第三章 国际标准大气及应用
定义
p p0
0
T T0
附录B第17页
附录 B
国际标准大气压强和密度的计算方法
在 H≤11000 m 时:
T=288.15-0.0065×H θ=T/T0=1-2.25577×10-5H δ=p/p0=(1-2.25577×10-5H)5.25588 σ=ρ/ρ0=(1-2.25577×10-5H)4.25588 (H-m) (H-m) (H-m) (H-m)
附录B第18页
附录 B
国际标准大气压强和密度的计算方法
在 11000≤H≤20000 m 时:
dp gdy 由: p RT
积分:
pH
p11
dp g p R
H
11000
dy T11
求解得:
g ( H 11000 pH ) 11000 H exp exp p11 RT11 .62 6341
附录B第34页
附录 B
场面气压QFE
附录B第35页
附录 B
修正海压QNH
QNH --为使高度表在跑道道面上指示机场标高 的高度表的零点拨正值。
思考: 1、飞机起飞前按QNH调整高度表小窗中的数字为QNH时, 高度表指示什
么?离地后指示什么?
2、计算起飞性能、着陆性能时应该使用机场气压高度而不是机场标高 , 机场标高与机场的气压高度有什么不同?怎么测得机场的气压高度?
附录 B
习题:
例1 计算标准大气下10000米上的大气参数;
例2 计算标准大气下37000英尺上的大气参数;
附录B第23页
附录 B
国际标准大气及其应用
§1.几何高度与重力势高度 §2.国际标准大气 §3.气压高度 §4.QFE与QNH §5.气压高度与几何高度的换算
§6.各种空速的定义与换算
附录B第24页
– 1、国际标准大气与实际大气是否相同? – 2、为什么要规定国际标准大气?
实际大气 国际标准大气的规定 国际标准大气压强和密度的计算方法 国际标准大气表
附录B第9页
附录 B
实际大气
若以气温变化为基准,则可将大气分为对流层、平 流层、中间层、电离层、和散逸层等五层。
附录B第10页
附录 B
附录B第33页
附录 B
场面气压QFE
QFE--场面气压(Station pressure), 即机场道面 的大气压强
思考: 1、在道面上把高度表的零点调到1013(或29.92), 则高度表的读数 是什么? 2、当飞机停在道面上时, 调整高度表小窗中的数字为QFE ,高度
表的读数是什么?起飞后是什么?
由定义可知:
mg0 H mg( y)dy
0
h
R h h H R h 1 h R
重力势高度小于几何高度
H R
h
附录B第6页
附录 B
§1.几何高度与重力势高度
在32KM以下,H与h相差很小,认为相等
– 相对误差不超过5‰
民航飞机飞机高度一般不超过45000ft,可以认为 H=h
附录 B
气压高度
根据实际压强,按照ISA中压强与高度的关 系,确定出的高度。
例:飞机在实际大气中10000米高空飞行,外界压强 P=22631.8帕,求飞机的几何高度、气压高度?
几何高度:10000米; 气压高度:11000米;
对于ISA, 气压高度=几何高度(严格说是等于位势高度), 对于非 ISA, 几何高度≠气压高度
所以,ISA偏差即温度差为:
ISA偏差= T实际T标准=20C11C=9C, 表示为:ISA+9C
附录B第26页
附录 B
非标准大气的计算
1. 由气压高度求出压强、温度
(查表或用公式计算)
2. 进行温度修正:T T T ; 3. 求出其他参数:
P RT ;
T / T0 ;
P / P0 ;
/ 0 ;
例: 已知某处气压高度为43000ft, 该处温度为ISA+15, 求该处的δ、P、σ、ρ、θ、T。
作业:72页,第22、23、24、25题。
附录B第27页
附录 B
气压高度的应用
性能手册和图表都是按气压高度及ISA+△T形式 给出的
– 飞机的性能都与P、ρ、T有关
由静平衡条件得:
pds ( p dp)ds gdsdy
状态方程得
P / RT
ds P+dP (B-4) dy
dp gdy p RT
上式对任一高度都成立
p
附录B第15页
附录 B
国际标准大气压强和密度的计算方法
在 H≤11000 m 时:
pH
p0
dp g p R
重力势高度(位势高度)
–在实际引力场中某个几何高度h上的重力势能大小与 均匀引力场中某高度H上重力势能相同。均匀场中的H 就是位势高度。
均匀引力场g0 E=Mg0H 实际引力场g E=Mgh
附录B第5页
附录 B
§1.几何高度与重力势高度
重力势高度(位势高度)
飞机在实际引力场中5000米上的重力势能大小, 与均匀引力场中4995米高度上的重力势能相同, 则飞 机的几何高度? 重力势高度?
附录B第12页
附录 B
国际标准大气的规定
认为空气是完全气体,即满足气体状态方程。 相对湿度为0 海平面高度为0,称为ISA标准海平面 T0=288.15K、15C或59F。
标准海压P0=1013.25hPa或29.92inHg
标准大气海平面密度ρ0=1.225kg/m3 标准大气海平面音速: a0=661.475knots=340.294m/s=1116.45ft/s
– 非标准大气气压高度与几何高度的换算 – 在飘降越障和确定起飞时改平加速高度方面的应用
6 各种空速的定义与换算
– 理解各种空速的定义 – 熟练掌握各种空速以及空速与M数之间的换算
附录B第2页
附录 B
国际标准大气及其应用
§1.几何高度与重力势高度 §2.国际标准大气 §3.气压高度 §4.QFE与QNH §5.气压高度与几何高度的换算
当QNH<P0=1013.25百帕(29.92126英寸汞柱)时, 机场气 压高度Hp>标高ELE;
当QNH>P0=1013.25百帕(29.92126英寸汞柱)时, 机场气 压高度Hp<标高ELE。
P121,表B-3用于确定机场气压高度
附录B第40页
附录 B
QFE、QNH和QNE
在起飞、着陆阶段之所以用QFE或QNH调整高度表,是因为需要知 道飞机距机场道面的高度。
实际大气
– 高度增加,空气密度减小。 – 随着高度增加,空气压力减小。 – 高度增加,气温近似线性降低(11000米对流层内)
Km Kft hPa
Kg/m3
温度
kg/m
3
电离层(暖层)
中间层 平流层(同温层 ) 对流层
附录B第11页
附录 B
国际标准大气
所谓国际标准大气, 简称ISA,就是人为地规 定一个不变的大气环境, 作为计算和试验飞机的 统一标准。 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,并加以适当修 正而建立。
座舱压强是按气压高度给出的
– 座舱高度不得高于8000ft(为保证旅客舒适) – 增压系统故障时不得高于15000ft
飞机飞行高度层
附录B第28页
附录 B
由气压P确定气压高度HP
如p≥22632帕 HP=145442×[1-(p/p0)0.1902631] HP=44330.8×[1-(p/p0)0.1902631] (ft) ( m) 或 (B-31) (B-32)
附录B第36页
附录 B
修正海压QNH
附录B第37页
附录 B
由机场标高和QNH求机场的气压高度
附录B第38页
附录 B
由机场标高和QNH求机场的气压高度
附录B第39页
附录 B
由机场标高和QNH求机场的气压高度
Hp=ELE+145442×[1-(QNH/p0)0.1902631 ] Hp=ELE+44330.8×[1-(QNH/p0)0.1902631 ] 机场标高 修正海面的气压 (ft) (m) ............ (B-37)
附录B第29页
附录 B
国际标准大气及其应用
§1.几何高度与重力势高度 §2.国际标准大气 §3.气压高度 §4.QFE与QNH §5.气压高度与几何高度的换算
§6.各种空速的定义与换算
附录B第30页
附录 B
气压高度表
附录B第31页
附录 B
气压高度表
附录B第32页
附录 B
气压高度的基准面
场面气压QFE: 修正海压QNH: 标准气压面QNE
pH H TH H p11 11 T11 11
由状态方程得
g ( H 11000 H ) 11000 H exp exp 11 RT11 6341.62
附录B第19页
附录 B
国际标准大气压强和密度的计算方法
在 11000≤H≤20000 m 时:
因:
pH p p H 11 及 p0 p11 p0
H H 11 0 11 0
11 =0.2970756 0
p11 =0.2233609 、 由前式: p0
θ=T/T0=0.75186535, T=216.65°K=-56.5°C
p 11000 H 0.2233609 exp p0 .62 6341