推力重量比

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推力重量比(すいりょくじゅうりょうひ)とは、瞬間推力の(地球の表面での)重量に対する比率である。推重比(すいじゅうひ)ともいう。ロケットエンジンジェットエンジンや、それらのエンジンで推進する乗り物(ペイロードを含めた打ち上げ機全体やジェット機)などの特性を示す無次元のパラメータである。エンジンや乗り物の設計において、定量比較するための性能指数として使われる。

エンジン単体の推力重量比の方が、打ち上げ機全体での推力重量比よりも大きい。あるエンジンと付属構造物と最小限の推進剤からなる機体が理論的に達成しうる最大の加速度を、そのエンジン単体の推力重量比から求めることができる。

翼を使わない純粋な推力だけでの離昇では、その機体の推力重量比は1以上でなければならない(地上からの打ち上げの場合。月面からでは0.1654以上である)。一般に、推力重量比は機体が発生できる加速度 (G) と等しく、加速度がその場所の重力を上回っていれば、そこから垂直に離昇することができる。

推力重量比はさまざまな要因に影響され、一般的には飛行中にもわずかに変化する。確かな比較を行なうには、管理された状態で推力を測定しなければならない。推力に影響を及ぼす主な要因には、自由流の気温圧力密度、組成などがある。エンジンや機体にもよるが、実際の性能は、燃料消費の進行(推力重量比が大きくなる)や浮力やそこでの重力の強さに影響されることが多い。

[編集]

ロッキード・マーティンアトラスVロケットで使われているロシア製のRD-180ロケットエンジンは、海面での推力が3,820kNで乾燥重量が5,307kgである。重力加速度を9.80665m/s²とすると、海面での推力重量比は次のように求めることができる(1kN = 1000N = 1000kg•m/s²)。

\frac{T}{W}=\frac{3,820\ \mathrm{kN}}{(5,307\ \mathrm{kg})(9.807\ \mathrm{m/s^2})}=0.07340\ \frac{\mathrm{kN}}{\mathrm{N}}=73.40\ \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{N}}=73.40

航空機の場合[編集]

機体 T/W 状況
コンコルド .373[要出典]
イングリッシュ・エレクトリック ライトニング 0.63[要出典] 最大離陸重量、アフターバーナーを使用せず
F-15 1.04[1] 通常の装備時
F-16 1.096[要出典]
ホーカー・シドレー ハリアー 1.1[要出典]
ラファール 1.13[要出典]
MiG-29 1.13[要出典]
ユーロファイター タイフーン 1.18[要出典]
イングリッシュ・エレクトリック ライトニング ~1.2[2] 最大
スペースシャトル 1.5 離陸 [3]
F-15 ~1.6[2] 最大
スペースシャトル 3 ピーク時 (宇宙飛行士の快適さのためにスロットルを戻した場合)[4]

注:エンジンのダクトが上にある航空機は推力重量比が最大離陸重量での離陸時に大きくなる。ロケットの場合はそのような事はない。


表 b: 推力重量比、燃料重量と異なる戦闘機の重量 (メートル単位)
国際的な表記 F-15K F-15C MiG-29K MiG-29B JF-17 J-10 F-35A F-35B F-35C F-22
エンジンの最大推力 (N) 259,420 (2) 208,622 (2) 176,514 (2) 162,805 (2) 81,402 (1) 122,580 (1) 177,484 (1) 177,484 (1) 177,484 (1) 311,376 (2)
機体空虚重量 (kg) 17,010 14,379 12,723 10,900 06,586 09,250 13,290 14,515 15,785 19,673
機体重量燃料満載時 (kg) 23,143 20,671 17,963 14,405 08,886 13,044 21,672 20,867 24,403 27,836
機体重量、最大積載離陸時(kg) 36,741 30,845 22,400 18,500 12,700 19,277 31,752 27,216 31,752 37,869
燃料総重量 (kg) 06,133 06,292 05,240 03,505 02,300 03,794 08,382 06,352 08,618 08,163
推力重量比 (燃料満載時) 1.14 1.03 1.00 1.15 0.93 0.96 0.84 0.87 0.74 1.14
表 a: 推力重量比、燃料重量と異なる戦闘機の重量
仕様諸元 / 戦闘機 F-15K F-15C MiG-29K MiG-29B JF-17 J-10 F-35A F-35B F-35C F-22
エンジンの最大推力 (lbf) 58,320 (2) 46,900 (2) 39,682 (2) 36,600 (2) 18,300 (1) 27,557 (1) 39,900 (1) 39,900 (1) 39,900 (1) 70,000 (2)
機体空虚重量 (lb) 37,500 31,700 28,050 24,030 14,520 20,394 29,300 32,000 34,800[5] 43,340
機体重量、燃料満載時 (lb) 51,023 45,574 39,602 31,757 19,650 28,760 47,780 46,003 53,800 61,340
機体重量最大積載離陸時 (lb) 81,000 68,000 49,383 40,785 28,000 42,500 70,000 60,000 70,000 83,500
燃料総重量 (lb) 13,523 13,874 11,552 07,727 05,130 08,366 18,480 14,003 19,000[5] 18,000
推力重量比 (燃料満載時) 1.14 1.03 1.00 1.15 0.93 0.96 0.84 0.87 0.74 1.14
  • 燃料密度の計算: 0.803 kg/l
  • 内部のブラケット数はエンジンの数
  • メートル法の表では推力重量比は推力で燃料満載時の機体重量と重力加速度を割った
  • F-15Kのエンジンはプラット & ホイットニー製
  • MiG-29Kの空虚重量は推定
  • JF-17のエンジンはRD-93に準拠
  • JF-17はWS-13を搭載するなら推力は18,969 lb で推力重量比は 0.97
  • J-10の空虚重量と燃料満載時の重量は推定
  • J-10のエンジンは AL-31FNに準拠
  • J-10はWS-10Aを搭載するなら推力は132 kN (29,674 lbf)で推力重量比は1.03

エンジンの場合[編集]

エンジン 乾燥重量(kg) 推力(kN) 推力重量比
RD-0410熱核ロケット(英語版[6][7] 2000 35.2 1.794
プラット・アンド・ホイットニーJ58
SR-71のジェットエンジン)[8][9]
2722 142 5.319
オリンパス 593英語版
コンコルドのジェットエンジン)[10][11]
3175 169.2 5.434
RD-0750ロケット
液体水素液体水素ケロシン混合推進剤[12]
4621 1413 31.179
RD-0146ロケット[6] 260 98 38.5
RD-180ロケット[13] 5393 4152 78.503
F-1ロケット(サターンV第1段)[14] 8391 7740.5 94.063
NK-33ロケット[15] 1222 1638 136.68

特記しない限り、ロケットの推力は真空時の推力である。上記の式に従い、重力加速度を9.807とする。

脚注[編集]

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  1. ^ F-15 Eagle Aircraf
  2. ^ a b [1]
  3. ^ Thrust: 6.781 million lbf, Weight: 4.5 million lb [2]
  4. ^ [3]
  5. ^ a b Lockheed Martin Website”. 2008年4月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年2月10日閲覧。
  6. ^ a b Wade, Mark. “RD-0410”. Encyclopedia Astronautica. 2009年9月25日閲覧。
  7. ^ «Konstruktorskoe Buro Khimavtomatiky» - Scientific-Research Complex / RD0410. Nuclear Rocket Engine. Advanced launch vehicles”. KBKhA - キマフトマティキ. 2009年9月25日閲覧。
  8. ^ Aircraft: Lockheed SR-71A Blackbird
  9. ^ Factsheets : Pratt & Whitney J58 Turbojet”. National Museum of the United States Air Force. 2010年4月15日閲覧。
  10. ^ ROLLS-ROYCE SNECMA OLYMPUS - Jane's Transport News”. 2009年9月25日閲覧。 “With afterburner, reverser and nozzle ... 3,175 kg ... Afterburner ... 169.2 kN”
  11. ^ [4]
  12. ^ «Konstruktorskoe Buro Khimavtomatiky» - Scientific-Research Complex / RD0750.”. KBKhA - キマフトマティキ. 2009年9月25日閲覧。
  13. ^ RD-180”. 2009年9月25日閲覧。
  14. ^ http://www.astronautix.com/engines/f1.htm
  15. ^ Astronautix NK-33 entry

関連項目[編集]