國際標(biāo)準(zhǔn)大氣(ISA)

1、.a. 概述1. 國際標(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：高度(ft)(km)同溫層亞音速噴氣機(jī)4000012對(duì)流層頂 = 36089 ft35000運(yùn)輸巡航10高度層30000250008對(duì)流層2000061500041000025000-56.5 c15c海平面-60-40-200204060溫度( c)圖 a1 ： isa 溫度國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是海平面溫度 15c，氣壓 101

2、3.25 hpa1。海平面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為 1.225 kg/m 3。11013.25 hpa等于29.92 inhg 。 hpa表示百帕， in hg 表示英寸汞柱。.在對(duì)流層頂以下，溫度以恒定的速率-6.5 c/1000 米 或 -1.98 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= t 0 = +15 c= 288.15 k? 在 msl 以上對(duì)流層頂以下 (36,089 英尺 )：isa 溫

3、度(oc) = t 0 - 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 )/1000? 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 +/-isa。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 = -51o

4、 c，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?？諝馐抢硐霘怏w。通過測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) 。pa zp氣壓高度pressure altitude(ft)(km)4000012zp = f(p)isa tablepa = f(p)103000082000064100002p2003005008501013.25(hpa)圖 a2 ：氣壓高度與氣壓的函數(shù)關(guān)系.壓力 (hpa)氣壓高

5、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：dp =gdh其中= 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：prt其中r = 通用氣體常數(shù)(287.053 j/kg/k)結(jié)果：在平均海平面(msl) ：p0 = 1013.25 hpa? 高于 msl

6、 但低于對(duì)流層頂(36,089英尺 )：g 0pp (1h ) r0t 0其中p0 = 1013.25 hpa ( 海平面的標(biāo)準(zhǔn)氣壓 )0= 288 .15 k (海平面的標(biāo)準(zhǔn)溫度)t= 0.0065 oc/m.g0 = 9.80665 m/s 2r = 287.053 j/kg/kh = 高度 (m)注： 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 )：g0 (h h1 )p p1ert1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 )1= 11，0

7、00 mhg0 = 9.80665 m/s 2r = 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(kg/m 3) ：prt其中r = 通用氣體常數(shù)(287.053 j/kg/k)p 以百帕為單位t 為開氏溫度在平均海平面 (msl) ：0 = 1.225 kg/m 31.2. 國際標(biāo)準(zhǔn)大氣(isa) 表可以按以下表a2 的方式，按高度提供國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的參數(shù)（溫度、壓力、密度）：.壓力高度溫度壓力比密度音速高度(英尺 )( c)= p/po= / o(kt)(米)hpa

8、psiin.hg40 000- 56.51882.725.540.18510.246257312 19239 000- 56.51972.585.810.19420.258357311 88738 000- 56.52062.996.100.20380.271057311 58237 000- 56.52173.146.400.21380.284457311 27836 000- 56.32273.306.710.22430.298157310 97335 000- 54.32383.467.040.23530.309957610 66834 000- 52.42503.637.380.246

9、70.322057910 36333 000- 50.42623.807.740.25860.334558110 05832 000- 48.42743.988.110.27090.34735849 75431 000- 46.42874.178.490.28370.36055869 44930 000- 44.43014.368.890.29700.37415899 14429 000- 42.53154.579.300.31070.38815918 83928 000- 40.53294.789.730.32500.40255948 53427 000- 38.53444.9910.170

10、.33980.41735978 23026 000- 36.53605.2210.630.35520.43255997 92525 000- 34.53765.4511.100.37110.44816027 62024 000- 32.53935.7011.600.38760.46426047 31523 000- 30.64105.9512.110.40460.48066077 01022 000- 28.64286.2112.640.42230.49766096 70621 000- 26.64466.4713.180.44060.51506116 40120 000- 24.64666.

11、7513.750.45950.53286146 09619 000- 22.64857.0414.340.47910.55116165 79118 000- 20.75067.3414.940.49940.56996195 40617 000- 18.75277.6515.570.52030.58926215 18216 000- 16.75497.9716.220.54200.60906244 87715 000- 14.75728.2916.890.56430.62926264 57214 000- 12.75958.6317.580.58750.65006284 26713 000- 1

12、0.86198.9918.290.61130.67136313 96212 000-8.86449.3519.030.63600.69326333 65811 000-6.86709.7219.790.66140.71566363 35310 000-4.869710.1020.580.68770.73856383 0489 000-2.872410.5121.390.71480.76206402 7438 000-0.875310.9222.220.74280.78606432 4387 000+1.178211.3423.090.77160.81066452 1346 000+3.181211.7823.980.80140.83596471 829.5 000+5.184312.2324.900.83200.86176501 5244 000+7.187512.6925.840.86370.88816521 2193 000+9.190813.1726.820.8962