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：604020-20 0-40-6024681012高 度亚 音 速 喷 气 机运 输 巡 航高 度 层海 平 面对 流 层对 流 层 顶 = 36089 ft同 温 层-56.5C 15C温 度(C)(km)500010000150002000025000300003500040000(ft)图 A1： ISA 温度国际标准的基础是海平面温
2、度 15C，气压 1013.25 hPa1。海平面空气标准密度为 1.225 kg/m3。1 1013.25 hPa 等于 29.92 in Hg。 hPa 表示百帕， in Hg 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 = 288.15 K 在 MSL 以上对流层顶以下 (36,08
3、9 英尺)：ISA 温度 (C) = T0 - 1.98 x 高度(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 (C) = 15 - 2 x高度( 英尺 )/1000 在对流层顶之上 (36，089 英尺) ：ISA 温度 = -56.5C = 216.5 K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 = -41C在 33,000 英尺的标准温度为：ISA = 15 - 2 x 33
4、= -51C ，而实际温度为 -41C，即：比标准温度高 10C。结论：飞行条件为 ISA+10。1.1.2. 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)。ZpPRESURE ALTITUDEP400300200100(ft)Zp = f(p) ISA table(hPa)(km)2468101220 30 50 850 1013.25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(
5、英尺) (米)PAPA = f(P)气压高度200 38661 11784 390250 34000 10363 340300 30066 9164 300500 18287 5574 180850 4813 1467 501013 0 0 0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g= 重力加速度 (9.80665 m/s2)dh = 体积单位的高dP = 对应 dh 的压力变量理想气体方程为：其中 R = 通用气体常数 (287.053 J/kg/K)结果： 在平均海平面 (MSL)：P0 = 101
6、3.25 hPa 高于 MSL 但低于对流层顶 (36,089 英尺)：其中 P0 = 1013.25 hPa (海平面的标准气压 )T0 = 288 .15 K (海平面的标准温度 ) = 0.0065 C/mg0 = 9.80665 m/s2RTPRg)hT(P001R = 287.053 J/kg/Kh = 高度 (m)注： 在低空，气压每降低 1 hPa， 气压高度大约增加 28 英尺。 在对流层顶以上 (36,089 英尺) ：其中 P1 = 226.32 hPa (在 11,000 米的标准气压 )T1 = 216.65 K (在 11,000 米的标准温度 )h1 = 11， 0
7、00 mg0 = 9.80665 m/s2R = 287.053 J/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，可以按以下方法获得标准密度 (kg/m 3) ：其中 R = 通用气体常数 (287.053 J/kg/K)P 以百帕为单位T 为开氏温度 在平均海平面(MSL)：0 = 1.225 kg/m31.2. 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）：10RT)h(gePRTP压力高度(英尺)温度(C)hPa PSI In.Hg压力比 = P/
8、Po密度 = /o音速(kt)高度(米)40 00039 00038 00037 00036 000- 56.5- 56.5- 56.5- 56.5- 56.31881972062172272.722.582.993.143.305.545.816.106.406.710.18510.19420.20380.21380.22430.24620.25830.27100.28440.298157357357357357312 19211 88711 58211 27810 97335 00034 00033 00032 00031 000- 54.3- 52.4- 50.4- 48.4- 46.4
9、2382502622742873.463.633.803.984.177.047.387.748.118.490.23530.24670.25860.27090.28370.30990.32200.33450.34730.360557657958158458610 66810 36310 0589 7549 44930 00029 00028 00027 00026 000- 44.4- 42.5- 40.5- 38.5- 36.53013153293443604.364.574.784.995.228.899.309.7310.1710.630.29700.31070.32500.33980
10、.35520.37410.38810.40250.41730.43255895915945975999 1448 8398 5348 2307 92525 00024 00023 00022 00021 000- 34.5- 32.5- 30.6- 28.6- 26.63763934104284465.455.705.956.216.4711.1011.6012.1112.6413.180.37110.38760.40460.42230.44060.44810.46420.48060.49760.51506026046076096117 6207 3157 0106 7066 40120 00
11、019 00018 00017 00016 000- 24.6- 22.6- 20.7- 18.7- 16.74664855065275496.757.047.347.657.9713.7514.3414.9415.5716.220.45950.47910.49940.52030.54200.53280.55110.56990.58920.60906146166196216246 0965 7915 4065 1824 87715 00014 00013 00012 00011 000- 14.7- 12.7- 10.8- 8.8- 6.85725956196446708.298.638.99
12、9.359.7216.8917.5818.2919.0319.790.56430.58750.61130.63600.66140.62920.65000.67130.69320.71566266286316336364 5724 2673 9623 6583 35310 0009 0008 0007 0006 000- 4.8- 2.8- 0.8+ 1.1+ 3.169772475378281210.1010.5110.9211.3411.7820.5821.3922.2223.0923.980.68770.71480.74280.77160.80140.73850.76200.78600.8
13、1060.83596386406436456473 0482 7432 4382 1341 8295 0004 0003 0002 0001 000+ 5.1+ 7.1+ 9.1+ 11.0+ 13.084387590894297712.2312.6913.1713.6714.1724.9025.8426.8227.8228.860.83200.86370.89620.92980.96440.86170.88810.91510.94280.97116506526546566591 5241 2199146103050 + 15.0 1013 14.70 29.92 1.0000 1.0000 661 0- 1 000 + 17.0 1050 15.23 31.02 1.0366 1.0295 664 - 305表 A2：国际标准大气 (ISA)
