मिकोयान MiG-29 विमान भारतीय वायु सेना और भारतीय नौसेना के अग्रिम पंक्ति में लंबे समय से उड़ान भर रहे हैं। हाल ही में, इस विमान के OBOGS (ऑन-बोर्ड ऑक्सीजन जनरेशन सिस्टम) के असंतोषजनक प्रदर्शन ने इसके संचालन में एक तकनीकी चुनौती पैदा कर दी थी। ऑक्सीजन संवर्धन के क्षेत्र में NCL के काम के कारण, यहां की एक अनुसंधान टीम को इस चुनौती का समाधान करने के लिए चुना गया। न केवल समस्या का समाधान किया गया, बल्कि इस कार्य ने और भी रोमांचक संभावनाओं के द्वार खोल दिए।

ऊंचाई पर ऑक्सीजन की आपूर्ति

फाइटर विमान अक्सर बहुत ऊंची ऊंचाईयों पर उड़ान भरते हैं, लगभग 50,000-60,000 फीट तक। ऐसी ऊंचाई पर ऑक्सीजन का स्तर और वातावरण का दबाव दोनों ही कम होता है। इसलिए, पायलटों को निरंतर ऑक्सीजन की आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए ऑन-बोर्ड ऑक्सीजन जनरेशन सिस्टम (OBOGS) का उपयोग किया जाता है। विमान के इंजन से संपीड़ित हवा OBOGS यूनिट में भेजी जाती है, जिसमें ज़ियोलाइट नामक एक विशेष प्रकार के आणविक छलनी (molecular sieve) सामग्री होती है, जो एक्स्ट्रूडेट या दानेदार (granule) रूप में होती है। ये ज़ियोलाइट्स हवा से नाइट्रोजन को चुनींदा रूप से अवशोषित (adsorb) कर शुद्ध ऑक्सीजन (>90% शुद्धता) छोड़ती हैं, जो पायलटों को श्वास गैस के रूप में उच्च ऊंचाई पर उपलब्ध कराई जाती है। क्योंकि इंजन से आने वाली हवा संपीड़ित होती है, इसलिए प्रेशर स्विंग एड्सॉर्प्शन (Pressure Swing Adsorption) तकनीक का उपयोग होता है।

सामना की गई चुनौतियां और प्रयुक्त तकनीक

एक OBOGS यूनिट में लगभग 4-5 किलोग्राम ज़ियोलाइट्स होती हैं। ज़ियोलाइट्स समय के साथ हवा में मौजूद नमी के संपर्क में आने पर अपनी कार्यक्षमता खोने लगती हैं और घिस जाती हैं। इसलिए इन्हें पुनर्जीवित (rejuvenate) करना आवश्यक होता है। शुरुआत में, NCL में अनुकूलित पुनर्जीवन प्रक्रिया द्वारा एक OBOGS से 5 किलोग्राम ज़ियोलाइट्स को पुनर्जीवित किया गया। पुनर्जीवन के बाद OBOGS की ऑक्सीजन संवर्धन क्षमता 30% से बढ़कर 85% हो गई।

इस सुधार की पुष्टि नासिक के पास भारतीय वायु सेना के ग्राउंड स्टेशन पर की गई। पुनर्जीवन प्रक्रिया को बाद में लगभग 65 किलोग्राम ज़ियोलाइट्स के बड़े पैमाने पर लागू किया गया। तब से कई MiG-29 विमान सफलतापूर्वक पुनर्जीवित ज़ियोलाइट्स का उपयोग कर उड़ान भर चुके हैं।

NCL ने ज़ियोलाइट्स के दानेदार रूप में ऑक्सीजन संवर्धन के लिए अपनी स्वयं की संपूर्ण प्रक्रिया विकसित की है। NCL के 5 किलोग्राम के ज़ियोलाइट नमूने को MiG-29 के OBOGS यूनिट में परीक्षण किया गया, जिससे 93% शुद्ध ऑक्सीजन के साथ सफल ग्राउंड ट्रायल हुआ। MiG-29 विमान में NCL ज़ियोलाइट्स को शामिल करने के लिए कई आंतरिक अनुमोदन आवश्यक होंगे, जिनकी प्रक्रिया जल्द शुरू होगी।

ज़ियोलाइट पुनर्जीवन के बाद विमान की क्षमता

वायु सेना के अधिकारियों द्वारा प्रदान किए गए डेटा के अनुसार, अब तक NCL द्वारा आपूर्ति किए गए पुनर्जीवित ज़ियोलाइट्स का उपयोग करते हुए 12 BKDU-130 यूनिट्स को सफलतापूर्वक पुनर्प्राप्त किया गया है। पुनर्जीवन के बाद ये यूनिट्स 160 घंटे तक उड़ान भर चुकी हैं। एयर CMDE, अशुतोष वैद्य ने कहा, "इनमें से किसी भी यूनिट को वापस नहीं लेना पड़ा, जो NCL द्वारा अपनाई गई वैज्ञानिक प्रक्रिया की प्रभावशीलता का प्रमाण है।" भारतीय नौसेना के विमान भी इसी प्रक्रिया से पुनर्जीवित किए गए। 5 विमान 41,000 फीट की ऊंचाई तक उड़ान भर चुके हैं, जिनमें 23 किलोग्राम ज़ियोलाइट का पुनर्जीवन किया गया है (5 फरवरी 2024 तक)। नौसेना अधिकारियों के विश्लेषण से पता चला कि ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में कोई कमी नहीं आई, जो डिज़ाइन मान 25 किलोपास्कल से शुरू होकर खराब ऑक्सीजन संवर्धन के कारण 15 किलोपास्कल हो गया था।

NCL अनुसंधान टीम

CSIR-NCL के निदेशक डॉ. अशिष लेले ने अप्रैल 2023 में भारतीय वायु सेना और नौसेना के अनुरोध पर इस परियोजना की शुरुआत की। कैटालिसिस डिवीजन के मुख्य वैज्ञानिक डॉ. विजय बोकड़े ने इस परियोजना का नेतृत्व किया और निरंतर कार्य की निगरानी की। उन्होंने सभी परीक्षणों और ट्रायल के लिए वायु सेना और नौसेना अधिकारियों के साथ निकटता से काम किया। अन्य टीम सदस्यों में डॉ. प्रशांत निफाडकर और शोध छात्र शामिल थे। डॉ. बोकड़े ने याद करते हुए कहा, "ज़ियोलाइट पुनर्जीवन के बाद विमान की उड़ान देखना गर्व और उत्साह का क्षण था।" उन्होंने आगे कहा कि NCL में निर्मित देशी ज़ियोलाइट्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन और विमान के OBOGS यूनिट में स्थापना से आने वाले वर्षों में सुचारू संचालन सुनिश्चित होगा। भारतीय वायु सेना और नौसेना ने डॉ. लेले को प्रशंसा पत्र भेजकर NCL के प्रयासों की सराहना की। डॉ. बोकड़े और उनकी टीम के अथक प्रयासों की भी अधिकारियों ने प्रशंसा की। यह NCL की देशी अनुसंधान को तकनीकी चुनौतियों से निपटने के लिए सफलतापूर्वक लागू करने की एक और मिसाल है।

​"एनसीएल द्वारा बिना शर्त सहयोग के साथ, ज़ियोलाइट पुनरुद्धार एक बड़ी सफलता की कहानी रहा है। अब तक किसी भी पुनर्प्राप्त इकाई को सेवा से नहीं हटाया गया है, जो एनसीएल द्वारा अपनाई गई वैज्ञानिक पद्धति और प्रक्रिया की प्रभावशीलता का प्रमाण है।"​ – अशुतोष वैद्य, एयर कमोडोर, एओसी