Тяговооружённость — безразмерное отношение тяги к массе ракеты , реактивного двигателя , винтового двигателя или транспортного средства, приводимого в движение таким двигателем, которое является показателем производительности двигателя или транспортного средства.
Мгновенное отношение тяги к весу транспортного средства постоянно меняется во время работы из-за постепенного потребления топлива или ракетного топлива , а в некоторых случаях и градиента гравитации . Отношение тяги к весу, основанное на начальной тяге и весе, часто публикуется и используется в качестве показателя качества для количественного сравнения начальных характеристик транспортного средства.
Соотношение тяги к весу рассчитывается путем деления тяги (в единицах СИ – в ньютонах ) на вес (в ньютонах) двигателя или транспортного средства. Вес (Н) рассчитывается путем умножения массы в килограммах (кг) на ускорение свободного падения (м/с2 ) . Тягу также можно измерить в фунт-силе (фунт-сила), при условии, что вес измеряется в фунтах (фунт). Деление с использованием этих двух значений по-прежнему дает численно правильное (безразмерное) соотношение тяги к весу. Для корректного сравнения начального соотношения тяги к весу двух или более двигателей или транспортных средств тяга должна измеряться в контролируемых условиях.
Поскольку вес самолета может значительно варьироваться в зависимости от таких факторов, как загрузка боеприпасов, загрузка топлива, вес груза или даже вес пилота, тяговооруженность также является переменной и даже меняется во время полета. Существует несколько стандартов для определения веса самолета, используемых для расчета диапазона тяговооруженности.
Тяговооруженность и аэродинамическое качество являются двумя важнейшими параметрами, определяющими летно-технические характеристики самолета.
Соотношение тяги к весу постоянно меняется во время полета. Тяга меняется в зависимости от положения дроссельной заслонки, скорости полета , высоты , температуры воздуха и т. д. Вес меняется в зависимости от расхода топлива и изменения полезной нагрузки. Для самолетов указанное соотношение тяги к весу часто представляет собой максимальную статическую тягу на уровне моря, деленную на максимальный взлетный вес . [2] Самолеты с соотношением тяги к весу больше 1:1 могут резко подняться и поддерживать скорость полета до тех пор, пока характеристики не ухудшатся на большей высоте. [3]
Самолет может взлететь, даже если тяга меньше его веса, поскольку, в отличие от ракеты, подъемная сила создается подъемной силой крыльев, а не непосредственно тягой двигателя. Пока самолет может производить достаточную тягу, чтобы двигаться с горизонтальной скоростью выше скорости сваливания, крылья будут производить достаточную подъемную силу, чтобы противостоять весу самолета.
Для винтовых самолетов тяговооруженность можно рассчитать следующим образом в имперских единицах: [4]
где — тяговая эффективность (обычно 0,65 для деревянных винтов, 0,75 для металлических винтов с фиксированным шагом и до 0,85 для винтов с постоянной скоростью), л. с. — мощность на валу двигателя в лошадиных силах , — истинная воздушная скорость в футах в секунду, вес в фунтах.
Метрическая формула имеет вид:
Тяговооруженность ракеты или ракетного транспортного средства является показателем ее ускорения, выраженного в кратностях ускорения свободного падения g . [5]
Ракеты и ракетные транспортные средства работают в широком диапазоне гравитационных сред, включая среду невесомости . Тяговооруженность обычно рассчитывается из начального веса брутто на уровне моря на Земле [6] и иногда называется тяговооруженностью к массе Земли . [7] Тяговооруженность ракеты или ракетного транспортного средства является показателем его ускорения, выраженного в кратных ускорения свободного падения Земли, g 0 . [5]
Соотношение тяги к весу ракеты улучшается по мере сгорания топлива. При постоянной тяге максимальное соотношение (максимальное ускорение транспортного средства) достигается непосредственно перед полным расходованием топлива. Каждая ракета имеет характерную кривую тяги к весу или кривую ускорения, а не просто скалярную величину.
Удельная тяга двигателя больше, чем у всей ракеты-носителя, но тем не менее она полезна, поскольку определяет максимальное ускорение, которое теоретически может развить любое транспортное средство, использующее этот двигатель, при минимальном количестве топлива и прикрепленной конструкции.
Для взлета с поверхности земли с использованием тяги и без аэродинамической подъемной силы отношение тяги к весу для всего транспортного средства должно быть больше единицы . В общем случае отношение тяги к весу численно равно перегрузке , которую может создать транспортное средство. [5] Взлет может произойти, когда перегрузка транспортного средства превышает локальную силу тяжести (выраженную как кратное g 0 ).
Удельная тяга ракет обычно значительно превышает аналогичный показатель воздушно-реактивных двигателей , поскольку сравнительно большая плотность ракетного топлива устраняет необходимость в большом количестве конструкционных материалов для его наддува.
На отношение тяги к весу влияют многие факторы. Мгновенное значение обычно меняется в течение полета из-за изменений тяги из-за скорости и высоты, а также изменений веса из-за количества оставшегося топлива и массы полезной нагрузки. Факторы с наибольшим влиянием включают температуру воздуха в свободном потоке , давление , плотность и состав. В зависимости от рассматриваемого двигателя или транспортного средства фактические характеристики часто будут зависеть от плавучести и локальной силы гравитационного поля .
С форсажной камерой, реверсом и соплом ... 3,175 кг ... Форсажная камера ... 169.2 кН
1D весит 1030 фунтов, включая приводы гидравлического рулевого управления (TVC). Он создает 162 500 фунтов тяги в вакууме. Это почти 158 тяги/вес. Новый вариант с полной тягой весит столько же и создает около 185 500 фунтов силы в вакууме.
