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ペイロードとは、航空機や打ち上げロケットによって運ばれる物体または実体である。ペイロードは、航空機や打ち上げロケットの積載量を指すこともあり、通常は重量で測定される。飛行やミッションの性質に応じて、車両のペイロードには、貨物、乗客、飛行乗務員、軍需品、科学機器や実験、またはその他の機器が含まれる場合がある。オプションで運ばれる追加の燃料も、ペイロードの一部とみなされる。[1]
商業的な文脈（航空会社や航空貨物輸送会社など）では、ペイロードは収益を生み出す貨物や有料の乗客のみを指す場合があります。[2]戦闘機が搭載する兵器のペイロードは、航空機の戦闘搭載量と呼ばれることもあります。
ロケットの場合、ペイロードは、人間、動物、または貨物を運ぶ衛星、宇宙探査機、または宇宙船です。弾道ミサイルの場合、ペイロードは 1 つ以上の弾頭と関連システムであり、それらの総重量は投下重量と呼ばれます。
航空機または宇宙船の総離陸重量に対するペイロードの割合は、「ペイロード率」として知られています。ペイロードと燃料の重量を一緒に考慮すると、「有効荷重率」として知られています。宇宙船では、通常「質量率」が使用され、これはロケット構造を含むペイロードとその他すべてのものの比率です。[3]
航続距離とペイロードの関係
航空機の積載量と航続距離の間には、当然トレードオフがあります。積載量航続距離図 (「エルボー チャート」とも呼ばれます) は、このトレードオフを示します。
一番上の水平線は最大積載量を表します。これは、航空機の最大無燃料重量(MZFW) によって構造的に制限されます。最大積載量は、最大無燃料重量と運用空虚重量 (OEW) の差です。線に沿って左から右に移動すると、航続距離が伸びても最大積載量は一定であることがわかります。航続距離を伸ばすには、より多くの燃料を追加する必要があります。
垂直線は、航空機の重量、最大積載量、および必要な燃料の合計が航空機の最大離陸重量(MTOW) に達する範囲を表します。範囲がその点を超えて増加すると、燃料のために積載量を犠牲にする必要があります。
最大離陸重量は、エンジンの最大正味出力と翼の揚抗比の組み合わせによって制限されます。最大積載量での航続距離の後の対角線は、最大離陸重量で離陸するときに積載量を減らすと燃料 (および航続距離) が増加することを示しています。
曲線の 2 番目の折れ点は、最大燃料容量に達するポイントを表します。そのポイントより遠くまで飛行するには、積載量をさらに減らす必要があり、航続距離の増加はさらに少なくなります。したがって、絶対航続距離とは、航空機が積載量を積まずに可能な限り最大の燃料で飛行できる距離です。
例
積載容量の例:
- デ・ハビランド モスキートB Mk.IV シリーズ2: 920 kg [4]
- ボーイングB-17フライングフォートレス：1,800kg（一般的な長距離任務）、3,600kg以上（短距離任務）[5]
- ペトリャコフ Pe-8 4,990 kg (内部) [6]
- B-52H ストラトフォートレス: 31,500 kg [7]
- アントノフ An-225ムリヤ: 250,000 kg
- サターンV :
- 低軌道へのペイロード140,000 kg
- 月周回軌道へのペイロード 47,000 kg
- スペースシャトル:
- 低軌道へのペイロード（110,000 kgのサービスオービターを除く）27,000 kg（53,700ポンド）
- 静止トランスファ軌道へのペイロード（110,000 kgのサービスオービターを除く）3,810 kg（8,390ポンド）
- トライデント（ミサイル） ：投射重量 2800kg [指定] [要出典]
- 自動搬送車
- ペイロード: [8] 7,667 kg 8ラック（2 x 0.314 m3、2 x 0.414 m3 ）
- 封筒：8つのラックのうち4つの前にそれぞれ1.146 m 3
- 貨物重量: 乾燥貨物: 1,500 - 5,500 kg
- 水: 0 – 840 kg
- ガス（窒素、酸素、空気、2種類のガス/フライト）：0～100 kg
- ISS燃料補給推進剤: 0 – 860 kg (燃料306 kg、酸化剤554 kg)
- ISS再ブーストおよび姿勢制御推進剤: 0 - 4,700 kg
- 総貨物積載量: 7,667 kg
構造容量
航空機の場合、翼タンク内の燃料の重量は、胴体の重量ほど翼の曲げモーメントに大きく影響しません。そのため、翼が支えられる最大積載量を飛行機に積んだ場合でも、かなりの量の燃料を運ぶことができます。
ペイロード制約
打ち上げおよび輸送システムは、搭載できるペイロードだけでなく、ペイロードにかかるストレスやその他の要因でも異なります。ペイロードは、目標まで持ち上げられるだけでなく、地球表面のどこか、または特定の軌道に安全に到着する必要があります。これを確実にするために、弾頭や衛星などのペイロードは、目的地までの途中でさまざまなタイプの「負荷」に一定量耐えられるように設計されています。ほとんどのロケット ペイロードは、大気中を高速で移動する際の動圧から保護し、打ち上げ機の全体的な空気力学を改善するために、ペイロードフェアリング内に取り付けられています。ほとんどの航空機ペイロードは、同様の理由で機体内に搭載されています。 特大の貨物には、スーパー ガッピーなどの通常とは異なるサイズの機体が必要になる場合があります。
打ち上げシステムに課せられるさまざまな制約は、ペイロードに物理的な損傷を与えるものと、ペイロードの電子的または化学的構成を損傷する可能性があるものに大まかに分類できます。物理的な損傷の例には、大気のバフェットや振動によって引き起こされる短期間での極端な加速、ロケットの推力と重力によって引き起こされる長期間での極端な加速、エンジンのスロットル制御と停止の速さによって引き起こされる加速の大きさや方向の突然の変化などがあります。電気的、化学的、または生物学的ペイロードは、極端な温度（高温または低温）、温度や圧力の急激な変化、電離を引き起こす高速気流との接触、宇宙線、ヴァン・アレン帯、または太陽風からの放射線被曝によって損傷を受ける可能性があります。
参照
参考文献
- ^ Wragg, David W. (1973). A Dictionary of Aviation (初版). Osprey. p. 210. ISBN 9780850451634。
- ^ 「Payload - Dictionary.comで Payload を定義する」。Dictionary.com。2013年 12 月 12 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ラウニウス、ロジャー・D・ジェンキンス、デニス・R. 2002. 「高地への到達：米国の打ち上げロケットの歴史」ケンタッキー大学出版局。ISBN 978-0-8131-2245-8
- ^ ジャクソン、ロバート。デ・ハビランド モスキート（戦闘伝説）、15ページ。シュルーズベリー、英国：エアライフ出版、2003年。ISBN 1-84037-358-X。
- ^ 「B-17 | 乗員、航続距離、爆弾積載量 | ブリタニカ」www.britannica.com 2024年3月6日2024年4月4日閲覧。
- ^ 「ペトリャコフ Pe-8 (TB-7) 長距離戦略重爆撃機の仕様と写真」www.militaryfactory.com 。 2024年4月4日閲覧。
- ^ 「B-52H ストラトフォートレス」。空軍。2024年4月4日閲覧。
- ^ 「利用関連データ」（PDF） 。 2024年4月4日閲覧。
外部リンク
- シャノン・アッカート (2013 年 4 月)。「金融関係者のための航空機のペイロード範囲分析」(PDF)。Aircraft Monitor。2022年 10 月 9 日のオリジナルからアーカイブ(PDF) 。
- 「空港計画文書の航空機特性におけるペイロード/航続距離および離陸フィールド長チャートの使用」(PDF)。ボーイング民間航空機。2014 年 2 月 12 日。2022年 10 月 9 日にオリジナルからアーカイブ(PDF) 。