हाई-लिफ्ट डिवाइस और जटिल वायु प्रवाह मिलते हैं। जब बर्फ उस तस्वीर में शामिल हो जाती है, तो वायुगतिकी हैरान करने वाले तरीकों से बदल सकती है।

क्या आपने कभी सोचा है कि शोधकर्ता कैसे जानते हैं कि विमान के उड़ने से पहले बर्फ पंख पर क्या असर करती है? इसका जवाब है पवन सुरंगें, स्प्रे बार और सावधानी से चुने गए परीक्षण मैट्रिक्स। दो सप्ताह तक, 24 फरवरी से 6 मार्च 2015 तक, टीम ने एक इनबोर्ड विंग मॉडल को कई तरह की आइसिंग स्थितियों में रखा। ये स्थितियाँ असली उड़ान के माहौल से मिलती-जुलती थीं। कुल हवा का तापमान लगभग -23.8°C से -1.4°C के बीच रहा। गति 130 नॉट्स पर स्थिर रही। औसत वॉल्यूमेट्रिक व्यास, यानी MVD, 20 से 35 माइक्रोन के बीच रहा। तरल पानी की मात्रा, यानी LWC, 0.6 से 1.4 ग्राम प्रति घन मीटर रही। आक्रमण कोण 2.1 से 4.4 डिग्री के बीच रहा। दबाव माप के एक हिस्से में फ्लैप सेटिंग 0 से 15 डिग्री तक शामिल थी। ये वे स्थितियाँ हैं, जिनका सामना टरबाइन चालित परिवहन विमान बादलों में ठहरते या उतरते समय कर सकते हैं। उन बादलों में अत्यधिक ठंडी पानी की बूंदें होती हैं।

इस अभियान को उपयोगी बनाने वाली चीज़ परीक्षण लॉग में मौजूद विस्तार है। हर डेटा पंक्ति में सुरंग और स्प्रे के पैरामीटर होते हैं। इनमें हवा का दबाव, पानी का दबाव, स्प्रे की अवधि और स्प्रे सिस्टम के चालू होने का सटीक समय शामिल है। पहली एंट्री, रन TG2401, -8.7°C पर हुई। उस समय गति 130 नॉट्स थी, MVD 25 माइक्रोन था और LWC 1.0 ग्राम प्रति घन मीटर था। फ्लैप सेटिंग 13.6 डिग्री थी। बाद के रन ठंडी हवा में हुए। उनमें बड़ी और छोटी बूंदों का परीक्षण किया गया। पानी की मात्रा को भी समायोजित किया गया। एक रन में कुल तापमान -20°C रखा गया। वहाँ 35 माइक्रोन की बूंदें और 0.6 ग्राम प्रति घन मीटर LWC था। दूसरे रन में 20 माइक्रोन की बूंदें और थोड़ी अधिक पानी की मात्रा थी। नतीजा एक ऐसा मैट्रिक्स है। यह शोधकर्ताओं को बर्फ के आकार पर तापमान, बूंद के आकार और पानी की सघनता के प्रभावों को अलग-अलग करने में मदद करता है।

सुरंग की स्थितियों के अलावा, इस अभियान ने एक दबाव गुणांक डेटासेट भी तैयार किया। इसे RDG नंबर से व्यवस्थित किया गया है। उस डेटा में आक्रमण कोण, फ्लैप विक्षेपण और सुरंग की गति शामिल है। इससे यह समझने में मदद मिलती है कि बर्फ जमने और फ्लैप हिलने पर इनबोर्ड विंग के साथ दबाव क्षेत्र कैसे बदलता है। बर्फ के आकार की तस्वीरें और बर्फ जमने के द्रव्यमान का डेटा भी परीक्षण रिकॉर्ड के साथ हैं। इसलिए मॉडल बनाने वालों को दृश्य और मात्रात्मक दोनों तरह के बेंचमार्क मिलते हैं।

तो आधुनिक विमानन के लिए इसका क्या मतलब है? स्वेप्ट विंग पर बर्फ जमना एक जानी-पहचानी चुनौती है। यह खासकर नैकेल, स्लैट और फ्लैप पर देखा जाता है। इनबोर्ड विंग सेक्शन पर वायु प्रवाह धड़ और हाई-लिफ्ट सिस्टम से प्रभावित होता है। वहाँ बर्फ प्रवाह पृथक्करण के समय और स्टॉल व्यवहार को बदल सकती है। कॉमन रिसर्च मॉडल एक खुली और अच्छी तरह से प्रलेखित ज्यामिति देता है। यह उद्योग और शिक्षा जगत को अपने कम्प्यूटेशनल टूल्स को भौतिक परीक्षण डेटा से जाँचने की सुविधा देता है। इनबोर्ड मॉडल टेस्ट अभियान उस ढाँचे में एक अहम जोड़ है। यह सिमुलेशन मॉडल को वास्तविक दुनिया का बर्फ जमाव डेटा देता है। इससे आइसिंग भविष्यवाणी और विमान प्रमाणन विधियों में भरोसा बढ़ता है।

यह अभियान नासा के एक बड़े शोध चाप का हिस्सा है। इस चाप में हाई-स्पीड CRM, CRM-NLF और CRM-HL कॉन्फ़िगरेशन शामिल हैं। नासा विस्तृत सुरंग डेटा को बर्फ के द्रव्यमान और दबाव मापों के साथ जोड़ रहा है। ऐसा करके वह डिज़ाइनरों को विकास के शुरुआती चरण में ही आइसिंग के प्रभावों की भविष्यवाणी करने में मदद कर रहा है। इससे सुरक्षित और अधिक कुशल परिवहन विमान बनाने में भी मदद मिलती है। ज्ञात आइसिंग में उड़ान के लिए विमान प्रमाणित करने में शामिल किसी भी व्यक्ति के लिए, इनबोर्ड मॉडल डेटासेट एक मूल्यवान संदर्भ है। यह एक नक्शा है। यह इंजीनियरों को यह समझने में मदद करता है कि जब ठंड की स्थितियाँ अग्रणी किनारे को बदल देती हैं तो स्वेप्ट विंग कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।