授课教师石冬剑66课件

授

课

教

师：石冬剑1.3国际标准大气（ISA）

大气物理学

国际航空界根据对北纬40

—50

区域的地球大气多年观测的结果，加以模型化，给出的一种假想的大气模型。该模型规定大气高度的起点H=0处为海平面，其对应的标准大气参数为： 空气温度t0=15℃（288.15K） 空气压强p0=1013.25hPa

空气密度

0=1.2250千克／米3

音速 a0=340.29米／秒各参数随高度的变化关系均有具体规定。压强、密度和温度及音速都与高度单值对应。在对流层内高度每上升一公里温度下降6.5摄氏度。大气物理学*国际标准大气假设：大气是静止、干燥、洁净的完全气体。其压强、密度和温度之间服从完全气体的状态方程：

p=ρRTR-气体常数

.压力不变：密度和温度成反比。

.温度不变：密度和压力成正比。

.密度不变：压力与温度成正比。大气物理学

1)空气密度与温度的关系

瘪了的兵兵球放在热水里一烫，又会鼓圆起来，这表明一定质量的空气，如果保持压力不变，当温度增高时，会引起空气膨胀，体积变大，使密度减小；相反，温度降低时，空气体积变小，密度增大。物质的“热胀冷缩”就是这个原理。

2）空气压力和温度的关系

一定质量的气体，如保持体积(或密度)不变，温度升高时，压力会增大，比如炎热的夏天，打足了气的自行车车胎容易爆破；又如机务维修外场规定，冷气瓶充满压缩空气后，不能在外场爆晒，以防止爆炸，就是这个道理。

空气的密度、温度、压力之间的关系大气物理学

3）空气密度与压力的关系用力压皮球，皮球会瘪下去，这表明一定质量的空气，如果保持温度不变，当压力增大时，会使体积缩小，密度就会增大；相反，当压力减少时，密度也随之减少。

4）气体状态方程式气体压力、密度、温度三者间的变化关系，可以用气体状态方程式(简称气态方程式)表示：

P=RρT

公式中：

R为气体常数，是一个有量刚的常数，其含义是指在等压的情况下，温度每升高1ºK时，1千克的气体膨胀所做的功。在海平面上，空气的气体常数R＝287．06(焦尔／千克·ºK)。

大气物理学标准大气的应用：标准大气排除了地理坐标、季节和昼夜对大气特性的影响，因而可用于比较飞机飞行性能的计算结果和试飞结果。把实际飞行性能换算到标准大气状态（温度偏差），必须进行各种修正。大气物理学高度温度压力密度H(m)T(K)t(℃)p(kPa)p(mmHg)p/p0

(kg/m3)

/

0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590大气物理学

3、空气的压力

空气的压力（也称气压）是指空气的压强，即单位面积上所承受空气垂直方向的作用力。

压力的单位：

1）工程单位：公斤/米²或公斤/厘米²

2）国际单位：帕斯卡(Pa：牛顿/米2)

1大气压＝1013.25x10²Pa

3）水银柱高：毫米水银柱高（mmHg）

在海平面上（H＝0）：

1大气压＝760mmHg＝10.13牛顿/厘米²大气物理学大气物理学

4、流体的粘性

（1）粘性：流体各层间发生相对运动时，产生内摩擦力的特性。F=μ(Δv/Δy)·ΔS

（2）粘度：衡量流体粘性的指标。动力粘度（粘性系数）：流体在单位速度梯度下流动时产生的剪切应力（

）。

（3）流体的粘温特性：流体的粘度随温度的变化关系。液体的粘度随温度升高而降低，气体的粘度随温度的升高而增大。大气物理学大气物理学

空气粘性的物理实质，是空气分子作无规则运动的结果，当相邻两层空气具有不同流速时，流的快的那层空气分子的动量大，它作无规则运动而进入小速度层，通过分子间的掺和碰撞，会增加该层分子的能量，从而牵动该层空气加速；速度小的那一层空气分子，会碰入大速度层面，使该层速度减小。这种相邻两层空气的相互牵扯的特性，就是空气的粘性。而这种层与层之间的作用力就是空气的粘性力（也叫空气的内摩擦力），用下列公式表示：

F＝μ·Δv/ΔY·Sμ为粘性系数，Δv/ΔY为速度梯度，S为接触面积。大气物理学5.空气的压缩性一定质量的空气，当压力或温度改变时，引起空气密度变化的性质，叫做空气的压缩性。影响空气压缩性的主要因素：

1）气流的流动速度（v）。气流的流动速度越大，空气密度的变化显著增大（或密度减小的越多），空气易压缩（或空气的压缩性增大）。

2）马赫数（Ma）。Ma小于0.4，空气的密度变化小，空气不易压缩；Ma大于0.4，空气的密度变化大，空气易压缩。3）空气温度。温度低容易被压缩。大气物理学6.空气的湿度相对湿度：大气中实际水蒸气含量与同温度和压力下其饱和蒸汽含量之比。相对湿度为100%对应的温度叫露点。露点温度下降，绝对湿度