La carga útil es el objeto o entidad que transporta una aeronave o vehículo de lanzamiento . A veces, la carga útil también se refiere a la capacidad de carga de una aeronave o vehículo de lanzamiento, generalmente medida en términos de peso. Dependiendo de la naturaleza del vuelo o misión, la carga útil de un vehículo puede incluir carga , pasajeros , tripulación de vuelo , municiones , instrumentos o experimentos científicos u otros equipos. El combustible adicional, cuando se lleva opcionalmente, también se considera parte de la carga útil. [1]
En un contexto comercial (es decir, una línea aérea o un transportista de carga aérea ), la carga útil puede referirse únicamente a la carga que genera ingresos o a los pasajeros que pagan. [2] Una carga útil de artillería transportada por un avión de combate a veces se denomina alternativamente carga de guerra del avión .
Para un cohete, la carga útil puede ser un satélite , una sonda espacial o una nave espacial que transporte humanos, animales o carga. Para un misil balístico , la carga útil es una o más ojivas y sistemas relacionados; su peso total se conoce como peso de lanzamiento .
La fracción de la carga útil respecto del peso total de despegue del aire o la nave espacial se conoce como " fracción de carga útil ". Cuando se consideran juntos el peso de la carga útil y el combustible, se conoce como " fracción de carga útil ". En las naves espaciales, normalmente se utiliza la "fracción de masa", que es la relación entre la carga útil y todo lo demás, incluida la estructura del cohete. [3]
Existe un equilibrio natural entre la carga útil y el alcance de un avión. Un diagrama de rango de carga útil (también conocido como "gráfico de codos") ilustra la compensación.
La línea horizontal superior representa la carga útil máxima. Está limitado estructuralmente por el peso máximo sin combustible (MZFW) de la aeronave. La carga útil máxima es la diferencia entre el peso máximo sin combustible y el peso vacío operativo (OEW). Moviéndose de izquierda a derecha a lo largo de la línea se muestra la carga útil máxima constante a medida que aumenta el alcance. Es necesario agregar más combustible para obtener más autonomía.
La línea vertical representa el rango en el que el peso combinado de la aeronave, la carga útil máxima y el combustible necesario alcanza el peso máximo de despegue (MTOW) de la aeronave. Si el alcance se aumenta más allá de ese punto, la carga útil debe sacrificarse por combustible.
El peso máximo al despegue está limitado por una combinación de la potencia neta máxima de los motores y la relación sustentación/arrastre de las alas. La línea diagonal después del punto de autonomía con carga útil máxima muestra cómo la reducción de la carga útil permite aumentar el combustible (y la autonomía) al despegar con el peso máximo de despegue.
El segundo punto de la curva representa el punto en el que se alcanza la capacidad máxima de combustible. Volar más allá de ese punto significa que la carga útil debe reducirse aún más, para un aumento aún menor del alcance. La autonomía absoluta es, por tanto, la autonomía a la que un avión puede volar con el máximo combustible posible sin llevar carga útil.
Ejemplos de capacidad de carga útil:
En el caso de los aviones, el peso del combustible en los tanques del ala no contribuye tan significativamente al momento de flexión del ala como lo hace el peso en el fuselaje. Entonces, incluso cuando el avión ha sido cargado con la carga útil máxima que las alas pueden soportar, aún puede transportar una cantidad significativa de combustible.
Los sistemas de lanzamiento y transporte difieren no sólo en la carga útil que se puede transportar sino también en las tensiones y otros factores que se ejercen sobre la carga útil. La carga útil no sólo debe elevarse hasta su objetivo, sino que también debe llegar de forma segura, ya sea a otro lugar de la superficie de la Tierra o a una órbita específica. Para garantizar esto, la carga útil, como una ojiva o un satélite, está diseñada para soportar ciertas cantidades de diversos tipos de "castigos" en el camino hacia su destino. La mayoría de las cargas útiles de los cohetes están instaladas dentro de un carenado de carga útil para protegerlas contra la presión dinámica del viaje a alta velocidad a través de la atmósfera y para mejorar la aerodinámica general del vehículo de lanzamiento. La mayoría de las cargas útiles de los aviones se transportan dentro del fuselaje por razones similares. Una carga de gran tamaño puede requerir un fuselaje con proporciones inusuales, como el Super Guppy .
Las diversas limitaciones impuestas al sistema de lanzamiento se pueden clasificar a grandes rasgos en aquellas que causan daños físicos a la carga útil y aquellas que pueden dañar su composición electrónica o química. Ejemplos de daño físico incluyen aceleraciones extremas en escalas de tiempo cortas causadas por golpes u oscilaciones atmosféricas, aceleraciones extremas en escalas de tiempo más largas causadas por el empuje del cohete y la gravedad, y cambios repentinos en la magnitud o dirección de la aceleración causada por la rapidez con la que se aceleran y aceleran los motores. apagar, etc. Las cargas útiles eléctricas, químicas o biológicas pueden resultar dañadas por temperaturas extremas (calientes o frías), cambios rápidos de temperatura o presión, contacto con corrientes de aire que se mueven rápidamente y que causan ionización, y exposición a la radiación de los rayos cósmicos , afirmó Van Allen. cinturón , o viento solar .