授課教師石冬劍66課件

授

課

教

師：石冬劍1.3國際標準大氣（ISA）

大氣物理學

國際航空界根據對北緯40

—50

區(qū)域的地球大氣多年觀測的結果，加以模型化，給出的一種假想的大氣模型。該模型規(guī)定大氣高度的起點H=0處為海平面，其對應的標準大氣參數為： 空氣溫度t0=15℃（288.15K） 空氣壓強p0=1013.25hPa

空氣密度

0=1.2250千克／米3

音速 a0=340.29米／秒各參數隨高度的變化關系均有具體規(guī)定。壓強、密度和溫度及音速都與高度單值對應。在對流層內高度每上升一公里溫度下降6.5攝氏度。大氣物理學*國際標準大氣假設：大氣是靜止、干燥、潔凈的完全氣體。其壓強、密度和溫度之間服從完全氣體的狀態(tài)方程：

p=ρRTR-氣體常數

.壓力不變：密度和溫度成反比。

.溫度不變：密度和壓力成正比。

.密度不變：壓力與溫度成正比。大氣物理學

1)空氣密度與溫度的關系

癟了的兵兵球放在熱水里一燙，又會鼓圓起來，這表明一定質量的空氣，如果保持壓力不變，當溫度增高時，會引起空氣膨脹，體積變大，使密度減??；相反，溫度降低時，空氣體積變小，密度增大。物質的“熱脹冷縮”就是這個原理。

2）空氣壓力和溫度的關系

一定質量的氣體，如保持體積(或密度)不變，溫度升高時，壓力會增大，比如炎熱的夏天，打足了氣的自行車車胎容易爆破；又如機務維修外場規(guī)定，冷氣瓶充滿壓縮空氣后，不能在外場爆曬，以防止爆炸，就是這個道理。

空氣的密度、溫度、壓力之間的關系大氣物理學

3）空氣密度與壓力的關系用力壓皮球，皮球會癟下去，這表明一定質量的空氣，如果保持溫度不變，當壓力增大時，會使體積縮小，密度就會增大；相反，當壓力減少時，密度也隨之減少。

4）氣體狀態(tài)方程式氣體壓力、密度、溫度三者間的變化關系，可以用氣體狀態(tài)方程式(簡稱氣態(tài)方程式)表示：

P=RρT

公式中：

R為氣體常數，是一個有量剛的常數，其含義是指在等壓的情況下，溫度每升高1oK時，1千克的氣體膨脹所做的功。在海平面上，空氣的氣體常數R＝287．06(焦爾／千克·oK)。

大氣物理學標準大氣的應用：標準大氣排除了地理坐標、季節(jié)和晝夜對大氣特性的影響，因而可用于比較飛機飛行性能的計算結果和試飛結果。把實際飛行性能換算到標準大氣狀態(tài)（溫度偏差），必須進行各種修正。大氣物理學高度溫度壓力密度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大氣物理學

3、空氣的壓力

空氣的壓力（也稱氣壓）是指空氣的壓強，即單位面積上所承受空氣垂直方向的作用力。

壓力的單位：

1）工程單位：公斤/米2或公斤/厘米2

2）國際單位：帕斯卡(Pa：牛頓/米2)

1大氣壓＝1013.25x102Pa

3）水銀柱高：毫米水銀柱高（mmHg）

在海平面上（H＝0）：

1大氣壓＝760mmHg＝10.13牛頓/厘米2大氣物理學大氣物理學

4、流體的粘性

（1）粘性：流體各層間發(fā)生相對運動時，產生內摩擦力的特性。F=μ(Δv/Δy)·ΔS

（2）粘度：衡量流體粘性的指標。動力粘度（粘性系數）：流體在單位速度梯度下流動時產生的剪切應力（

）。

（3）流體的粘溫特性：流體的粘度隨溫度的變化關系。液體的粘度隨溫度升高而降低，氣體的粘度隨溫度的升高而增大。大氣物理學大氣物理學

空氣粘性的物理實質，是空氣分子作無規(guī)則運動的結果，當相鄰兩層空氣具有不同流速時，流的快的那層空氣分子的動量大，它作無規(guī)則運動而進入小速度層，通過分子間的摻和碰撞，會增加該層分子的能量，從而牽動該層空氣加速；速度小的那一層空氣分子，會碰入大速度層面，使該層速度減小。這種相鄰兩層空氣的相互牽扯的特性，就是空氣的粘性。而這種層與層之間的作用力就是空氣的粘性力（也叫空氣的內摩擦力），用下列公式表示：

F＝μ·Δv/ΔY·Sμ為粘性系數，Δv/ΔY為速度梯度，S為接觸面積。大氣物理學5.空氣的壓縮性一定質量的空氣，當壓力或溫度改變時，引起空氣密度變化的性質，叫做空氣的壓縮性。影響空氣壓縮性的主要因素：

1）氣流的流動速度（v）。氣流的流動速度越大，空氣密度的變化顯著增大（或密度減小的越多），空氣易壓縮（或空氣的壓縮性增大）。

2）馬赫數（Ma）。Ma小于0.4，空氣的密度變化小，空氣不易壓縮；Ma大于0.4，空氣的密度變化大，空氣易壓縮。3）空氣溫度。溫度低容易被壓縮。大氣物理學6.空氣的濕度相對濕度：大氣中實際水蒸氣含量與同溫度和壓力下其飽和蒸汽含量之比。相對濕度為100%對應的溫度叫露點。露點溫度下降，絕對濕度