大氣環(huán)境2大氣層的構(gòu)造01國際標(biāo)準(zhǔn)大氣02大氣物理參數(shù)03主要內(nèi)容所有的航空活動(dòng)都與大氣密切相關(guān)包圍地球并隨地球一起運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣層大氣(大氣層的簡稱)什么是大氣？飛機(jī)、直升機(jī)等航空器都在大氣層中飛行，大氣在與之有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的航空器上產(chǎn)生空氣動(dòng)力，大氣的狀況又直接影響航空器發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和航空器中飛行人員的生活條件。因此，飛機(jī)、直升機(jī)等航空器的飛行是與大氣層密切相關(guān)的。為什么要學(xué)？氮?dú)狻⒀鯕舛趸細(xì)?、氖、氦、氫等氣體水蒸氣和塵埃顆粒。大氣里有什么？大氣組成大氣層航空器唯一的活動(dòng)環(huán)境就是大氣層。大氣特性在鉛垂方向變化非常明顯：隨著高度的升高，密度、壓力都隨之降低以溫度變化為基準(zhǔn)可以將大氣層分為五層：散逸層電離層（熱層）中間層平流層（下層為同溫層）對(duì)流層對(duì)流層

對(duì)流層是靠近地表的大氣最底層，它的厚度隨緯度和季節(jié)的不同而有變化。

低緯度平均為17～18km，中緯度為10～12km，高緯度只有8～9km。厚度隨季節(jié)變化是夏天比冬天高。

對(duì)流層的厚度十分薄，不及整個(gè)大氣層厚度的1%，但大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽都集中在這一層。風(fēng)、云、雨、雪、霧等主要大氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層中，它是天氣變化最為復(fù)雜的層次，因而也是對(duì)人類生產(chǎn)、生活影響最大的一層。對(duì)流層的主要特征：

（1）溫度隨高度增加而降低

（2）空氣具有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)

（3）氣象要素水平分布不均勻

平流層

平流層在對(duì)流層之上，頂界伸展到50~55km，空氣稀薄，占空氣總質(zhì)量的1/4。

顧名思義，平流層的最大特點(diǎn)是大氣以平流運(yùn)動(dòng)為主，極少垂直方向的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。

25km以下，平均溫度-56.5℃

，氣溫基本不變，所以又叫同溫層。25km以上，高度增加，氣溫上升，至0℃。

1、能見度高。地球大氣的平流層水汽、懸浮固體顆粒、雜質(zhì)等極少，天氣比較晴朗，光線比較好，能見度很高，便于高空飛行。2、受力穩(wěn)定。平流層的大氣上暖下涼，大氣不對(duì)流，以平流運(yùn)動(dòng)為主，飛機(jī)在其中受力比較穩(wěn)定，便于飛行員操縱架駛。

3、噪聲污染小。平流層距地面較高（約12km～50km），飛機(jī)絕大部分時(shí)間在其中飛行，對(duì)地面的噪聲污染相對(duì)較小。4、安全系數(shù)高。飛鳥飛行的高度一般達(dá)不到平流層，飛機(jī)在平流層中飛行就比較安全．當(dāng)然，在起飛和著陸時(shí)，要想方設(shè)法驅(qū)趕開飛鳥才更為安全。中間層自平流層頂?shù)?5公里左右為中間層（55—85）。

因?yàn)閹缀鯖]有臭氧，來自太陽輻射的大量紫外線白白地穿過了這一層大氣而未被吸收，所以，在這層大氣里，氣溫隨高度的增加而下降的很快，到頂部氣溫已下降到-83℃以下

從中間層頂部到高出海面800公里的高空，空氣處于高度電力狀態(tài)，稱為電離層，又叫暖(熱)層。電離層

該層特點(diǎn)：空氣密度很小，聲波無法傳播；據(jù)有很強(qiáng)的導(dǎo)電性、能吸收、反射和折射無線電波，因此對(duì)無線電通信很重要；溫度很高，并隨高度的增加而上升。

散逸層，又叫外層。它是大氣的最高層，高度最高可達(dá)到3000公里。散逸層

這一層大氣的溫度也很高，空氣十分稀薄，受地球引力場的約束很弱，一些高速運(yùn)動(dòng)著的空氣分子可以掙脫地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空間中去。1、飛機(jī)的飛行性能與大氣物理參數(shù)有關(guān)；2、大氣物理參數(shù)隨地理位置、高度、季節(jié)、時(shí)間等不同而變化；3、飛機(jī)試飛性能指標(biāo)要有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為了便于計(jì)算、整理和比較飛機(jī)的試飛結(jié)果，并給出標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)性能數(shù)據(jù)，必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)為基準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)大氣。為什么要制訂國際標(biāo)準(zhǔn)大氣呢？國際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA）國際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA）是由國際民航組織（ICAO）制定的，它以北半球中緯度地區(qū)大氣物理性質(zhì)的平均值為依據(jù)，加以適當(dāng)?shù)男拚⒌?、大氣的靜止的、相對(duì)濕度為零的、潔凈的完全氣體；

2、以海平面作為計(jì)算高度的起點(diǎn)，即海平面處；大氣參數(shù)值：P=760mmHg、T=15℃、ρ=1.225kg/m3；a=340.29m/s3、根據(jù)海平面大氣物理參數(shù)值，計(jì)算出各個(gè)高度上的標(biāo)準(zhǔn)大氣的物理參數(shù)表（P11表1-2）。高度溫度壓力密度H(m)T(K)t(℃)p(kPa)p(mmHg)p/p0(kg/m3)/0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590高度溫度壓力密度H(m)T(K)t(℃)p(kPa)p(mmHg)p/p0(kg/m3)/0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590從前面的分析可以得出：隨著高度的增加，大氣的密度和壓力都在減小。溫度的變化卻比較復(fù)雜，在11km以下的對(duì)流層內(nèi)，每上升1km，溫度下降6.5℃。在平流層的底部（11km＜h＜20km），大氣的溫度為常值-56.5℃，在平流層的上部，溫度又開始回升。音速的變化隨溫度的變化而變化國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的應(yīng)用1、提供一個(gè)不隨地理位置、季節(jié)和時(shí)間變化的標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境；2、對(duì)實(shí)際大氣物理參數(shù)進(jìn)行修正；3、實(shí)際環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境之間換算需要確定偏差，即ISA偏差。課堂小結(jié)ISA海平面處大氣參數(shù)值P=760mmHgT=15℃ρ=1.225kg/m3a=340.29m/s變化規(guī)律溫度、壓力、密度對(duì)流層平流層/同溫層中間層電離層/熱層散逸層/外層大氣的重要物理參數(shù)大氣中各種氣體分子都在不停地、無規(guī)則地（以不同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度）運(yùn)動(dòng)著，并產(chǎn)生相互碰撞。空氣分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能以壓力和熱能的形式表現(xiàn)出來大氣物理狀態(tài)的物理參數(shù)與航空器飛行有關(guān)的物理參數(shù)密度壓力溫度1粘性2壓縮性3濕度4聲速空氣密度大，說明單位體積內(nèi)的空氣分子多，比較稠密；反之相反。大氣密度單位體積內(nèi)流體的空氣質(zhì)量，簡單來說就是空氣稠密的程度。國際單位制中，單位為kg/m3什么是大氣密度？由于地心引力的作用，大氣的密度隨高度的增加而減少，近似按指數(shù)曲線變化。注：在6700米高度時(shí)，大氣密度僅為海平面大氣密度的一半。大氣密度如何變化？溫度高低表明了空氣分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均速度的大小。溫度高，分子的運(yùn)動(dòng)速度大，即平均動(dòng)能大。在大約11千米高度以下的大氣層內(nèi)，隨著高度的增加，大氣溫度下降，近似按線性變化大氣溫度大氣溫度是指大氣層內(nèi)空氣的冷熱程度溫度單位是什么？什么是大氣溫度？溫度的三種表示方法攝氏溫度（℃）華氏溫度（°F）絕對(duì)溫度（°T）換算公式華氏度的來源華氏度（°F）是溫度的一種度量單位，以其發(fā)明者德國人華倫海特（GabrielD.Fahrenheit，1686-1736）命名的。1714年他發(fā)現(xiàn)液體金屬水銀比酒精更適宜制造溫度計(jì)，以水銀為測溫介質(zhì)，發(fā)明了玻璃水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水的混合物的冰點(diǎn)溫度為溫度計(jì)的零度，人體溫度為溫度計(jì)的100度。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)為212℉，中間有180等分，每等分為華氏1度，記作“1℉”?！叭A氏溫標(biāo)”是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)之一。在美國的日常生活中，多采用這種溫標(biāo)，用字母“℉”表示。上層空氣的重力對(duì)下層空氣造成了壓力?？諝夥肿硬灰?guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。大氣壓力大氣層內(nèi)空氣的壓強(qiáng)，即物體單位面積上承受的空氣的垂直作用力。什么是大氣壓力？氣體對(duì)物體表面產(chǎn)生壓力的原因：所以同一高度上，由于空氣溫度不同，空氣的壓力也是不均勻的。33毫米汞柱（mmHg）帕（Pa）每平方英寸磅（psi）每平方厘米千克力（kgf/cm2）大氣壓力的單位

因?yàn)榇髿鈮毫﹄S高度和溫度變化，所以規(guī)定在海平面溫度15℃時(shí)的大氣壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力具體數(shù)值

760mmHg、29.92inHg、101325Pa、

14.6959psi（poud/inch2）、1.03323kgf/cm2注：1英尺=12英寸；1英寸=25.4毫米；1磅=454克一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力的規(guī)定粘性是流體固有的屬性。當(dāng)流體內(nèi)兩相鄰流層的流速不同時(shí)，或流體與物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)流層接觸面上便產(chǎn)生相互粘滯和相互牽扯的力，這種特性就是流體的粘性。氣體的粘性比較小，不容易被察覺，但對(duì)航空器飛行的影響卻不能忽略。粘性

式中：

F—流體的粘性力；

—在層流的垂直方向上，每單位長度速度變化量，叫做橫向速度梯度；

△S—接觸面的面積；

μ—橫向速度梯度為1時(shí)，在流層單位接觸面上產(chǎn)生的粘性力，稱為流體的黏度系數(shù)（動(dòng)力黏度系數(shù)）；單位是Pa·s（帕·秒）流體的粘性力與相鄰流層的速度差、接觸面的面積成正比，和相鄰流層的距離成反比。定義式：不同流體具有不同的粘度系數(shù)，同一流體的粘度系數(shù)又隨溫度而變化；流體黏度隨著溫度變化的特性又稱為流體的黏溫特性氣體的粘度系數(shù)隨溫度的升高而增大液體的粘度系數(shù)隨溫度的升高而減小氣體產(chǎn)生黏性的物理原因，主要是氣體分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成各流層分子交換而帶來的動(dòng)量交換。溫度升高時(shí)，氣體分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，各流層之間交換的分子數(shù)量增加，造成交換的動(dòng)量也増加.所以，氣體的黏性系數(shù)隨溫度升高而増大；而液體產(chǎn)生黏性的物理原因，主要是各流層分子之間的內(nèi)聚力.溫度升高時(shí)，液體分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，分子之間的距離加大，內(nèi)聚力也隨之減小.所以，液體的黏性系數(shù)隨溫度升高而成小為何二者相反？氣體的粘度系數(shù)隨溫度的升高而增大液體的粘度系數(shù)隨溫度的升高而減小當(dāng)大氣流過物體時(shí)，只有緊貼物體表面的氣流層中橫向速度梯度較大，粘性力比較大，空氣的粘性表現(xiàn)得比較明顯；在離開物體表面較遠(yuǎn)的外部區(qū)域，氣流層中橫向速度梯度很小，粘性力也很小一般情況下可以忽略空氣的粘性作用。沒有粘性的流體稱為理想流體，當(dāng)不考慮粘性作用時(shí)，可以把空氣當(dāng)作理想流體來處理。粘性流體和理想流體實(shí)際流體（粘性流體）實(shí)際中的流體都具有粘性，因?yàn)槎际怯煞肿咏M成，都存在分子間的引力和分子的熱運(yùn)動(dòng)，故都具有粘性，所以，粘性流體也稱實(shí)際流體。理想流體假想沒有黏性的流體。具有實(shí)際意義：

由于實(shí)際流體存在粘性使問題的研究和分析非常復(fù)雜，甚至難以進(jìn)行，為簡化起見，引入理想流體的概念。一些情況下基本上符合粘性不大的實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可用來描述實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如空氣繞流圓柱體時(shí)，邊界層以外的勢(shì)流就可以用理想流體的理論進(jìn)行描述。還由于一些粘性流體力學(xué)的問題往往是根據(jù)理想流體力學(xué)的理論進(jìn)行分析和研究的。再者，在有些問題中流體的粘性顯示不出來，如均勻流動(dòng)、流體靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)實(shí)際流體可以看成理想流體。所以建立理想流體模型具有非常重要的實(shí)際意義?？蓧嚎s性空氣的可壓縮性是指一定量的空氣，在壓力或溫度變化時(shí)，其體積和密度發(fā)生變化的特性?？蓧嚎s流體和不可壓縮流體氣體和液體都是可壓縮的，通常將氣體視為可壓縮流體，液體視為不可壓縮流體。水下爆炸：水也要視為可壓縮流體；當(dāng)氣體流速比較低時(shí)也可以視為不可壓縮流體。

在相同的壓力變化量的作用下，密度的變化量越大的物質(zhì)，可壓縮性就越大。液體的密度變化量極小，可以看作是不可壓縮的；而空氣由于分子之間距離較大、分子之間吸引力較小，它的可壓縮性表現(xiàn)得十分明顯。當(dāng)大氣流過飛行器表面時(shí)，在一些部位氣流速度增加，氣流壓力會(huì)減小，密度也會(huì)隨之下降；反之相反。這就是大氣的壓縮性在