无人机空气动力学课件 3.1.2大气环境和标准大气

《无人机空气动力学》大气环境和标准大气PART1大气的组成和分层PART2国际标准大气目录PART

1大气的组成和分层大气的组成和分层1.大气的组成大气：包围整个地球的空气叫做大气层，简称大气。飞机是在大气中运动的飞行器。大气的组成和分层在120km以下的高度，大气由三种主要成分组成：纯干空气（多种气体混合而成）、水蒸气、尘埃颗粒。1.大气的组成水蒸气尘埃颗粒氩0.934%二氧化碳0.0314%氖0.001818%氦0.000524%甲烷0.0002%氢0.00005%氪0.000114%氙0.0000087%臭氧0.000007%其他气体：氯、氧化亚氮、二氧化硫、二氧化氮、氨、一氧化氮及碘大气的组成和分层根据不同的气象条件和温度特征，从海平面算起,，可把大气分为5层：2.大气分层热层散逸层对流层平流层中间层大气的组成和分层对流层：2.大气分层紧贴地球表面的，其厚度随纬度、季节等情况而变化。就纬度而言，在赤道上空为17~18km，中纬度地区为10~12km，而两极地区只有7~8km。就季节而言，对流层顶夏季高于冬季。甚至在同一地区同一天，对流层顶高也会随早、午、晚温差而变化。大气的组成和分层对流层特点2.大气分层温度随高度的升高而降低；含有大量的水蒸气及其他微粒，有云、雾、雨、雪等天气现象；由于地形、地貌的不同，气温、气压的变化促使空气在垂直方向和水平方向形成强烈的对流。大气的组成和分层平流层：2.大气分层位于对流层顶之上，顶界离地面约50km。平流层中空气质量约占整个大气质量的1/4。因为在这一层里空气只作水平方向的运动，故称平流层。此层内已无雷雨现象，是飞机飞行的理想空间。大气的组成和分层平流层特点：（空气温度随高度的变化规律）2.大气分层从对流层顶到高度20km的范围内，温度不随高度变化，平均温度216.5K(-51.5°C)；高度超过20km以后，气温随高度升高有所上升。这是因为在该高度以上的平流层里存在着大量臭氧，它能直接吸收太阳辐射。大气的组成和分层2.大气的分层中间层：从50~85km为中间层。这一层的温度随高度增加而迅速下降，这与臭氧浓度随高度增加而急剧降低有关。大气的组成和分层热层：2.大气分层位于中间层顶到800km高处，空气十分稀薄，在高度120km以上，空气密度已减小到声波难以传播的程度。这层大气的温度随高度升高而迅速增加，到800km温度可达1500K，这是由于直接吸收了太阳短波辐射的缘故。大气的组成和分层散逸层：2.大气分层散逸层在热层上面，这里空气极其稀薄，大部分处于电离状态。由于空气极稀薄，气体质点之间的距离很大，相互碰撞机会较少，一旦碰撞，便会逸人太空，而使这层大气具有逸散，因而它的上界是模糊的。PART

2国际标准大气国际标准大气现代飞机一般都在对流层或平流层内飞行。在这两层大气中，大气的物理性质经常随着季节、昼夜、地理位置、时间、高度等变化，这些变化会直接影响飞机空气动力及其性能的变化。因此，飞机飞行性能受地点、高度、季节、时间等因素的影响。为了便于计算、比较飞机的飞行性能试验数据并将其标准化，就以相对不变的大气状态作为基础，规定了国际标准大气。国际标准大气（ISA）国际标准大气国际标准大气（ISA）所有飞行器制造商提供的飞机性能数据、图表都是相对于标准大气来比较和计算的，所有飞机仪表都校准为标准大气条件。实际运行条件如不符合标准大气，必须对仪表的使用和飞机的性能做出某种修正，否则可能会造成严重后果。国际标准大气国际标准大气（ISA）国际标准大气，简称ISA，就是人为规定一个不变的大气环境，包括大气温度、密度、气压等随高度变化的关系和规律，得出统一的数据，作为飞机飞行计算和试验的统一标准。国际标准大气由国际民航组织制订，它是以北半球中纬度地区(北纬35-60°)大气物理特性的平均值为依据，加以适当修订而建立的。国际标准大气1.国际标准大气基本规定海平面：H=0，对海平面的气温、气压以及声速都做了规定；对流层：0≤H≤1100m，高度每升高1000m，气温下降6.5℃；平流层：11000m<H≤20000m时，温度不随高度变化，为恒定值；20000m<H≤32000m时，高度每增加1000m，温度升高1℃。国际标准大气把规定的温度、压力、密度(或其相对量)随高度变化的规律计算出来列成表格，称为标准大气表，使用时直接查表就可以了。2.标准大气表表3-1标准大气表国际标准大气飞机飞行手册中列出的性能数据常常是根据国际标