三、平流层大气主要是水平方向 的流动，没有上下对流。
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空气的基本性质
㈢ 中间层
大气结构
平流层之上，到高于海平面50～85 km的一层为中间层。 含有大量的臭氧，气温随高度的增加而下降得很快，到顶 部气温降至160～190 K。下层气温比上层高，有利于空气 的垂直对流运动，又称为高空对流层或上对流层。中间层 顶部尚有水汽存在，可出现很薄且发光的“夜光云”，在 夏季的夜晚，高纬度地区偶尔能见到这种银白色的夜光云。
飞行环境对飞行器的飞行轨 迹、结构、元件、材料、飞行性 能以及作战效率等都有十分明显 的影响。
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空气的基本性质 地球
椭球体
半长轴(赤道半径) 6378.1 km
半短轴(极半径) 6356.8 km
质量
5.977×1021 t
运动 自转、公转
阿波罗飞船看到的地球
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地球升起在月球的地平线上 4
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空气的基本性质
对流层的特点：
大气结构
一、对流层包含了大气层质量 四分之三的大气，气 体 密度最大，大气压力也 最 高；
二、气温随高度升高而逐渐降 低；
三、空气上下对流剧烈，风向 风速经常变化；
四、有云、雨、雾、雪等天气 现象。
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空气的基本性质
㈡ 平流层
大气结构
第二章 低速空气动力学基础
一、空气的基本性质 二、低速气流的特性 三、机翼的外形参数 四、翼型的升力和阻力 五、机翼的三元效应 六、改善翼型形状对升力系数的影响
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空气的基本性质
定义：飞行器飞行时所处的环境
条件，称为飞行环境
如：大气、压强、密度、温度、 湿度、风、雨、雪、云、雾、…
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空气的基本性质
大气的物理性质
2、 连续性
在研究飞行器和大气之间的相对运动时，气体分子 之间的距离完全可以忽略不计，即把气体看成是连续的 介质。这就是在空气动力学研究中常说的连续性假设。
3、 粘性
大气的粘性力是相邻大气层之间相互运动时产生 的牵扯作用力，即大气相邻流动层间出现滑动时产生 的摩擦力，也叫做大气的内摩擦力。 在常温下，水 的内摩擦系数为1.002×10-3 Pa·s，而空气的内摩 擦系数为1.81×10-5 Pa·s，其值仅是水的1.81％。
声速随着温度的变化而变化。在对流层中，气温随高度而 降低，声速也随着降低，在11 000 m，声速降低到 296 m/s。
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空气的基本性质
大气的物理性质
1、 大气的状态参数和状态方程
大气的状态参数是指压强P、温度T 和密度ρ 这三个参数。它们之间的关系 可以用气体状态方 程表示，即如右：
符号
单位
密度
ρ
kg/m3
温度
T
K
压强
p
Pa
声速
c(a)
m/s
粘度
μ
Pa·s
流动流体的物理量和参数
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空气的基本性质
中间层的特点：
大气结构
一、所含大气质量只占大气 总质量的 1/3000 左右；
二、气温随高度升高而下降；
三、含有大量的臭氧。
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空气的基本性质
㈣ 热层
大气结构
从中间层顶部到高出海平面800 km之间的一层称为热层，又叫 电离层。这一层空气密度很小，在700 km厚的气层中，只含有大气 总质量的0.5％。在120 km的高空，声波已难以传播；270 km高空， 大气密度只有地面的一百亿分之一，热层中气温很高，且随高度增 高而上升。在300 km高度上，气温高达1000℃以上。热层空气由于 直接受到太阳短波辐射，处于高度电离状态，所以这一层又叫做电 离层质
大气的物理性质
4、 可压缩性
流体是气体（如空气）和液体（如水）的统称。 流体可压缩性是指流体的压强改变时其密度和体积也改变的 性质。
当气流速度较小时，压强和密度变化很小，可以不考虑 大气可压缩性的影响。但当大气流动的速度较高时，压强和 速度的变化很明显，就必须考虑大气可压缩性。
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空气的基本性质
㈤ 散逸层
大气结构
热层顶界以上为散逸层，又叫外层。在此层内，空气极其稀薄， 又远离地面，受地球引力很小，因而大气分子不断地向星际空间逃 逸。这层内的大气质量只有整个大气质量的10－11，大气外层的顶界 约为2000～3000 km的高度。
根据宇宙火箭探测资料表明，地球大气圈之外，还有一层极其 稀薄的电离气体，其高度可延伸到22000 km的高空，称之为地冕。 地冕也就是地球大气向宇宙空间的过渡区域，人们形象地把它比作 是地球的“帽子”。
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一般认为液体是不可压缩的，气体是可压缩的 17
空气的基本性质
大气的物理性质
5、 声速
声速是指声波在物体中传播的速度。 声速的大小和传播介 质有关。在水中的声速大约为1440米/秒；而在海平面标准状态 下，在空气中的声速仅为341米/秒。由此可知介质的可压缩性 越大，声速越小（如空气）；介质的可压缩性越小，声速越大 （如水）。
空气的基本性质
大气
垂直方向上特性变化显著
（密度、温度、压强、…）
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10km高度
ρ≈1/3 ρ0 p≈1/4 p0
100km高度
ρ≈ 4×10-7 ρ0 p≈ 3×10-7 p0
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空气的基本性质
大气结构
根据大气中温度随高度的变化， 可将大气层分为五层：根据大气中 温度随高度的变化，可将大气层分 为五层：
在对流层的顶部，直到 高于海平面约50km的这一层， 气流运动相当平稳，能见度 佳，平流层下端称同温层。 而且主要以水平运动为主， 故称为平流层。
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空气的基本性质
平流层的特点：
大气结构
一、平流层集中了全部大气质量 的四分之一不到的空气；
二、气温随高度的增加起初基本 保持不变（约为216K）,到 20～32km以上，气温升高较快， 到了平流层顶，气温升至 270～290 K。
㈠ 对流层
大 气
㈢ 中间层
的
㈡ 平流层
分
层
㈣ 热层
㈤ 散逸层
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大气层分布
空气的基本性质
㈠ 对流层
大气结构
大气中最低的一层， 受地面的影响最大。地 面附近的空气受热上升， 位于上面的冷空气下沉， 进而发生对流运动，对 流层赤道区16~18km,中 纬度区9~12km,南北极 7~8km; ¾的大气质量， 几乎全部的水汽，有天 气变化