Taxa empuxo-peso ou Relação empuxo-peso é uma taxa sem dimensão de empuxo para o peso de um foguete espacial, motor a reação, motor de hélice, ou um veículo propelido por tal motor que indica o desempenho do motor ou veículo.
A relação empuxo-peso instantânea de um veículo varia continuamente durante seu funcionamento devido ao consumo progressivo de combustível ou propelente e em alguns casos devido a gravidade. A taxa empuxo-peso é baseada no empuxo inicial e peso oferecido e usado como "figura de mérito" para comparações quantitativas de performance de veículos.
Cálculo
A taxa empuxo-peso pode ser calculada dividindo o empuxo (em unidades SI, caso de newton (unidade)) pelo peso (em newtons) de motor ou veículo. É uma quantidade sem dimensão. Notar que o empuxo pode também ser medido em libra (força) desde que o peso seja pedido em libra; a divisão desses dois valores ainda darão a taxa empuxo-peso corretas. Para validar uma comparação entre motores e veículos é importante a medição sobre condições controladas.
Aeronaves
A taxa empuxo-peso e carga alar são os dois parametros mais importantes na determinação de performance de uma aeronave.[1] Por exemplo, a taxa empuxo-peso de uma aeronave de combate é um bom indicador de manobrabilidade da mesma.[2]
A taxa empuxo-peso varia continuamente durante o voo. Empuxo varia com o controle de aceleração, velocidade aérea, altitude e temperatura do ar. O peso varia com queima de combustível e diferentes cargas propostas. Para aeronaves, a taxa empuxo-peso é apontada como o empuxo estático máximo ao nível do mar dividido pelo MTOW.[3]
Em voo de cruzeiro, a taxa empuxo-peso de uma aeronave é o inverso que a taxa de razão de planeio porque o empuxo é o inverso do arrasto, e o peso o inverso de planeio.[4]
Foguetes
A taxa empuxo-peso de um foguete contra a Isp para diferentes tecnologias de propelentes
A taxa empuxo-peso de um foguete é um indicador de aceleração expresso em múltiplas acelerações g.[5]
Foguetes podem operar em uma ampla gama de envolvimentos gravitacionais, incluindo locais "sem peso". A taxa empuxo-peso é usualmente calculada pelo peso inicial ao nível do mar.[6] e algumas vezes é chamada de "Taxa de empuxo-peso-terrestre".[7] The thrust-to-Earth-weight ratio of a rocket or rocket-propelled vehicle is an indicator of its acceleration expressed in multiples of earth’s gravitational acceleration, g0.[5]
A taxa empuxo-peso para um foguete varia assim que seu propelente é queimado. Se o empuxo é constante, então a taxa máxima (aceleração máxima de um veículo) é atingida apenas antes do propelente ser totalmente consumido. Cada foguete possuí características de empuxo-peso próprias ou curva de aceleração, não sendo uma qualidade escalar.
Para decolagens em superfícies da terra usando empuxo e não sustentação (aerodinâmica), a taxa empuxo-peso para um veículo inteiro poder ser mais que uma. Em geral, a taxa empuxo-peso é numericamente igual a força G que o veículo pode gerar.[5] A decolagem pode ocorrer quando a força G excede a gravidade local (expressa como múltipla da força G0).
John P. Fielding. Introduction to Aircraft Design, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-65722-8
Daniel P. Raymer (1989). Aircraft Design: A Conceptual Approach, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington, DC. ISBN 0-930403-51-7
George P. Sutton & Oscar Biblarz. Rocket Propulsion Elements, Wiley, ISBN 978-0-471-32642-7
Notas
↑Daniel P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, Section 5.1
↑John P. Fielding, Introduction to Aircraft Design, Section 4.1.1 (p.37)
↑John P. Fielding, Introduction to Aircraft Design, Section 3.1 (p.21)
↑Daniel P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, Equation 5.2
↑ abcGeorge P. Sutton & Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements (p. 442, 7th edition) "thrust-to-weight ratio F/Wg is a dimensionless parameter that is identical to the acceleration of the rocket propulsion system (expressed in multiples of g0) if it could fly by itself in a gravity-free vacuum"
↑George P. Sutton & Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements (p. 442, 7th edition) "The loaded weight Wg is the sea-level initial gross weight of propellant and rocket propulsion system hardware."
