國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣ISA

1、A. 概述1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣(ISA)1.1. 標(biāo)準(zhǔn)大氣模型的建立大氣是指地球周圍的大氣層。在世界的不同地區(qū)，其特點(diǎn)是不同的。為此，需要采用一組平均的條件，即：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣 (ISA)。1.1.1. 溫度模型的建立下圖(圖 A1) 解釋了標(biāo)準(zhǔn)大氣中溫度的變化：圖 A1： ISA溫度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是海平面溫度15°C，氣壓 1013.25 hPa 1013.25 hPa 等于 29.92 in Hg。 hPa 表示百帕， in Hg 表示英寸汞柱。海平面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為 1.225 kg/m3。在對(duì)流層頂以下，溫度以恒定的速率-6.5°C/1000米 或 -1.98°

2、C/1000英尺隨著高度變化。標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)流層頂?shù)母叨葹?1,000 米或 36,089 英尺。 從對(duì)流層頂向上，溫度保持恒定的-56.5°C。因此，在ISA模型中被認(rèn)為是理想氣體的空氣具有以下特性：· 在平均海平面 (MSL)：ISA 溫度 = T0 = +15°C = 288.15 K· 在 MSL以上對(duì)流層頂以下 (36,089 英尺)：ISA 溫度 (ºC) = T0 - 1.98 x 高度(英尺)/1000為了快速確定在給定高度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，可以使用以下的近似公式： ISA 溫度 (ºC) = 15 - 2 x高度(英尺)/100

3、0· 在對(duì)流層頂之上 (36，089 英尺)：ISA 溫度 = -56.5ºC = 216.5 K這個(gè)ISA模型作為一個(gè)基準(zhǔn)，用于比較真實(shí)大氣條件和相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)/飛機(jī)性能。因此，在給定的高度，大氣條件被表達(dá)為ISA +/- DISA 。例如：讓我們考慮以下條件的飛行：高度 = 33,000 英尺實(shí)際溫度 = -41ºC在 33,000 英尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度為：ISA = 15 - 2 x 33 = -51ºC，而實(shí)際溫度為 -41ºC，即：比標(biāo)準(zhǔn)溫度高10ºC。結(jié)論：飛行條件為ISA+10。1.1.2. 氣壓模型的建立為了計(jì)算給定高度條件下

4、的標(biāo)準(zhǔn)的壓力P，我們進(jìn)行以下假設(shè)：· 對(duì)應(yīng)高度，溫度是標(biāo)準(zhǔn)的。· 空氣是理想氣體。通過(guò)測(cè)量氣壓得到的高度被稱為氣壓高度（PA），可以建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(ISA)表格 (表 A1)。 氣壓高度PA = f(P)PAPA = f(P)PA圖 A2：氣壓高度與氣壓的函數(shù)關(guān)系壓力 (hPa)氣壓高度 (PA)FL= PA/100(英尺)(米)2003866111784390250340001036334030030066916430050018287557418085048131467501013000表 A1：用表格表示的氣壓高度值示例假定一個(gè)體積的氣體處于靜平衡，其氣體狀態(tài)方程為：d

5、P = rgdh其中 r = 高度 h的空氣密度g= 重力加速度 (9.80665 m/s2)dh = 體積單位的高dP = 對(duì)應(yīng)dh的壓力變量理想氣體方程為：其中 R = 通用氣體常數(shù) (287.053 J/kg/K)結(jié)果：l 在平均海平面 (MSL)：P0 = 1013.25 hPa· 高于 MSL但低于對(duì)流層頂 (36,089 英尺)：其中 P0 = 1013.25 hPa (海平面的標(biāo)準(zhǔn)氣壓)T0 = 288 .15 K (海平面的標(biāo)準(zhǔn)溫度)a = 0.0065 ºC/mg0 = 9.80665 m/s2R = 287.053 J/kg/Kh = 高度 (m)注：

6、在低空，氣壓每降低1 hPa，氣壓高度大約增加 28 英尺。· 在對(duì)流層頂以上 (36,089 英尺)：其中 P1 = 226.32 hPa (在 11,000米的標(biāo)準(zhǔn)氣壓)T1 = 216.65 K (在 11,000米的標(biāo)準(zhǔn)溫度)h1 = 11，000 mg0 = 9.80665 m/s2R = 287.053 J/kg/Kh = 高度 (米)1.1.3. 密度模型的建立為了計(jì)算給定高度上的標(biāo)準(zhǔn)密度 r 空氣被假設(shè)為理想氣體。因此，在給定高度，可以按以下方法獲得標(biāo)準(zhǔn)密度r (kg/m3) ：其中 R = 通用氣體常數(shù) (287.053 J/kg/K)P 以百帕為單位T 為開氏溫度

7、l 在平均海平面(MSL)：r0 = 1.225 kg/m31.2. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣 (ISA)表可以按以下表A2的方式，按高度提供國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣的參數(shù)（溫度、壓力、密度）：高度(英尺)溫度(°C)壓力壓力比d = P/Po密度s = /o音速(kt)高度(米)hPaPSIIn.Hg40 00039 00038 00037 00036 000- 56.5- 56.5- 56.5- 56.5- 56.31881972062172272.722.582.993.143.305.545.816.106.406.710.18510.19420.20380.21380.22430.24620.25

8、830.27100.28440.298157357357357357312 19211 88711 58211 27810 97335 00034 00033 00032 00031 000- 54.3- 52.4- 50.4- 48.4- 46.42382502622742873.463.633.803.984.177.047.387.748.118.490.23530.24670.25860.27090.28370.30990.32200.33450.34730.360557657958158458610 66810 36310 0589 7549 44930 00029 00028 00

9、027 00026 000- 44.4- 42.5- 40.5- 38.5- 36.53013153293443604.364.574.784.995.228.899.309.7310.1710.630.29700.31070.32500.33980.35520.37410.38810.40250.41730.43255895915945975999 1448 8398 5348 2307 92525 00024 00023 00022 00021 000- 34.5- 32.5- 30.6- 28.6- 26.63763934104284465.455.705.956.216.4711.10

10、11.6012.1112.6413.180.37110.38760.40460.42230.44060.44810.46420.48060.49760.51506026046076096117 6207 3157 0106 7066 40120 00019 00018 00017 00016 000- 24.6- 22.6- 20.7- 18.7- 16.74664855065275496.757.047.347.657.9713.7514.3414.9415.5716.220.45950.47910.49940.52030.54200.53280.55110.56990.58920.6090

11、6146166196216246 0965 7915 4065 1824 87715 00014 00013 00012 00011 000- 14.7- 12.7- 10.8- 8.8- 6.85725956196446708.298.638.999.359.7216.8917.5818.2919.0319.790.56430.58750.61130.63600.66140.62920.65000.67130.69320.71566266286316336364 5724 2673 9623 6583 35310 0009 0008 0007 0006 000- 4.8- 2.8- 0.8+ 1.1+ 3.169772475378281210.1010.5110.9211.3411.7820.5821.3922.2223.0923.980.68770.71480.74280.77160.80140.73850.76200.78600.81060.83596386406436456473 0482 7432 4382 1341 8295 0004 0003 0002 0001 000+ 5.1+ 7.1+ 9.1+ 11.0+ 13.084387590894297712.2312.6913.1713.6714.1724.9025.8426.8227.8228.860.8320