过载（Load Factor）

本文作者：天疆说
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定义

过载（Load Factor）是火箭飞行中除引力以外作用在火箭上的所有真实外力的合力，记为 $\mathbf{N}$ 。过载所产生的加速度即为视加速度 $\dot{\mathbf{W}}$ 。过载是飞行器结构强度设计和仪表选型的关键参数。

\mathbf{N} = m\dot{\mathbf{W}}

过载在体坐标系中分解为三个分量：

\begin{bmatrix} N_{x1} \\ N_{y1} \\ N_{z1} \end{bmatrix} = m \begin{bmatrix} \dot{W}_{x1} \\ \dot{W}_{y1} \\ \dot{W}_{z1} \end{bmatrix}

过载系数定义为过载与火箭地面重量之比：

\begin{bmatrix} n_{x1} \\ n_{y1} \\ n_{z1} \end{bmatrix} = \frac{1}{g_0} \begin{bmatrix} \dot{W}_{x1} \\ \dot{W}_{y1} \\ \dot{W}_{z1} \end{bmatrix}

其中 $g_0$ 为海平面标准重力加速度。过载系数是无量纲量，表示过载相对于地面重力的倍数。

视加速度是惯性测量单元（IMU）中的加速度计直接测量的量，等于除引力外所有外力产生的加速度。过载等于视加速度乘以飞行器质量。

过载是飞行器结构强度设计的核心输入参数。箭体结构、仪器设备和有效载荷必须能承受主动段飞行中的最大过载。对于弹道导弹，过载系数决定了弹头再入时的结构强度要求。对于运载火箭，过载系数影响卫星等有效载荷的设计。在主动段飞行中，最大轴向过载通常出现在一级发动机关机前。