国际标准大气(ISA).pdf

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1、.A.概述1.国际标准大气(ISA)1.1.标准大气模型的建立大气是指地球周围的大气层。在世界的不同地区，其特点是不同的。为此，需要采用一组平均的条件，即：国际标准大气(ISA)。1.1.1.温度模型的建立下图(图A1)解释了标准大气中温度的变化：高度(ft)(km)同温层4000012亚音速喷气机对流层顶=36089ft运输巡航35000高度层1030000825000对流层2000061500041000025000-56.5C°15°C海平面-60-40-200204060温度(°C)图A1：ISA温度1。海平面空气标准密度为1.225国际标准的基础是海平面

2、温度15°C，气压1013.25hPa3kg/m。11013.25hPa等于29.92‘Hgin。‘hPa’表示百帕，‘inHg表示英寸汞柱。’'..在对流层顶以下，温度以恒定的速率-6.5C/1000°米或-1.98C/1000°英尺随着高度变化。标准的对流层顶的高度为11,000米或36,089英尺。从对流层顶向上，温度保持恒定的-56.5C°。因此，在ISA模型中被认为是理想气体的空气具有以下特性：?在平均海平面(MSL)：ISA温度=T0=+15C=288.15K°?在MSL以上对流层顶以下(36,089英尺)：ISA温度(oC)=T0-1.98x[高度(

3、英尺)/1000]为了快速确定在给定高度的标准温度，可以使用以下的近似公式：ISA温度(oC)=15-2x[高度(英尺)/1000]?在对流层顶之上(36，089英尺)：ISA温度=-56.5oC=216.5K这个ISA模型作为一个基准，用于比较真实大气条件和相应的发动机/飞机性能。因此，在给定的高度，大气条件被表达为ISA+/-ISA。例如：让我们考虑以下条件的飞行：高度=33,000英尺实际温度=-41oC'..在33,000英尺的标准温度为：ISA=15-2x33=-51oC，而实际温度为-41oC，即：比标准温度高10oC。结论：飞行条件为ISA+10。1

4、.1.2.气压模型的建立为了计算给定高度条件下的标准的压力P，我们进行以下假设：?对应高度，温度是标准的。?空气是理想气体。通过测量气压得到的高度被称为气压高度（PA），可以建立一个标准(ISA)表格(表A1)。PAZpPRESSUREALTITUDE气压高度(ft)(km)4000012Zp=f(p)PA=f(P)ISAtable103000082000064100002P2003005008501013.25(hPa)图A2：气压高度与气压的函数关系'..压力(hPa)气压高度(PA)FL=PA/100(英尺)(米)2003866111784390250340

5、001036334030030066916430050018287557418085048131467501013000表A1：用表格表示的气压高度值示例假定一个体积的气体处于静平衡，其气体状态方程为：dP=gdh其中=高度h的空气密度2g=重力加速度(9.80665m/s)dh=体积单位的高dP=对应dh的压力变量理想气体方程为：PRT其中R=通用气体常数(287.053J/kg/K)结果：在平均海平面(MSL)：P0=1013.25hPa?高于MSL但低于对流层顶(36,089英尺)：g0RPP0(1h)T0其中P0=1013.25hPa(海平面的标准气压)T

6、0=288.15K(海平面的标准温度)=0.0065oC/m'..2g0=9.80665m/sR=287.053J/kg/Kh=高度(m)注：在低空，气压每降低1hPa，气压高度大约增加28英尺。?在对流层顶以上(36,089英尺)：g0(hh1)RT1PPe1其中P1=226.32hPa(在11,000米的标准气压)T1=216.65K(在11,000米的标准温度)h1=11，000m2g0=9.80665m/sR=287.053J/kg/Kh=高度(米)1.1.3.密度模型的建立为了计算给定高度上的标准密度空气被假设为理想气体。因此，在给定高度，可以3按以下方

7、法获得标准密度(kg/m)：PRT其中R=通用气体常数(287.053J/kg/K)P以百帕为单位T为开氏温度在平均海平面(MSL)：30=1.225kg/m1.2.国际标准大气(ISA)表可以按以下表A2的方式，按高度提供国际标准大气的参数（温度、压力、密度）：'..压力高度温度压力比密度音速高度(英尺)(°C)=P/Po=ρ/ρo(kt)(米)hPaPSIIn.Hg40000-56.51882.725.540.18510.24625731219239000-56.51972.585.810.19420.25835731188738000-56.52062.99

8、6.100