STK689-030大气的重要物理参数

包围地球并随地球一起运转的空气层被称为大气层,简称为大气。飞机、直升机等航空器都在大气层中飞行,大气在与之有相对运动的航空器上产生空气动力,大气的状况叉直接影响航空器发动机的工作性能和航空器中飞行人员的生活条件。因此,飞机、直升机等航空器的飞行是与大气层密切相关的。

组成大气的各种气体分子都在不停地、无规则地(以不同的运动方向和运动速度)运动着,并产生相互碰撞。空气分子运动的动能以压力和热能的形式表现出来。表示大气物理状态的物理参数主要是温度、压力和密度。另外,与航空器飞行有关的物理参数还有粘性、压缩性、湿度和音速等。

大气密度是指单位体积内的空气质量,简单说就是空气稠密的程度。质量为馄的空气,如果其体积为y,则密度为:

                   ρ=m/v

在国际单位制中,密度的单位是kg/m3。空气的密度大,说明单位体积内的空气分子多,比较稠密;空气的密度小,说明单位体积内的空气分子少,比较稀薄。

由于地心引力的作用,大气的密度随高度的增加而减小,近似按指数曲线变化。在22oooft(67oo m)高度,大气密度仅为海平面大气密度的一半如图1-1所示。

大气温度是指大气层内空气的冷热程度。温度的高低表明了空气分子不规则热运动平均速度的大小。分子运动速度大,即分子的平均动能大,则大气的温度高;分子运动速度小,即分子的平均动能小,则大气的温度低。

摄氏温标,绝对温标,华氏温标,度量大气温度的温标

度量温度的单位有:摄氏温度(℃)、华纯水沸点氏温度(T)和绝对温度(k)如表1-1所示。摄氏温标将一个标准大气压下(101,325kPa)纯水的冰点定为0℃,并将纯纯水冰点水的冰点和沸点之间等分为100格。华氏温标将一个标准大气压下纯水的冰点定为32°,并将纯水的冰点和沸点之间等分为180格。绝对温标是将气体分子停止不规则热运动时,即分子运动速度为零时的温度作为零度,温度间隔也是将一个标准大气压下纯水的冰点和沸点之间等分为1OO格。科学研究表明,绝对温度的零度相当于-273℃(见图1-2)。这三种温度单位的换算关系可表示为:

             Tc=(tf-32)×5/9

             tK=tc+273.15      

在大约11km高度以下的大气层内,随着高度的增加,大气温度下降,近似按线性

变化。