STK689-030大氣的重要物理參數

包圍地球并隨地球一起運轉的空氣層被稱為大氣層,簡稱為大氣。飛機、直升機等航空器都在大氣層中飛行,大氣在與之有相對運動的航空器上產生空氣動力,大氣的狀況叉直接影響航空器發動機的工作性能和航空器中飛行人員的生活條件。因此,飛機、直升機等航空器的飛行是與大氣層密切相關的。

組成大氣的各種氣體分子都在不停地、無規則地(以不同的運動方向和運動速度)運動著,并產生相互碰撞。空氣分子運動的動能以壓力和熱能的形式表現出來。表示大氣物理狀態的物理參數主要是溫度、壓力和密度。另外,與航空器飛行有關的物理參數還有粘性、壓縮性、濕度和音速等。

大氣密度是指單位體積內的空氣質量,簡單說就是空氣稠密的程度。質量為餛的空氣,如果其體積為y,則密度為:

                   ρ=m/v

在國際單位制中,密度的單位是kg/m3。空氣的密度大,說明單位體積內的空氣分子多,比較稠密;空氣的密度小,說明單位體積內的空氣分子少,比較稀薄。

由于地心引力的作用,大氣的密度隨高度的增加而減小,近似按指數曲線變化。在22oooft(67oo m)高度,大氣密度僅為海平面大氣密度的一半如圖1-1所示。

大氣溫度是指大氣層內空氣的冷熱程度。溫度的高低表明了空氣分子不規則熱運動平均速度的大小。分子運動速度大,即分子的平均動能大,則大氣的溫度高;分子運動速度小,即分子的平均動能小,則大氣的溫度低。

攝氏溫標,絕對溫標,華氏溫標,度量大氣溫度的溫標

度量溫度的單位有:攝氏溫度(℃)、華純水沸點氏溫度(T)和絕對溫度(k)如表1-1所示。攝氏溫標將一個標準大氣壓下(101,325kPa)純水的冰點定為0℃,并將純純水冰點水的冰點和沸點之間等分為100格。華氏溫標將一個標準大氣壓下純水的冰點定為32°,并將純水的冰點和沸點之間等分為180格。絕對溫標是將氣體分子停止不規則熱運動時,即分子運動速度為零時的溫度作為零度,溫度間隔也是將一個標準大氣壓下純水的冰點和沸點之間等分為1OO格。科學研究表明,絕對溫度的零度相當于-273℃(見圖1-2)。這三種溫度單位的換算關系可表示為:

             Tc=(tf-32)×5/9

             tK=tc+273.15      

在大約11km高度以下的大氣層內,隨著高度的增加,大氣溫度下降,近似按線性

變化。