Кіріспе

Көлік құралының жүк көтергіштігі – әуе кемесі немесе ұшыру құралымен тасымалданатын нысан немесе зат. Пайдалы жүк кейде әуе кемесінің немесе ұшыру құралының жүк көтергіштігін де білдіреді, бұл әдетте салмақ бойынша өлшенеді. Ұшу немесе миссия сипатына байланысты көліктің пайдалы жүгіне жүк, жолаушылар, ұшу экипажы, қару-жарақ, ғылыми құралдар немесе тәжірибелер, немесе басқа да жабдықтар кіруі мүмкін. Қосымша отын, ерікті түрде тасымалданатын болса, сондай-ақ пайдалы жүктің бір бөлігі саналады. Коммерциялық контексте (мысалы, әуе компаниясы немесе жүк тасымалдаушысы) пайдалы жүк тек кіріс әкелетін жүк немесе төлем жасаған жолаушыларды ғана қамтуы мүмкін. Соғыс ұшағымен тасымалданатын қару-жарақ жиынтығы кейде ұшақтың соғыс жүгі деп аталады. Ракета үшін пайдалы жүк – жерсерік, ғарыш зонды немесе адамдарды, жануарларды немесе жүктерді тасымалдайтын ғарыш кемесі болуы мүмкін. Баллистикалық зымыранның пайдалы жүгі – бір немесе бірнеше оқ-дәрілер және олармен байланысты жүйелер; олардың жалпы салмағы лақтыру салмағы деп аталады. Пайдалы жүктің әуе немесе ғарыш кемесінің жалпы ұшыру салмағына қатынасы "пайдалы жүк үлесі" деп аталады. Пайдалы жүк пен отын салмағы ескерілгенде, ол "ұтымды жүк үлесі" деп аталады. Ғарыш кемелерінде әдетте "массалық үлес" қолданылады, ол ракета құрылымын қоса алғанда, барлық қалған бөліктерге шаққандағы пайдалы жүктің арақатынасы болып табылады.

Қашықтық пен пайдалы жүктеменің арақатынасы

Ұшақтың жүк көлемі мен қашықтығы арасында табиғи айырбас бар. Жүк көлемі-қашықтық диаграммасы (кейде "қисық сызық" деп те аталады) осы айырбасты көрсетеді. Жоғарғы көлденең сызық максималды жүк көлемін көрсетеді. Ол ұшақтың максималды отынсыз салмағымен (MZFW) құрылымдық тұрғыдан шектеледі. Максималды жүк көлемі – максималды отынсыз салмақ пен операциялық бос салмақ (OEW) арасындағы айырма. Сызық бойымен солдан оңға қарай жылғанда, қашықтық ұлғайған сайын тұрақты максималды жүк көлемі көрсетіледі. Қашықтықты арттыру үшін көбірек отын қосу қажет. Тік сызық – ұшақтың салмағы, максималды жүк және қажетті отынның қосындысы ұшақтың максималды ұшу салмағына (MTOW) жететін қашықтықты көрсетеді. Егер қашықтық осы нүктеден асып кетсе, отын үшін жүк көлемінен бас тарту керек. Максималды ұшу салмағы қозғалтқыштардың максималды таза қуаты мен қанаттардың көтеру/соқпау қатынасының комбинациясымен шектеледі. Максималды жүк нүктесінен кейінгі диагональдық сызық максималды жүкпен ұшып көтерілгенде, жүк көлемін азайтудың отынды (және қашықтықты) қалай арттыратынын көрсетеді. Сызықтың екінші иілімі – максималды отын сыйымдылығына жеткен нүкте. Осы нүктеден одан әрі ұшу үшін жүк көлемін одан да азайту қажет, тіпті қашықтықты одан да аз ұлғайту үшін. Абсолюттік қашықтық – бұл ұшақтың ешқандай жүксіз, максималды отынмен ұша алатын қашықтығы.

Құрылымдық сыйымдылық

Әуе кемесінде қанаттағы отынның салмағы, фюзеляждағы отын салмағына қарағанда қанаттың иілу моментіне осылайша аз әсер етеді. Сондықтан, ұшақ қанаттары көтере алатын ең көп жүкпен толық тиелген кезде де, ол әлі де көп мөлшерде отын тасымалдай алады.

Пайдалы жүктеме шектеулері

Ұшыру және тасымалдау жүйелері тасымалдай алатын пайдалы жүктеме мөлшерімен ғана емес, сонымен қатар пайдалы жүктемеге түсетін күштер мен басқа да факторлар бойынша да өзгеше. Пайдалы жүк нысанаға көтеріліп қана қоймай, Жер бетінің басқа бөлігіне немесе белгілі бір орбитаға қауіпсіз жетіп етуі керек. Мұны қамтамасыз ету үшін, жарықтандырғыш немесе спутник сияқты пайдалы жүк, оның мақсатына жету жолында түрлі "қиындықтарға" төтеп беруге арналған. Көптеген ракеталардың пайдалы жүктері атмосфера арқылы жоғары жылдамдықпен қозғалғандағы динамикалық қысымнан қорғау және ұшыру құралының жалпы аэродинамикасын жақсарту үшін пайдалы жүк бөліміне орналастырылады. Көптеген ұшақтардың пайдалы жүктері де осыған ұқсас себептермен фюзеляжда тасымалданады. Көлемді жүктерге Super Guppy сияқты ерекше пропорциялы фюзеляж қажет болуы мүмкін. Ұшыру жүйесіне қойылатын түрлі шектеулерді шамамен екіге бөлуге болады: пайдалы жүктемеге физикалық зақым келтіретін және оның электрондық немесе химиялық құрамына зиян тигізетін факторлар. Физикалық зақымға мысалдар: атмосфералық соққылар немесе тербелістерден туындаған қысқа мерзімдік үдеулер, ракетаның итерілуі мен гравитация салдарынан туындаған ұзақ мерзімдік үдеулер, қозғалтқыштардың жылдамдығын өзгерту және тоқтату кезінде үдеудің шамасы мен бағытының кенеттен өзгеруі және т.б. Электрлік, химиялық немесе биологиялық жүктер экстремалды температуралар (ыстық немесе суық), температураның немесе қысымның күрт өзгеруі, иондануға себеп болатын жылдам қозғалатын ауа ағындарымен жанасу және ғарыш сәулелерінен, Ван Аллен белдеуінен немесе күн желдерінен радиациялық әсерге ұшыраудан зақымдануы мүмкін.