Thrust

Усилие по сравнению с мощностью

Очень распространенный вопрос - как сравнить силу тяги авиационного двигателя с механической мощностью поршневого двигателя (такой двигатель стоит в автомобилях и во многих самолетах с пропеллерами). Эти два показателя трудно сравнивать. Это потому, что они не измеряют одно и то же. Поршневой двигатель не двигает самолет. Он просто вращает пропеллер, который двигает самолет. Поэтому поршневые двигатели оцениваются по тому, сколько мощности они отдают на пропеллер.

Однако у реактивного двигателя нет пропеллера - он толкает самолет, перемещая за собой горячий воздух. Полезный способ измерения мощности реактивного двигателя заключается в том, сколько энергии реактивный двигатель отдает самолету через силу тяги. Это называется "пропульсивная мощность реактивного двигателя". Мощность - это количество силы, необходимое для перемещения чего-либо на расстояние, деленное на время, необходимое для перемещения на это расстояние:

P = F d t {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}}}} ,

Где P - мощность, F - сила, d - расстояние и t - время. Для ракетного или реактивного двигателя сила равна тяге, создаваемой двигателем. Расстояние, деленное на время, также называется скоростью. Таким образом, мощность равна тяге, умноженной на скорость.

P = T v {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {T} {v}} ,

Где T - тяга, а v - скорость. Это мощность, развиваемая двигателем при определенной тяге или скорости. Пропульсивная мощность реактивного двигателя увеличивается с ростом его скорости.

Сила тяги по сравнению с весом

Когда тяга ракеты или двигателя сравнивается с весом, это называется отношением тяги к весу. Число, которое получается в результате такого сравнения, не имеет единиц измерения, потому что это отношение. Отношение в данном случае означает, что тяга двигателя (в Ньютонах) делится на вес (в Ньютонах). Цель такого сравнения - показать, насколько хорошо работает двигатель или транспортное средство, например, насколько велико ускорение. Это число можно использовать для сравнения различных типов двигателей, например, двигателей самолетов, реактивных двигателей, ракетных двигателей или двигателей автомобилей.

Это сравнительное число может меняться во время работы двигателя. Это происходит потому, что вес двигателя становится легче по мере использования топлива. Для фактического сравнения двигателей используется отношение тяги к весу, найденное при первом запуске двигателя.

Сила тяги измеряется в "фунтах тяги" в США и в Ньютонах в метрической системе. 4,45 Ньютона тяги равны 1 фунту тяги. Фунт тяги - это количество тяги, необходимое для того, чтобы объект весом в один фунт оставался неподвижным под действием силы тяжести на Земле.

Примеры

Самолет создает поступательную тягу, когда воздух толкается в направлении, противоположном полету. Тяга создается вращающимися лопастями пропеллера. Тяга также может создаваться вращающимся вентилятором, выталкивающим воздух из задней части реактивного двигателя. Другой способ - выброс горячих газов из ракетного двигателя.

Обратная тяга является противоположностью прямой тяги. При этом воздух толкается так же, как и при движении тела. Обратная тяга может быть использована для торможения после приземления. Это можно сделать, перенаправив тягу в турбовентиляторном или реактивном двигателе или изменив угол наклона лопастей воздушного винта.

Птицы обычно развивают тягу во время полета, хлопая крыльями.

Лодка с мотором создает тягу или обратную тягу, когда гребные винты вращаются, чтобы толкать воду назад (или вперед). Создаваемая при этом тяга толкает лодку в направлении, противоположном движению воды.

Ракету толкает вперед сила тяги, равная силе, которую создает выхлопной газ, выходящий из сопла ракеты. Сила, которую создает выхлопной газ, называется скоростью выхлопа. Скорость измеряется по отношению к ракете. Для вертикального запуска ракеты стартовая сила тяги должна быть больше, чем вес ракеты.

Двигатель	Усилие (Н)	Отношение тяги к весу
F-15C Eagle	155,240	1.12
F-16 Fighting Falcon	76,300	1.095
J-58 (реактивный двигатель SR-71 Blackbird)	150,000	5.2
Boeing 747-400 (двигатели)	1,008,000	6.3
F-1 (двигатель 1-й ступени ракеты Saturn V)	7,740,500	94.1
Тяга и отношение тяги к весу для нескольких двигателей

Силы, действующие на поперечное сечение аэродинамической спирали