載荷
載荷是飛機或運載火箭攜帶的物體。有時，載荷也指飛機或運載火箭能夠承載的重量。根據任務的性質，載具的載荷可能是貨物、乘客、機組人員、彈藥、科學儀器或實驗或其他設備。如果可以選擇性攜帶，那額外的燃料也會被視為載荷的一部分，如空中加油任務。
在商業用語中（即航空公司或貨運航空公司），載荷可能僅指產生收入的貨物或付費的乘客。 [1]軍用飛機攜帶的武器、彈藥等，有時也稱為飛機的武裝載荷（warload）。
對於火箭，載荷可以是衛星、太空探測器或載有人類、動物或貨物的太空船。對於彈道導彈，載荷是一個或多個彈頭及相關系統；它們的總重量稱為投擲重量。
載荷占飛機或運載火箭總升空重量的比例稱為「載荷比」。當載荷和燃料的重量一起考慮時，它被稱為「有用載荷比」。在太空飛行器中，通常使用「質量比」，即載荷與其他一切事物（包括火箭結構）的比率。 [2]
距離和載荷的關係
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上方的水平線代表最大載荷，它在結構上受到飛機最大零燃料重量（maximum zero-fuel weight，MZFW）的限制。最大載荷是最大零燃料重量與操作空重 (operational empty weight, OEW) 之差。沿線從左到右移動，顯示在固定的最大載荷下增加距離，而想要更多航程就必須要添加更多燃料。
那條垂直線表示飛機、最大載荷和所需燃料的總重量達到最大起飛重量（maximum take-off weight，MTOW）的距離。如果航程超過該點，則必須犧牲載荷來換取燃料。
最大起飛重量受引擎最大淨功率、機翼升阻比等因素限制。最大載荷距離點後面的對角線，顯示了在以最大起飛重量起飛時，減少載荷與增加燃料（航程）的關係。
折線圖的第二個轉折點代表達到最大燃料容量的點。想要飛得比那個點更遠，意味着必須進一步減少載荷，以換取些許的距離增加。因此，絕對航程是飛機在不攜帶任何載荷的情況下，以最多燃料可以飛行的航程，即折線與水平軸的交會點。
範例
[編輯]載荷容量示例：
- 安托諾夫 An-225 Mriya : 250,000 公斤
- 土星五號：
- 到近地軌道載荷質量140,000 公斤
- 到月球軌道載荷質量 47,000 公斤
- 穿梭機：
- 到近地軌道的載荷（不包括 110,000 kg 維修軌道器）27,000 公斤 (53,700 磅）
- 地球同步轉移軌道的載荷（不包括 110,000 kg 軌道服務艙) 3,810 公斤 (8,390 磅）
- 三叉戟（導彈） ：2800 公斤投擲重量
- 自動運載太空船
- 載荷： [3] 7,667 kg 8 個機架，帶 2 x 0.314 m 3和 2 x 0.414 m 3
- 容量：在 8 個機架中的前4 個，每個 1.146 m 3
- 貨物質量： 1,500 - 5,500 公斤
- 水：0 – 840 公斤
- 氣體（氮氣、氧氣、空氣，2 種/飛行）：0 – 100 公斤
- 國際太空站加油推進劑：0 – 860 公斤 (306 公斤燃料，554 公斤氧化劑）
- 國際太空站再助推和姿態控制推進劑：0 - 4,700 公斤
- 總載貨量：7,667 公斤
結構能力
[編輯]對於飛機而言，機翼油箱中燃料的重量對機翼彎矩的影響不如機身重量。因此，即使飛機裝載了機翼可以支撐的最大載荷，它仍然可以攜帶大量燃料。
載荷限制
[編輯]發射運輸系統在可攜帶載荷的種類上有所不同，而且在施加在載荷上的外力和其他條件上也有所不同。載荷會被抬升，並安全到達目標位置，無論是地球表面任何地方或是特定軌道上。為確保這一點，載荷（例如彈頭或衛星）在設計就會考慮到在到達目的地的途中，將承受一定數量各種類型的「挑戰」。大多數火箭載荷都安裝在載荷整流罩內，以保護它們免受高速穿越大氣時產生的動態壓力影響，也能夠提升運載火箭整體的空氣動力外型。同樣的，大多數飛機載荷也都裝載在機身內部。超大貨物可能需要具有不尋常尺寸的機身，例如超級彩虹魚。
發射系統施加的各種條件，可以粗略地分為對載荷造成物理損壞的條件，和可能損壞其電子或化學組成的條件。物理損壞的例子包括由大氣顫振或振盪，引起瞬時極高的加速度、火箭推力和重力引起較長時間的高加速度，以及引擎速度調整引起的加速度大小或方向的突然變化。電子、化學或生物載荷可能會因極端溫度（熱或冷）、溫度或壓力的快速變化、與快速移動的氣流接觸導致電離以及來自宇宙射線、范艾倫帶或太陽風等輻射而損壞。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Payload - Define Payload at Dictionary.com. Dictionary.com. （原始內容存檔於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 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） European Space Agency
外部連結
[編輯]- Shannon Ackert. Aircraft Payload-Range Analysis for Financiers (PDF). Aircraft Monitor. April 2013 [2021-08-13]. （原始內容 (PDF)存檔於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]. （原始內容 (PDF)存檔於2021-08-13）.