Тяговооруженность — безразмерное отношение тяги к массе ракеты , реактивного двигателя , винтового двигателя или транспортного средства, приводимого в движение таким двигателем , которое является показателем работоспособности двигателя или транспортного средства.
Мгновенная тяговооруженность транспортного средства постоянно изменяется во время работы из-за постепенного расхода топлива или топлива , а в некоторых случаях из-за градиента силы тяжести . 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.
Тяговооруженность 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/с 2 ). Тягу также можно измерить в фунтах-силах (фунт-сила), при условии, что вес измеряется в фунтах (фунтах). Деление с использованием этих двух значений по-прежнему дает численно правильную (безразмерную) тяговооруженность. Для достоверного сравнения начальной тяговооружённости двух или более двигателей или транспортных средств тяга должна быть измерена в контролируемых условиях.
Поскольку вес самолета может значительно варьироваться в зависимости от таких факторов, как боекомплект, загрузка топлива, вес груза или даже вес пилота, тяговооруженность также является переменной и даже меняется во время полетов. Существует несколько стандартов определения веса самолета, используемых для расчета диапазона тяговооруженности.
Тяговооруженность и аэродинамическое качество являются двумя наиболее важными параметрами, определяющими летно-технические характеристики самолета.
Во время полета тяговооруженность постоянно меняется. Тяга варьируется в зависимости от положения дроссельной заслонки, скорости полета , высоты , температуры воздуха и т. д. Вес варьируется в зависимости от расхода топлива и изменения полезной нагрузки. Для самолетов указанная тяговооруженность часто представляет собой максимальную статическую тягу на уровне моря, деленную на максимальную взлетную массу . [2] Самолеты с отношением тяги к массе более 1:1 могут подниматься вверх и поддерживать воздушную скорость до тех пор, пока на большей высоте характеристики не упадут. [3]
Самолет может взлететь, даже если тяга меньше его веса, поскольку, в отличие от ракеты, подъемная сила создается за счет подъемной силы крыльев, а не непосредственно за счет тяги двигателя. Пока самолет может создавать достаточную тягу для движения с горизонтальной скоростью, превышающей скорость сваливания, крылья будут создавать достаточную подъемную силу, чтобы противостоять весу самолета.
Для винтовых самолетов тяговооруженность можно рассчитать следующим образом в британских единицах: [4]
где - тяговый КПД (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 , и - истинная скорость полета в футах в секунду, вес в фунтах.
Метрическая формула:
Тяговооруженность ракеты, или ракетного аппарата, является показателем ее ускорения, выраженным в кратных ускорению свободного падения g . [5]
Ракеты и ракетные транспортные средства работают в широком диапазоне гравитационных сред, включая среду невесомости . Тяговооруженность обычно рассчитывается по начальной полной массе на уровне моря на Земле [6] и иногда называется тяговооруженностью . [7] Отношение тяги к массе Земли ракеты или ракетного транспортного средства является показателем ее ускорения, выраженного в кратных ускорению силы тяжести Земли, g 0 . [5]
Тяговооруженность ракеты улучшается по мере сгорания топлива. При постоянной тяге максимальное передаточное число (максимальное ускорение автомобиля) достигается непосредственно перед полным расходованием топлива. Каждая ракета имеет характерную кривую тяги к массе или кривую ускорения, а не просто скалярную величину.
Отношение тяги к весу двигателя больше, чем у всей ракеты-носителя, но, тем не менее, оно полезно, поскольку определяет максимальное ускорение, которого теоретически может достичь любой корабль, использующий этот двигатель, с минимальным количеством топлива и прикрепленной конструкции.
Для взлета с поверхности земли с использованием тяги и отсутствия аэродинамической подъемной силы тяговооруженность всей машины должна быть больше единицы . В общем, отношение тяги к весу численно равно перегрузке , которую может создать транспортное средство. [5] Взлет может произойти, когда перегрузка транспортного средства превышает местную силу тяжести (выраженную как кратное g 0 ).
Отношение тяги к весу ракет обычно значительно превышает соотношение тяги к весу воздушно-реактивных двигателей, поскольку сравнительно большая плотность ракетного топлива устраняет необходимость в большом количестве инженерных материалов для его создания давления.
На тяговооруженность влияет множество факторов. Мгновенное значение обычно меняется в течение полета с изменениями тяги в зависимости от скорости и высоты, а также с изменениями веса из-за количества оставшегося топлива и массы полезной нагрузки. Факторы с наибольшим влиянием включают температуру набегающего воздуха , давление , плотность и состав. В зависимости от рассматриваемого двигателя или транспортного средства на фактические характеристики часто влияют плавучесть и сила местного гравитационного поля .
С форсажной камерой, реверсом и соплом... 3175 кг... Форсажная камера... 169,2 кН
Merlin 1D весит 1030 фунтов, включая гидроприводы рулевого управления (TVC). В вакууме его тяга составляет 162 500 фунтов. это почти 158 тяги/вес. Новый вариант с полной тягой весит столько же и развивает силу около 185 500 фунтов в вакууме.