WikiDer > Отношение тяги к массе

Отношение тяги к массе это безразмерный соотношение толчок к вес из ракета, реактивный двигатель, пропеллер двигатель, или транспортное средство, приводимое в движение таким двигателем, который является индикатором производительности двигателя или транспортного средства.

Мгновенная удельная тяговооруженность транспортного средства постоянно изменяется во время работы из-за прогрессирующего расхода топлива или пропеллент а в некоторых случаях градиент силы тяжести. Отношение тяги к весу на основе начальной тяги и веса часто публикуется и используется в качестве добродетель для количественного сравнения исходных характеристик автомобиля.

Расчет

Удельную тягу можно рассчитать путем деления тяги (в единицах СИ - в ньютоны) массой (в ньютонах) двигателя или транспортного средства и является безразмерной величиной. Обратите внимание, что тягу также можно измерить в фунт-сила (фунт-сила) при условии, что вес измеряется в фунтах (фунтах); деление этих двух величин по-прежнему дает численно правильное соотношение тяги к весу. Для достоверного сравнения начального отношения тяги к массе двух или более двигателей или транспортных средств тяга должна быть измерена в контролируемых условиях.

Самолет

Удельная тяга и нагрузка на крыло являются двумя наиболее важными параметрами при определении летно-технических характеристик самолета.^[1] Например, удельная тяговооруженность боевой самолет является хорошим показателем маневренности самолета.^[2]

Отношение тяги к массе постоянно меняется во время полета. Тяга меняется в зависимости от настройки дроссельной заслонки, скорость полета, высота и температура воздуха. Вес зависит от расхода топлива и полезной нагрузки. Для самолетов указанная удельная тяга часто представляет собой максимальную статическую тягу на уровне моря, деленную на максимальная взлетная масса.^[3] Самолет с относительной тягой к массе более 1: 1 может подниматься по вертикали и поддерживать воздушную скорость до тех пор, пока летно-технические характеристики не уменьшатся на большей высоте.^[4]

В крейсерском полете отношение тяги к массе самолета является обратной величиной. подъемная сила и лобовое сопротивление потому что тяга противоположна тянуть, а вес противоположен подъемной силе.^[5] Самолет может взлетать, даже если тяга меньше его веса: если отношение подъемной силы к аэродинамическому сопротивлению больше 1, отношение тяги к весу может быть меньше 1, т. Е. Для отрыва самолета от земли требуется меньшая тяга, чем вес самолета.

${ displaystyle left ({ frac {T} {W}} right) _ { text {круиз}} = left ({ frac {D} {L}} right) _ { text {круиз }} = { frac {1} { left ({ frac {L} {D}} right) _ { text {круиз}}}}}$

Винтовые самолеты

Для винтовых самолетов соотношение тяги к массе можно рассчитать следующим образом:^[6]

${ displaystyle { frac {T} {W}} = { frac {550 eta _ {p}} {V}} { frac { text {hp}} { text {W}}}}$

где ${ displaystyle eta _ {p} ;}$ является тяговая эффективность (обычно 0,8), ${ displaystyle hp ;}$ двигатель мощность на валу, и ${ Displaystyle V ;}$является истинная воздушная скорость в футах в секунду.

Ракеты

Тяговооруженность ракетного аппарата vs удельный импульс для различных топливных технологий

Отношение тяги к массе ракеты или ракетного транспортного средства является показателем ее ускорения, выраженного в единицах ускорения свободного падения g.^[7]

Ракеты и ракетные двигатели работают в широком диапазоне гравитационных сред, включая невесомый Окружающая среда. Отношение тяги к весу обычно рассчитывается исходя из начальной полной массы на уровне моря на земле.^[8] и иногда его называют Отношение тяги к массе земли.^[9] Отношение тяги к земной массе ракеты или ракетного транспортного средства является показателем его ускорения, выраженного в единицах ускорения свободного падения Земли, g₀.^[7]

Отношение тяги к массе ракеты меняется по мере сгорания топлива. Если тяга постоянна, то максимальное передаточное число (максимальное ускорение транспортного средства) достигается непосредственно перед тем, как топливо полностью израсходуется. Каждая ракета имеет характеристическую кривую тяги к весу или кривую ускорения, а не просто скалярную величину.

Отношение тяги к массе двигателя превышает тягу всей ракеты-носителя, но, тем не менее, полезно, потому что оно определяет максимальное ускорение, которое любое транспортное средство, использующее этот двигатель, теоретически может достичь с минимальным количеством топлива и прикрепленной конструкции.

Для взлета с поверхности Земля используя тягу и нет аэродинамический подъемник, удельная тяга для всей машины должна быть больше, чем один. В целом, удельная тяга численно равна перегрузка что может произвести автомобиль.^[7] Взлет может произойти, когда автомобиль перегрузка превышает местную силу тяжести (выражается как кратное g₀).

Отношение тяги к массе ракет обычно значительно превышает воздушно-реактивные двигатели потому что сравнительно большая плотность ракетного топлива устраняет необходимость в большом количестве конструкционных материалов для его повышения давления.

На удельную тягу влияют многие факторы. Мгновенное значение обычно изменяется во время полета в зависимости от изменения тяги в зависимости от скорости и высоты, а также веса из-за оставшегося топлива и массы полезного груза. К основным факторам относится попутный воздух. температура, давление, плотность, и состав. В зависимости от рассматриваемого двигателя или транспортного средства на фактическую производительность часто влияют плавучесть и местные напряженность гравитационного поля.

Примеры

В русский-сделанный РД-180 ракетный двигатель (который приводит в действие Локхид МартинС Атлас V) развивает тягу на уровне моря 3820 кН и имеет сухую массу 5 307 кг.^{[нужна цитата]} Используя силу гравитационного поля поверхности Земли, равную 9,807 м / с², соотношение тяги к массе на уровне моря рассчитывается следующим образом: (1 кН = 1000 Н = 1000 кг⋅м / с²)

${ displaystyle { frac {T} {W}} = { frac {3,820 mathrm {kN}} {(5,307 mathrm {кг}) (9.807 mathrm {м / с ^ {2}} )}} = 0,07340 { frac { mathrm {kN}} { mathrm {N}}} = 73,40 { frac { mathrm {N}} { mathrm {N}}} = 73,40}$

Самолет

Реактивные и ракетные двигатели

Самолет истребитель

• Таблица для реактивных и ракетных двигателей: реактивная тяга на уровне моря
• Плотность топлива, использованная в расчетах: 0,803 кг / л.
• Число в скобках - это количество двигателей.
• Для таблицы показателей отношение T / W рассчитывается путем деления тяги на произведение веса самолета, заправленного топливом, и ускорения свободного падения.
• Двигателями F-15K являются двигатели Pratt & Whitney.
• Масса пустого МиГ-29К является приблизительной.
• Мощность двигателя JF-17 - РД-93.
• JF-17 в паре с его двигателем WS-13, и если этот двигатель получит обещанные 18 969 фунтов, то отношение T / W станет 1,10
• Вес пустого и заправленного J-10 является приблизительным.
• Мощность двигателя J-10 - АЛ-31ФН.
• J-10 в паре с его двигателем WS-10A, и если этот двигатель получит обещанные 132 кН (29 674 фунт-силы), то отношение T / W станет 1,08.

Смотрите также

• Соотношение мощности и веса
• Фактор безопасности

использованная литература

• Джон П. Филдинг. Введение в конструкцию самолетов, Издательство Кембриджского университета, ISBN 978-0-521-65722-8
• Дэниел П. Реймер (1989). Дизайн самолета: концептуальный подход, Американский институт аэронавтики и астронавтики, Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 0-930403-51-7
• Джордж П. Саттон и Оскар Библарц. Элементы силовой установки ракеты, Wiley, ISBN 978-0-471-32642-7

Заметки

внешние ссылки

• Веб-страница НАСА с обзором и пояснительной схемой отношения тяги к массе самолета