La relación empuje-peso es una relación adimensional entre empuje y peso de un cohete , motor a reacción , motor de hélice o un vehículo propulsado por dicho motor que es un indicador del rendimiento del motor o vehículo.
La relación instantánea empuje-peso de un vehículo varía continuamente durante el funcionamiento debido al consumo progresivo de combustible o propulsor y, en algunos casos, a un gradiente de gravedad . La relación empuje-peso basada en el empuje y el peso iniciales a menudo se publica y se utiliza como cifra de mérito para la comparación cuantitativa del rendimiento inicial de un vehículo.
La relación empuje-peso se calcula dividiendo el empuje (en unidades SI, en newtons ) por el peso (en newtons ) del motor o vehículo. El peso (N) se calcula multiplicando la masa en kilogramos (kg) por la aceleración de la gravedad (m/s^2). Tenga en cuenta que el empuje también se puede medir en libras-fuerza (lbf), siempre que el peso se mida en libras (lb). La división utilizando estos dos valores aún da la relación empuje-peso numéricamente correcta (adimensional). Para una comparación válida de la relación empuje-peso inicial de dos o más motores o vehículos, el empuje debe medirse en condiciones controladas.
La relación empuje-peso y la relación sustentación-arrastre son los dos parámetros más importantes para determinar el rendimiento de una aeronave.
La relación empuje-peso varía continuamente durante un vuelo. El empuje varía según la configuración del acelerador, la velocidad del aire , la altitud , la temperatura del aire, etc. El peso varía según el consumo de combustible y los cambios de carga útil. Para los aviones, la relación empuje-peso indicada suele ser el empuje estático máximo al nivel del mar dividido por el peso máximo de despegue . [1] Las aeronaves con una relación empuje-peso superior a 1:1 pueden cabecear hacia arriba y mantener la velocidad del aire hasta que el rendimiento disminuya a mayor altitud. [2]
Un avión puede despegar incluso si el empuje es menor que su peso ya que, a diferencia de un cohete, la fuerza de sustentación se produce por la sustentación de las alas, no directamente por el empuje del motor. Mientras el avión pueda producir suficiente empuje para viajar a una velocidad horizontal superior a su velocidad de pérdida, las alas producirán suficiente sustentación para contrarrestar el peso del avión.
Para aviones propulsados por hélice, la relación empuje-peso se puede calcular de la siguiente manera en unidades imperiales: [3]
donde es la eficiencia de propulsión (normalmente 0,65 para hélices de madera, 0,75 de paso fijo de metal y hasta 0,85 para hélices de velocidad constante), es la potencia del eje del motor y es la velocidad real del aire en pies por segundo, el peso está en libras.
Para ver la fórmula métrica, mire a continuación:
La relación empuje-peso de un cohete, o vehículo propulsado por cohete, es un indicador de su aceleración expresada en múltiplos de la aceleración gravitacional g. [4]
Los cohetes y los vehículos propulsados por cohetes operan en una amplia gama de entornos gravitacionales, incluido el entorno de ingravidez . La relación empuje-peso generalmente se calcula a partir del peso bruto inicial al nivel del mar en la Tierra [5] y, a veces, se denomina relación empuje-peso de la Tierra . [6] La relación empuje-peso de la Tierra de un cohete o vehículo propulsado por cohete es un indicador de su aceleración expresada en múltiplos de la aceleración gravitacional de la Tierra, g 0 . [4]
La relación empuje-peso de un cohete mejora a medida que se quema el propulsor. Con empuje constante, la relación máxima (aceleración máxima del vehículo) se alcanza justo antes de que el propulsor se consuma por completo. Cada cohete tiene una curva característica de empuje-peso, o curva de aceleración, no sólo una cantidad escalar.
La relación empuje-peso de un motor es mayor que la del vehículo de lanzamiento completo, pero no obstante es útil porque determina la aceleración máxima que cualquier vehículo que utilice ese motor podría alcanzar teóricamente con un mínimo de propulsor y estructura adjuntos.
Para un despegue desde la superficie de la tierra usando empuje y sin sustentación aerodinámica , la relación empuje-peso para todo el vehículo debe ser mayor que uno . En general, la relación empuje-peso es numéricamente igual a la fuerza g que puede generar el vehículo. [4] El despegue puede ocurrir cuando la fuerza g del vehículo excede la gravedad local (expresada como un múltiplo de g 0 ).
La relación empuje-peso de los cohetes suele superar con creces la de los motores a reacción que respiran aire porque la densidad comparativamente mucho mayor del combustible para cohetes elimina la necesidad de muchos materiales de ingeniería para presurizarlo.
Muchos factores afectan la relación empuje-peso. El valor instantáneo generalmente varía durante la duración del vuelo con las variaciones en el empuje debido a la velocidad y la altitud, junto con los cambios en el peso debido a la cantidad de propulsor restante y la masa de carga útil. Los factores con mayor efecto incluyen la temperatura , la presión , la densidad y la composición del aire libre. Dependiendo del motor o vehículo considerado, el rendimiento real a menudo se verá afectado por la flotabilidad y la intensidad del campo gravitacional local .
Con postquemador, inversor y tobera... 3.175 kg... Postquemador... 169,2 kN
El Merlin 1D pesa 1030 libras, incluidos los actuadores de dirección hidráulica (TVC).
Genera 162.500 libras de empuje en el vacío.
eso es casi 158 empuje/peso.
La nueva variante de empuje total pesa lo mismo y genera alrededor de 185,500 libras de fuerza en el vacío.
