有效载荷

✍ dations ◷ 2025-10-22 18:42:57 #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。 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。


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。

有效载荷容量示例:

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。

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。

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