有效载荷
有效载荷是飞机或运载火箭携带的物体。有时，有效载荷也指飞机或运载火箭能够承载的重量。根据任务的性质，载具的有效载荷可能是货物、乘客、机组人员、弹药、科学仪器或实验或其他设备。如果可以选择性携带，那额外的燃料也会被视为有效载荷的一部分，如空中加油任务。
在商业用语中（即航空公司或货运航空公司），有效载荷可能仅指产生收入的货物或付费的乘客。 [1]军用飞机携带的武器、弹药等，有时也称为飞机的武装有效载荷（warload）。
对于火箭，有效载荷可以是卫星、太空探测器或载有人类、动物或货物的航天器。对于弹道导弹，有效载荷是一个或多个弹头及相关系统；它们的总重量称为投掷重量。
有效载荷占飞机或运载火箭总升空重量的比例称为“有效载荷比”。当有效载荷和燃料的重量一起考虑时，它被称为“有用有效载荷比”。在太空飞行器中，通常使用“质量比”，即有效载荷与其他一切事物（包括火箭结构）的比率。 [2]
距离和有效载荷的关系
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上方的水平线代表最大有效载荷，它在结构上受到飞机最大零燃料重量（maximum zero-fuel weight，MZFW）的限制。最大有效载荷是最大零燃料重量与操作空重 (operational empty weight, OEW) 之差。沿线从左到右移动，显示在固定的最大有效载荷下增加距离，而想要更多航程就必须要添加更多燃料。
那条垂直线表示飞机、最大有效载荷和所需燃料的总重量达到最大起飞重量（maximum take-off weight，MTOW）的距离。如果航程超过该点，则必须牺牲有效载荷来换取燃料。
最大起飞重量受发动机最大净功率、机翼升阻比等因素限制。最大有效载荷距离点后面的对角线，显示了在以最大起飞重量起飞时，减少有效载荷与增加燃料（航程）的关系。
折线图的第二个转折点代表达到最大燃料容量的点。想要飞得比那个点更远，意味着必须进一步减少有效载荷，以换取些许的距离增加。因此，绝对航程是飞机在不携带任何有效载荷的情况下，以最多燃料可以飞行的航程，即折线与水平轴的交会点。
范例
[编辑]有效载荷容量示例：
- 安托诺夫 An-225 Mriya : 250,000 公斤
- 土星五号：
- 到近地轨道有效载荷质量140,000 公斤
- 到月球轨道有效载荷质量 47,000 公斤
- 航天飞机：
- 到近地轨道的有效载荷（不包括 110,000 kg 维修轨道器）27,000 公斤 (53,700 磅）
- 地球同步转移轨道的有效载荷（不包括 110,000 kg 轨道服务舱) 3,810 公斤 (8,390 磅）
- 三叉戟（导弹） ：2800 公斤投掷重量
- 自动运载航天器
- 有效载荷： [3] 7,667 kg 8 个机架，带 2 x 0.314 m 3和 2 x 0.414 m 3
- 容量：在 8 个机架中的前4 个，每个 1.146 m 3
- 货物质量： 1,500 - 5,500 公斤
- 水：0 – 840 公斤
- 气体（氮气、氧气、空气，2 种/飞行）：0 – 100 公斤
- 国际空间站加油推进剂：0 – 860 公斤 (306 公斤燃料，554 公斤氧化剂）
- 国际空间站再助推和姿态控制推进剂：0 - 4,700 公斤
- 总载货量：7,667 公斤
结构能力
[编辑]对于飞机而言，机翼油箱中燃料的重量对机翼弯矩的影响不如机身重量。因此，即使飞机装载了机翼可以支撑的最大有效载荷，它仍然可以携带大量燃料。
有效载荷限制
[编辑]发射运输系统在可携带有效载荷的种类上有所不同，而且在施加在有效载荷上的外力和其他条件上也有所不同。有效载荷会被抬升，并安全到达目标位置，无论是地球表面任何地方或是特定轨道上。为确保这一点，有效载荷（例如弹头或卫星）在设计就会考虑到在到达目的地的途中，将承受一定数量各种类型的“挑战”。大多数火箭有效载荷都安装在有效载荷整流罩内，以保护它们免受高速穿越大气时产生的动态压力影响，也能够提升运载火箭整体的空气动力外型。同样的，大多数飞机有效载荷也都装载在机身内部。超大货物可能需要具有不寻常尺寸的机身，例如超级彩虹鱼。
发射系统施加的各种条件，可以粗略地分为对有效载荷造成物理损坏的条件，和可能损坏其电子或化学组成的条件。物理损坏的例子包括由大气颤振或振荡，引起瞬时极高的加速度、火箭推力和重力引起较长时间的高加速度，以及发动机速度调整引起的加速度大小或方向的突然变化。电子、化学或生物有效载荷可能会因极端温度（热或冷）、温度或压力的快速变化、与快速移动的气流接触导致电离以及来自宇宙射线、范艾伦带或太阳风等辐射而损坏。
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ Payload - Define Payload at Dictionary.com. Dictionary.com. （原始内容存档于2013-12-12）.
- ^ Launius, Roger D. Jenkins, Dennis R. 2002. To Reach the High Frontier: A History of U.S. Launch Vehicles. Univ. Pr. of Kentucky. ISBN 978-0-8131-2245-8
- ^ http://esamultimedia.esa.int/docs/ATV/FS003_12_ATV_updated_launch_2008.pdf （页面存档备份，存于互联网档案馆） European Space Agency
外部链接
[编辑]- Shannon Ackert. Aircraft Payload-Range Analysis for Financiers (PDF). Aircraft Monitor. April 2013 [2021-08-13]. （原始内容 (PDF)存档于2018-09-20）.
- Using the Payload/Range and Takeoff Field Length Charts in the Airplane Characteristics for Airport Planning Documents (PDF). Boeing Commercial Airplanes. Feb 12, 2014 [2021-08-13]. （原始内容 (PDF)存档于2021-08-13）.