Что такое полезная нагрузка самолета
Полезная нагрузка
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]
СОДЕРЖАНИЕ
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.
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.
Примеры [ править ]
Примеры полезной нагрузки:
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 ]
Полезная нагрузка
Поле́зная нагру́зка — термин, который применяется во многих областях науки и техники.
Часто вводится параметр «эффективности», как отношение «веса» полезной нагрузки к полному «весу» системы. При этом «вес» может измеряться как в килограммах/тоннах, так и битах (при передаче пакетов по сети), или минутах/часах (при расчёте эффективности процессорного времени), или в других единицах.
Примеры областей использования термина
В грузо-, пассажиро-доставке и перевозке. При расчёте транспортируемого веса обычно выделяют: конструкцию и полезную нагрузку. Иногда отдельно выделяют топливо, особенно в авиации, космонавтике (в наземном транспорте топливо выделяют реже).
В качестве «полезной нагрузки» могут выступать люди, грузы, вооружение, оборудование для проведения исследований и т. п. (например, оборудование для аэрофотосъёмки, или оборудование для измерения параметров полёта при тестировании новых транспортных средств).
В качестве транспортного средства (средства доставки, перевозки, транспортировки) могут выступать:
В программировании, вычислительной технике и информатике:
В строительстве и архитектуре:
В электронике и электротехнике:
Полезная нагрузка космического аппарата
Наиболее часто термин «полезная нагрузка» применяется при описании космических аппаратов. При этом в качестве полезной нагрузки выступают спутники, космические корабли (с грузами, либо с космонавтами) и т. д.
Необходимо учитывать, что «вес, выводимый на орбиту» (например, спутник связи) и «вес, доставляемый к МКС» — это разные вещи. Ведь при доставке к МКС необходимо доставить на орбиту собственную двигательную установку космического корабля (вместе с топливом для неё), систему управления, сам корпус космического корабля и т. д. Так, например, масса КК «Союз» составляет чуть больше 7 тонн, но до МКС «долетает» обычно всего 2,5 тонны груза из выведенных на орбиту 7 тонн.
Поэтому, в зависимости от типа космических аппаратов, существует два толкования этого термина: ПН космический аппаратов и ПН ракет-носителей. Используя пример с КК «Союз», ПН «Союза» составляет 2,5 тонны, в то время как ПН ракеты-носителя — 7 тонн.
Что такое полезная нагрузка самолета
9.2. Уравнение существования самолета
Связь взлетной массы самолета с требованиями ТЗ схематично представлена на рис. 9.1.
Полную взлетную массу самолета можно выразить в виде
Здесь (на примере пассажирского самолета):
| mп.н | масса полезной (комерческой) нагрузки (пассажиров, их багажа, грузов и почты), которую самолет доставляет в место назначения; |
| mсн | масса снаряжения и оборудования , которое обеспечивает определенные условия комфорта полезной нагрузки на борту. Масса снаряжения составляет не только оборудование (кресла, кухни и питание, системы кондиционирования и т.д.), но и масса экипажа и летно-подъемного состава (бортпроводников), которые обслуживают пассажиров. Следует отметить, что mсн существенно зависит от заданных ТЗ условий эксплуатации и применения. |
| mо.у | масса оборудования управления , которое обеспечивает эксплуатацию самолета в заданных условиях (пилотажно-навигационное оборудование, система самолетовождения и энергетическое оборудование для работы всех систем). Состав и масса оборудования управления также существенно зависят от условий эксплуатации и применения самолета, состава и возможностей наземного оборудования, обеспечивающего навигацию в районе аэропорта назначения и по всей трассе полета; |
| mc.у | масса силовой установки (двигателя, топливных систем), обеспечивающей необходимую скорость полета для доставки полезной нагрузки за время Т на расстояние L; |
| mT | масса топлива на борту ; |
| mK | масса конструкции самолета (фюзеляжа, крыла, оперения, шасси, системы управления рулями и элеронами). |
Конструкция самолета является основным компонентом, объединяющим все системы в единый комплекс, определяющий облик самолета.
Характерные массы самолета показаны на рис. 9.2.
Как мы уже отмечали, для придания самолету каких-либо свойств (качеств), необходимых для выполнения ТЗ, следует затратить («вложить» в самолет) некоторую массу. Записанное для m0 уравнение фактически отражает связь взлетной массы самолета с его ЛТХ, эксплуатационными и производственными характеристиками, поэтому его называют уравнением существования самолета ( уравнением весового баланса ).
Действительно, крыло с определенными параметрами, масса которого входит составляющей в массу конструкции, обеспечивает создание подъемной силы Y. Если во всем диапазоне потребных ЛТХ удовлетворяется соотношение (баланс сил) Y = n э mg между подъемной силой и инерционной силой (силой тяжести проектируемого самолета n э mg с учетом эксплуатационной перегрузки n э ), то самолет способен выполнить основные требования ТЗ по летно-техническим характеристикам.
Следует отметить, что практически все входящие в уравнение существования массы зависят от взлетной массы самолета m0. Так, существует весьма сильная и сложная зависимость между mк и m0. Чем больше взлетная масса самолета, тем, очевидно, придется затратить больше материала для обеспечения прочности и жесткости его конструкции, т. е. утяжелить ее, и, соответственно, утяжеляя конструкцию, мы увеличиваем взлетную массу самолета.
Таким образом, уравнение существования невозможно решить относительно m0 в явном (конечном) виде. В практике проектирования определение m0 ведется методом последовательных приближений с использованием относительных масс :
В этом случае уравнение существования записывается в виде
При заданных в ТЗ mп.н, mсн, mо.у, т. е. при известном составе оборудования, обеспечивающего комфорт пассажиров на борту и эксплуатацию самолета в заданных условиях, в первом приближении массу самолета можно определить как
то m0 объемно-весовой компоновки , когда на основе выбранных при аэродинамической компоновке формах и размерах самолета с учетом необходимого эксплуатационного разбега центровок определяются объемы и взаимное расположение отсеков для размещения полезной нагрузки и всех систем самолета.
В заключение отметим, что инженер любой специализации, работающий в авиакосмической промышленности, всегда должен стремиться к поиску решений, обеспечивающих минимально возможную массу изделия, агрегата, узла, детали.
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.
СОДЕРЖАНИЕ
Соотношение дальности и полезной нагрузки
Существует естественный компромисс между полезной нагрузкой и дальностью полета самолета. Диаграмма диапазона полезной нагрузки (также известная как «диаграмма изгиба») иллюстрирует компромисс.
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 соотношения подъемной силы и лобового сопротивления 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.
Примеры
Примеры полезной нагрузки:
Структурная емкость
Для самолетов 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
Полезная нагрузка
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]
СОДЕРЖАНИЕ
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.
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 соотношения подъемной силы и лобового сопротивления 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.
Примеры [ править ]
Примеры полезной нагрузки:
Структурная способность [ править ]
Для самолетов 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.