Užitečné zatížení - Payload

Užitečné zatížení je předmět nebo entita, která je přepravována letadlem nebo nosnou raketou . Někdy se užitečné zatížení vztahuje také na nosnost letadla nebo nosné rakety, obvykle měřenou z hlediska hmotnosti. V závislosti na povaze letu nebo mise může užitečné zatížení vozidla zahrnovat náklad , cestující , letovou posádku , munici , vědecké přístroje nebo experimenty nebo jiné vybavení. Extra palivo, pokud je volitelně přepravováno, je také považováno za součást užitečného zatížení.

V komerčním kontextu (tj. Letecká společnost nebo letecký přepravce ) se užitečné zatížení může vztahovat pouze na náklad generující příjmy nebo platící cestující. Užitečný náklad munice nesený bojovým letadlem je někdy alternativně označován jako válečné zatížení letadla .

U rakety může být užitečným nákladem satelit , vesmírná sonda nebo kosmická loď přepravující lidi, zvířata nebo náklad. U balistické střely je užitečným zatížením jedna nebo více hlavic a související systémy; jejich celková hmotnost se označuje jako vrhací váha .

Zlomek užitečného zatížení k celkové hmotnosti startu letadla nebo kosmické lodi je známý jako „ zlomek užitečného zatížení “. Když se hmotnost užitečného zatížení a paliva uvažuje společně, označuje se to jako „ užitečný zlomek zatížení “. V kosmických lodích se běžně používá „hmotnostní zlomek“, což je poměr užitečného zatížení ke všemu ostatnímu, včetně struktury rakety.

Vztah rozsahu a užitečného zatížení

Payloadrange.jpg

Mezi užitečným zatížením a doletem letadla existuje přirozený kompromis . Kompenzaci ilustruje diagram rozsahu užitečného zatížení (také známý jako „graf lokte“).

Horní vodorovná čára představuje maximální užitečné zatížení. Je konstrukčně omezena maximální nulovou hmotností paliva (MZFW) letadla. Maximální užitečné zatížení je rozdíl mezi maximální hmotností nulového paliva a provozní prázdnou hmotností (OEW). Pohyb zleva doprava podél čáry ukazuje konstantní maximální užitečné zatížení, jak se rozsah zvyšuje. Pro větší dojezd je třeba přidat více paliva.

Svislá čára představuje rozsah, ve kterém kombinovaná hmotnost letadla, maximální užitečné zatížení a potřebné palivo dosáhne maximální vzletové hmotnosti (MTOW) letadla. Pokud se dojezd zvýší za tento bod, musí být užitečné zatížení obětováno za palivo.

Maximální vzletová hmotnost je omezena kombinací maximálního čistého výkonu motorů a poměru vztlak / odpor křídel. Diagonální čára za bodem při maximálním užitečném zatížení ukazuje, jak snížení užitečného zatížení umožňuje zvýšit palivo (a dojezd) při vzletu s maximální vzletovou hmotností.

Druhý zlom v křivce představuje bod, ve kterém je dosaženo maximální kapacity paliva. Létání dále než v tomto bodě znamená, že užitečné zatížení musí být dále sníženo, aby se dojezd ještě zvýšil. Absolutní rozsah je tedy rozsah, ve kterém může letadlo letět s maximálním možným množstvím paliva, aniž by uneslo jakékoli užitečné zatížení.

Příklady

Příklady kapacity užitečného zatížení:

  • Antonov An-225 Mriya : 250 000 kg
  • Saturn V :
  • Raketoplán :
    • Užitečné zatížení na nízkou oběžnou dráhu Země (nepočítaje 110 000 kg opravovaný orbiter) 27 000 kg (53 700 lb)
    • Užitečné zatížení na geostacionární přenosovou oběžnou dráhu (nepočítaje 110 000 kg obsluhovanou orbiter) 3 810 kg (8390 lb)
  • Trojzubec (střela) : vrhací hmotnost 2 800 kg
  • Automated Transfer Vehicle
    • Užitečné zatížení: 7 667 kg 8 stojanů s 2 x 0,314 m 3 a 2 x 0,414 m 3
    • Obálka: každý 1,146 m 3 před 4 z těchto 8 stojanů
    • Nákladní hmotnost: Suchý náklad: 1 500 - 5 500 kg
    • Voda: 0 - 840 kg
    • Plyn (dusík, kyslík, vzduch, 2 plyny / let): 0 - 100 kg
    • Palivo pro doplňování paliva ISS: 0 - 860 kg (306 kg paliva, 554 kg okysličovadla)
    • ISS re-boost a hnací pohon kontroly polohy: 0 - 4 700 kg
    • Celková kapacita pro naložení nákladu: 7 667 kg

Strukturální kapacita

U letadel hmotnost paliva v nádržích křídel nepřispívá tak významně k ohybovému momentu křídla, jako váha v trupu. Takže i když je letadlo naloženo maximálním užitečným zatížením, které křídla unesou, může stále nést značné množství paliva.

Omezení užitečného zatížení

Spouštěcí a přepravní systém se liší nejen užitečným zatížením, které lze přepravovat, ale také napětími a dalšími faktory, které jsou na užitečné zatížení kladeny. Užitečné zatížení musí být nejen zvednuto ke svému cíli, ale musí také bezpečně dorazit, ať už jinam na povrch Země nebo na konkrétní oběžnou dráhu. Aby to bylo zajištěno, užitečné zatížení, jako je bojová hlavice nebo satelit, je navrženo tak, aby vydrželo určité množství různých typů „trestů“ na cestě do cíle. Většina užitečných zatížení raket je vybavena kapotáží užitečného zatížení, která je chrání před dynamickým tlakem cestování vysokou rychlostí atmosférou a zlepšuje celkovou aerodynamiku nosné rakety. Většina užitečného nákladu letadla je přepravována v trupu z podobných důvodů. Mimořádně velký náklad může vyžadovat trup neobvyklých rozměrů, například Super Guppy .

Různá omezení kladená na odpalovací systém lze zhruba rozdělit na ta, která způsobují fyzické poškození užitečného zatížení, a ta, která mohou poškodit jeho elektronické nebo chemické složení. Mezi příklady fyzického poškození patří extrémní zrychlení v krátkém časovém měřítku způsobené atmosférickým nárazem nebo oscilací, extrémní zrychlení v delším časovém měřítku způsobené tahem a gravitací rakety a náhlé změny velikosti nebo směru zrychlení způsobené škrcením rychlých motorů a vypnutí, atd. elektrické, chemické nebo biologické užitečná zatížení může dojít k poškození extrémními teplotami (teplé nebo studené), rychlé změny teploty nebo tlaku, kontaktu s rychle se pohybující proudy vzduchu způsobuje ionizaci, a vystavení záření z kosmického záření je dodávka Allen pás nebo sluneční vítr .

Viz také

Reference

externí odkazy