पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से मुक्त होकर आकाश में उड़ते हुए एक रॉकेट की कल्पना कीजिए। यह बल विशाल वस्तुओं को अंतरिक्ष में धकेलता है।लेकिन धक्का कहाँ से आता है?यह वायु प्रतिरोध और वाहन के स्वयं के वजन को कैसे दूर करता है? यह लेख मूल सिद्धांतों से इंजन डिजाइन तक जोर के मूल सिद्धांतों की खोज करता है,एयरोस्पेस प्रणोदन प्रणालियों के मूल रहस्यों का खुलासा.

धक्का वह बल है जो हवा में विमान को चलाता है। चाहे विमान के प्रतिरोध को दूर करने के लिए हो या रॉकेट के वजन का मुकाबला करने के लिए, धक्का उड़ान को संभव बनाता है। एक इंजन द्वारा उत्पन्न,धक्का विभिन्न प्रणोदन प्रणालियों के माध्यम से उत्पन्न होता है.

धक्का एक यांत्रिक बल है जो गतिशील गैस द्रव्यमान की प्रतिक्रिया बल के माध्यम से उत्पन्न होता है। यह कार्यशील द्रव पदार्थ प्रणोदन प्रणाली के साथ शारीरिक रूप से बातचीत करता है,न्यूटन के तीसरे नियम (क्रिया और प्रतिक्रिया) का प्रदर्शनएक वेक्टर मात्रा के रूप में, जोर दोनों परिमाण और दिशा है। इंजन गैस पर काम करता है, विपरीत दिशा में जोर उत्पन्न करते हुए इसे पीछे की ओर तेज करता है।जोर की परिमाण तेज गैस मात्रा और इंजन के माध्यम से इसके वेग परिवर्तन पर निर्भर करता है.

न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार बल (F) किसी वस्तु के गति के परिवर्तन की समय दर के बराबर है। गति द्रव्यमान (m) और वेग (V) का गुणनफल है। समय t1 और t2 के बीच,बल को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

निरंतर द्रव्यमान और परिवर्तित वेग के साथ, यह परिचित समीकरण के लिए सरलीकृत होता हैः

जबकि ठोस पदार्थों के लिए द्रव्यमान का पता लगाना सरल है, तरल पदार्थों (तरल पदार्थों या गैसों) के लिए अलग-अलग मापदंडों की आवश्यकता होती है।द्रव्यमान प्रवाह दर निर्णायक हो जाती है (किग्रा/सेकंड)यह घनत्व (ρ) को वेग (V) और क्षेत्र (A) से गुणा करने के बराबर है। वायुगतिकीविदों ने इसे ṁ (m-dot) के रूप में दर्शाया हैः

डॉट नोटेशन समय व्युत्पन्न (डी/डीटी) का प्रतिनिधित्व करता है, जिससे ṁ द्रव्यमान की बजाय द्रव्यमान प्रवाह दर है। चूंकि द्रव्यमान प्रवाह दर पहले से ही समय निर्भरता को शामिल करती है,हम एक प्रणोदन उपकरण पर गति परिवर्तन को द्रव्यमान प्रवाह दर परिवर्तन के रूप में व्यक्त कर सकते हैं गति से गुणा. आउटपुट को स्टेशन "ई" और फ्री स्ट्रीम को स्टेशन "0" के रूप में लेबल करनाः

जब आउटपुट दबाव (पीई) मुक्त प्रवाह दबाव (पी0) से भिन्न होता है, तो हमें दबाव क्षेत्र प्रभाव के लिए एक अतिरिक्त शब्द शामिल करना चाहिए। पूर्ण सामान्य जोर समीकरण बन जाता हैः

आम तौर पर, दबाव क्षेत्र की अवधि ṁV घटकों की तुलना में छोटी रहती है।

जोर समीकरण उच्च जोर उत्पन्न करने के लिए दो प्राथमिक तरीकों का खुलासा करता है। पहला इंजन प्रवाह दर (ṁ) को अधिकतम करता है,जहां गति में मामूली वृद्धि भी पर्याप्त जोर पैदा करती है, प्रोपेलर विमान और उच्च बाईपास टर्बोफैन इंजन के पीछे का सिद्धांतदूसरा दृष्टिकोण इनपुट वेग के सापेक्ष बाहर निकलने की गति को अधिकतम करने पर केंद्रित है, जैसा कि टर्बोजेट, पोस्टबर्न इंजन और रॉकेट में देखा गया है।प्रत्येक पद्धति में चरम गति सीमाओं पर विभिन्न दक्षता व्यापार शामिल हैं.

गैस टरबाइन इंजनों के लिए नोजल के साथ, जो आउटपुट और मुक्त प्रवाह के दबावों को बराबर करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, सामान्य समीकरण दबाव शब्द को समाप्त करके सरलीकृत होता हैः

पहला शब्द कुल जोर का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि दूसरा राम रेग बन जाता है। चूंकि आउटपुट और इनलेट द्रव्यमान प्रवाह दर लगभग समान हैं, इसलिए हम इंजन वायु प्रवाह (ṁ) एंग और विशिष्ट जोर (एफएस) को परिभाषित कर सकते हैंः

रॉकेट इंजन, जो अपने स्वयं के ऑक्सीडायज़र ले जाते हैं, अलग तरीके से सरल करते हैंः

रॉकेट प्रदर्शन अक्सर विशिष्ट आवेग (आईएसपी) का उपयोग करता है, जो द्रव्यमान प्रवाह निर्भरता को समाप्त करता हैः

जहाँ Veq समकक्ष वेग है (नोजल के बाहर निकलने का वेग प्लस दबाव शब्द) और g0 गुरुत्वाकर्षण त्वरण है।

रॉकेट और जेट इंजन दोनों के लिए, नोजल दो महत्वपूर्ण कार्य करते हैंः दिए गए दबाव/तापमान स्थितियों के लिए निकास वेग निर्धारित करना और गले के अड़चन के माध्यम से द्रव्यमान प्रवाह दर स्थापित करना। इस प्रकार,नोजल डिजाइन मूल रूप से प्रणोदन प्रणाली के जोर को निर्धारित करता है.

धक्का उत्पादन गैसों को तेज करने के लिए ऊर्जा रूपांतरण पर निर्भर करता है, आमतौर पर ईंधन के दहन के माध्यम से। जबकि विभिन्न प्रणोदन प्रणाली (प्रोपेलर, जेट, रामजेट, रॉकेट) धक्का अलग-अलग रूप से उत्पन्न करती हैं।,सभी इन बुनियादी भौतिक सिद्धांतों का पालन करते हैं।