 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( январь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
 | Эта статья, возможно, содержит оригинальные исследования . ( Январь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Полезная нагрузка - это грузоподъемность самолета или ракеты-носителя , обычно измеряемая по весу. В зависимости от характера полета или миссии полезная нагрузка транспортного средства может включать груз , пассажиров , летный экипаж , боеприпасы , научные приборы или эксперименты или другое оборудование. Дополнительное топливо, если оно есть, также считается частью полезной нагрузки.
В коммерческом контексте (например, авиакомпания или авиаперевозчик ) полезная нагрузка может относиться только к грузам, приносящим доход, или к платящим пассажирам. [1] Полезная нагрузка от боеприпасов осуществляется с помощью боевых самолетов иногда альтернативно называют самолета warload .
Для ракеты полезной нагрузкой может быть спутник , космический зонд или космический корабль, перевозящий людей, животных или груз. Для баллистической ракеты полезной нагрузкой является одна или несколько боеголовок и связанные с ними системы; их общий вес называется забрасываемым весом .
Отношение полезной нагрузки к общему взлетному весу воздушного или космического корабля известно как « доля полезной нагрузки ». Когда вес полезной нагрузки и топлива рассматриваются вместе, это известно как « доля полезной нагрузки ». В космических кораблях обычно используется «массовая доля», которая представляет собой отношение полезной нагрузки ко всему остальному, включая конструкцию ракеты. [2]
Взаимосвязь дальности и полезной нагрузки [ править ]
Существует естественный компромисс между полезной нагрузкой и дальностью полета самолета. Диаграмма диапазона полезной нагрузки (также известная как «диаграмма изгиба») иллюстрирует компромисс.
Верхняя горизонтальная линия представляет максимальную полезную нагрузку. Конструктивно он ограничен максимальной массой самолета без топлива (MZFW). Максимальная полезная нагрузка - это разница между максимальной массой без топлива и эксплуатационной массой пустого (OEW). Перемещение слева направо по линии показывает постоянную максимальную полезную нагрузку по мере увеличения дальности. Для большей дальности необходимо добавить больше топлива.
Вертикальная линия представляет собой диапазон, при котором совокупная масса самолета, максимальная полезная нагрузка и необходимое топливо достигают максимальной взлетной массы (MTOW) самолета. Если дальность полета превышает эту точку, полезная нагрузка должна быть принесена в жертву топливу.
Максимальный взлетный вес ограничен сочетанием максимальной полезной мощности двигателей и отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению крыльев. Диагональная линия после точки максимальной дальности полезной нагрузки показывает, как уменьшение полезной нагрузки позволяет увеличить запас топлива (и дальность полета) при взлете с максимальной взлетной массой.
Второй излом на кривой представляет собой точку, в которой достигается максимальный запас топлива. Полет дальше этой точки означает, что полезная нагрузка должна быть уменьшена еще больше для еще меньшего увеличения дальности. Таким образом, абсолютная дальность - это дальность, на которой самолет может лететь с максимально возможным запасом топлива, не неся никакой полезной нагрузки.
Примеры [ править ]
Примеры полезной нагрузки:
- Антонов Ан-225 Мрия : 250 000 кг
- Сатурн V :
- Полезная нагрузка на низкую околоземную орбиту 140000 кг
- Полезная нагрузка на лунную орбиту 47000 кг
- Спейс шаттл :
- Полезная нагрузка на низкую околоземную орбиту (без учета обслуживаемого орбитального аппарата массой 110000 кг) 27000 кг (53700 фунтов)
- Полезная нагрузка на геостационарную переходную орбиту (без учета обслуживаемого орбитального аппарата массой 110000 кг) 3810 кг (8390 фунтов)
- Трезубец (ракета) : забрасываемый вес 2800 кг [ указать ] [ необходима ссылка ]
- Автоматическая транспортная развязка
- Полезная нагрузка: [3] 7,667 кг 8 стоек по 2 x 0,314 м 3 и 2 x 0,414 м 3
- Конверт: каждые 1,146 м 3 перед 4 из этих 8 стоек.
- Масса груза: Сухой груз: 1,500 - 5,500 кг
- Вода: 0-840 кг
- Газ (азот, кислород, воздух, 2 газа / полет): 0 - 100 кг
- Заправочное топливо МКС: 0-860 кг (306 кг топлива, 554 кг окислителя)
- Дозаправка МКС и ракетное топливо для управления ориентацией: 0 - 4700 кг
- Общая грузоподъемность: 7,667 кг
Структурная способность [ править ]
В случае самолета вес топлива в крыльевых баках не так существенно влияет на изгибающий момент крыла, как вес фюзеляжа. Таким образом, даже когда самолет загружен максимальной полезной нагрузкой, которую могут выдержать крылья, он все равно может нести значительное количество топлива.
Ограничения полезной нагрузки [ править ]
Пусковая и транспортная системы различаются не только грузоподъемностью, которую можно нести, но также нагрузками и другими факторами, воздействующими на полезную нагрузку. Полезный груз должен не только быть поднят к своей цели, но и безопасно прибыть в другое место на поверхности Земли или на определенную орбиту. Чтобы обеспечить это, полезная нагрузка, такая как боеголовка или спутник, предназначена для того, чтобы выдерживать определенное количество различных видов «наказаний» на пути к месту назначения. Большинство полезных нагрузок ракет размещены в обтекателе для защиты их от динамического давления, возникающего при движении с высокой скоростью в атмосфере, и для улучшения общей аэродинамики ракеты-носителя. По тем же причинам большая часть полезной нагрузки самолета размещается внутри фюзеляжа . Для негабаритного груза может потребоваться фюзеляж необычных пропорций, такой как Super Guppy .
Различные ограничения, накладываемые на систему запуска, можно условно разделить на те, которые вызывают физическое повреждение полезной нагрузки, и те, которые могут повредить ее электронный или химический состав. Примеры физических повреждений включают в себя экстремальные ускорения в течение короткого времени, вызванные атмосферными ударами или колебаниями, экстремальные ускорения в более длительных временных масштабах, вызванные ракетной тягой и гравитацией, и внезапные изменения величины или направления ускорения, вызванные тем, насколько быстро дросселируются двигатели и отключение и т. д. Электрические, химические или биологические полезные нагрузки могут быть повреждены экстремальными температурами (горячими или холодными), быстрыми изменениями температуры или давления, контактом с быстро движущимися воздушными потоками, вызывающими ионизацию, и радиационным воздействием космических лучей , ван Аллен пояс, или солнечный ветер .
См. Также [ править ]
- Тяжелая ракета-носитель
- Ракета-носитель средней грузоподъемности
- Уравнение ракеты Циолковского
Ссылки [ править ]
- ^ «Полезная нагрузка - Определите полезную нагрузку на Dictionary.com» . Dictionary.com . Архивировано 12 декабря 2013 года.
- ^ Лауниус, Роджер Д. Дженкинс, Деннис Р. 2002. Чтобы достичь высоких рубежей: история американских ракет-носителей . Univ. Пр. Кентукки. ISBN 978-0-8131-2245-8
- ^ http://esamultimedia.esa.int/docs/ATV/FS003_12_ATV_updated_launch_2008.pdf Европейское космическое агентство
Внешние ссылки [ править ]
- Шеннон Акерт (апрель 2013 г.). "Анализ дальности полезной нагрузки самолетов для финансистов" (PDF) . Монитор самолета.
- «Использование диаграмм полезной нагрузки / дальности и длины взлетного поля в характеристиках самолета для документов по планированию аэропорта» (PDF) . Коммерческие самолеты Boeing. 12 февраля 2014 г.
