飞原第一章

大气的重要物理参数 五、可压缩性
空气的可压缩性是指一定量的空气在压力温度变 化时，其体积和密度变化的特性。 凡是物质都具有一定程度的可压缩特性，但不 同状态的物质可压缩性有着明显的差异。在相同 的压力变化量的作用下，密度的变化量越大的物 质．可压缩性就越大。 液体的密度变化量极小，可以看作是不可压缩 的。而空气由于分子之间距离较大、分子之间吸 引力较小，它的可压缩性表现得十分明显。
第三节、国际标准大气压
一、国际标准大气压的制定
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2.
3.
为什么要制定国际标准大气压？ 为了便于计算、比较、整理飞行性能数据，必须 有一个标准的大气状态为基准，为此制定了国际 标准大气压。 国际标准大气压由什么组织制定？ 国际标准大气压（ISA）由国际民航组，ICAO） 制定。 它是以北半球中纬地区大气物理性质的平均值为 依据，加以适当修正建立的。
大气的重要物理参数
粘性力计算公式： F=μ(△v/△y)△s μ——为粘度系数。
大气的重要物理参数
不同物体有不同的粘度系数，同一流体的粘
度系数又随温度不同。 气体的粘度系数随温度升高而增大，液体与 之相反，温度升高粘度系数减小。

（如果理解气体的粘度系数随温度升高而增大，液体与之相 反，温度升高粘度系数减小？这是由于气体和液体之间不同 结构造成。气体分子之间相互作用较小，自由程行大，温度 升高后，气体分子之间相互作用变化不大，而气体分子运动 加剧，粘度系数增大。液体分子之间结合紧密，流动时主要 是克服分子之间的作用力，温度升高，分子动能增大，自由 程行大，流动性增强，粘度系数减小）
第一章
大气物理学
一、大气的重要物理参数 二、大气层的构造 三、国际标准大气压（ISA） 四、气象对飞行活动的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响
第一节 大气的重要物理参数
大气层：包围地球并随地球一起运转的空气 称为大气层，简称为大气 。 大气的组成：大气是多种气体的混合体。 主要成份是：氮气占78%、氧气占21%。 另外还有少量的二氧化碳、氢气及氦、氖、 氪等惰性气体。此外还有水蒸气和尘埃颗粒 等
为什么要学习空气动力学
《空气动力学》是飞行技术专业一门专业基础 课。通过本课程的学习，使大家获得空气动 力的基础理论知识，了解飞机的基本运动规 律和基本操纵原理，为以后进一步学习课程 打下必要的理论基础。
如何学好空气动力学
这门课程的主要特点是：既有抽象的基础理 论，又有指导飞行实践的具体原理和方法。 根据这一特点，要打好扎实的理论基础， 熟记基本概念、定义。掌握各参数之间的变 化关系。 其次要学会用基础理论知识分析各状态下 特性和影响因素。也就是要学会分析问题和 解决问题。
a 20.1 T
说明。T↓→a↓
第二节 大气层的构造
大气层分为五层：对流
层、平流层（同温层）、 中间层、电离层（热层） 和散逸层。 对流层、平流层是航空 飞行器最常活动的空间。
800Km
80Km
50Km
11Km
大气层的构造 一、对流层
1.
对流层范围：对流层是贴近地球表面的一层，对流 层的高度就纬度而言，在赤道地区平均为17～18 公里；在中纬度地区平均为10～12公里；在南、 北极地区平均为8～9公里。 我国属于中纬度地区，但南北距离较大，对流 层的高度也不一样。例如在广州地区的平均高约 16公里，北京地球高约11公里，东北地区高约10 公里。对流层高度夏季高于冬季。
压力 密度
温度
音速
对流层 减小 减小
减小 Tc=15-6.5h
减小
11km<h<20km T=-56.50℃ 平流层 减小 减小 H>20km 温度增加
不变 增大
随 高 度 增 加
国际标准大气压 二、国际标准大气压的应用
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设计飞机时，按此标准计算飞机的飞行性能，试 飞结果也换算成标准大气条件下的结果，便于分 析的比较。 飞行手册中列出的飞行性能数据是在国际标准大 气压得出的，应用中要根据实际大气情况加以修 正。 国际标准大气条件与实际大气条件之间换算的主 要工作是确定两者之间有温度偏差。即ISA偏差 （ISA Deviation）。以此作为确定飞行性能的基 本条件。
空气动力学基础 概述
空气动力学是流体力学的一个分支，是航空技 术最重要的理论基础之一。它研究空气和其他气体 的运动以及这些气体与物体相对运动时的相互作用。 涉及航空技术的空气动力学主要包括飞行器空气动 力学、非定常空气动力学、内流空气动力学和气动 热力学等。 本门课程将学习飞行器空气动力学的相关知识。 飞行器空气动力学，是针对飞行器的特点，研究满 足其性能要求的气动外形，研究气动性能随几何外 形、飞行姿态、速度等基本因素的变化而产生的变 化，并提供相应的计算方法。根据飞行器的气动特 性，可以进一步研究飞行器的性能、操纵性和稳定 性。
大 气 层 的 构 造 2、对流层的特点： ① 气温随高度升高而降低。空气温度从15 ℃ 降低到11公里高时的－56.5 ℃。 ② 风向、风速经常变化 。（水平流动） ③ 空气上下对流激烈。（垂直流动） ④ 有云、雨、雾、雪、雹等天气现象。 ⑤ 空气的组成成分一定。对流层中几乎包含 了全部大气质量的3/4，主要是由于地球 引力作用的结果。
大气的重要物理参数
温度的换算公式：
Tc=(Tf - 32)×5/9 Tk= Tc + 237.15
温度随高度的变化将在后面介绍
大气的重要物理参数
三、大气压力
定义：大气层内空气的压强，即物体单位面积上承受的空 气的垂直作用力。 空气对物体产生压力的原因两个： 上层空气的重力对下层空气造成了压力。 空气分子不规则热运动。在同一高度上,空气温度不同,压 力不同。 度量大气压力的单位有：毫米汞柱（mmHg）、帕Pa(N/㎡)、 每平方厘米千克力（kgf/c㎡）、每平方英寸磅（psi）。 其中帕Pa是国际单位。 标准大气压：海平面温度为15℃时的大气压为一个标准大 气压。数值为：760mmHg, 1013.25Pa, 1.03323kgf/㎝2 , 14.6959psi。。
国际标准大气压
4、国际标准大气压的主要内容
①
②பைடு நூலகம்
③
大气的状态： 大气是静止的、相对湿度为0、洁净的空气。物 理参数关系服从完全气体的状态方程。 p=ρRT 0 R——气体常数（287.06j/㎏·K） 以海平面作为计算高度的起点。即海平面处H=0 该处的大气参数为：p=760mmHg(1013.25hPa)； T=15℃(288.150K ρ=1.225㎏/m3； a=340.29m/s 根据海平面大气物理参数，计算扣高度相的标准 大气物理参数。
大 气 层 的 构 造 三、中间层
1、中间层高度范围：中间层是在平流层之上，其顶 端离地面的高度大约为80公里。 2、中间层的特点： ① 随着高度的增加，空气的温度下降。到80公里， 温度降低到－65.5℃以下。 ② 空气在垂直方向有强烈的运动。 ③ 空气质量很少，只占整个大气的三千分之一。 这层空气不利于飞机飞行，只有探空气球飞行
密度随高度的变化： 由于地球吸力的作用，大气密度随高度的增加而减少。
大气的重要物理参数
二、大气温度
大气温度的定义：大气层内空气的冷热程度。 含义：温度的高低表明了空气分子不规则热运动的平均速度大小。分 子运动速度大，分子的平均动能大，则大气的温度高；分子运动速度 小，分子的平均动能小，则大气的温度低。 温度的度量单位： 摄氏温度（℃）：将一个标准大气压下纯水的冰点定为0℃，并将纯水的 冰点和沸点之间等分为100格。 华氏温度（°F）：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。 绝对温度(°K) ：将分子停止不规则热运动时的温度作为零度，将一个标 准大气压下纯水的冰点和沸点之间等分为100格。
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大气的重要物理参数
七、音速
音速是小扰动在介质中的传播速度。 小扰动是指扰动造成波面前后介质参数（p、ρ、T）的变化 非常小的扰动。 音速的变化: 不同的介质可用：a2=△p/△ρ说明。 在相同△p下，△ρ越大，a越小。也就是介质的可压缩 性越大，音速越小。因此，可以把音速的大小看成是表 示介质压缩性大小的一个指标。 同一介质可用：
大气的重要物理参数
六、湿度
大气湿度是指大气的潮湿程度，也可说是大气 中所含水蒸汽的多少，通常用相对湿度表示。 相对湿度是指点大气中所含水蒸汽与同温度下 大气中所含水蒸汽最大量之比。 当相对湿度 为100%时，说明大气中含有的水蒸量已达到 最大值，水蒸汽处于饱和状态。
大气的重要物理参数
露点湿度：使大气相对湿度达到100%时的温度 称为露点温度。露点温度表示大气中的水蒸 气已达到了饱和状态并开始凝结，从而形成 云、雾、降水等各种气象现象。 水蒸汽的密度是空气和5/8，含有水蒸汽 的空气比干空气密度小、重量轻。这对飞机 起飞性能会产生影响。飞机在潮湿的天气起 飞，需要的跑道要比在干燥天气起飞跑道长。
大 气 层 的 构 造
五、散逸层
1、散逸层高度范围：是大气的最外层，从电离顶部 到大气层的最外缘。顶界离地面的高度可达 2000～3000公里，向外就是星际空间。 2、散逸层的特点： ① 散逸层内的空气分子数极少，占整个大气质量的 10－11 ，常有一些气体向星际空间散逸，故称为 散逸层。 ② 散逸层内有极光存在，有宇宙火箭等航天飞行器 飞行。
大 气 层 的 构 造
二、平流层（同温层）
1、平流层高度范围：平流层位于对流层的上面，顶层离地面 约50公里。 2、平流层空气的特点： ① 温度变化规律：平流层底层（20km以下）气温保持不变， 中纬度地区平均保持在 －56.5 ℃左右；然后随高度增加， 温度开始上升，直到顶部为0度。 ② 几乎没有水蒸气，没有积雨云，所以没有云、雨、雾、雪 等天气现象。 ③ 风向、风速稳定，不经常变化，空气没有上下对流，只有 水平方向的风，所以被称为平流层。 ④ 空气质量不多。空气比较稀薄，质量大约占整个大气质量 的1/4。 这一层大气能见度好、气流平稳、空气阻力小，对飞行有利， 现代喷气式客机多在11一12 km的平流层底层飞行。
非定常空气动力学：是研究在不稳定运动中，随时 变化，物体的气动性能变化规律的科学。 内流空气动力学：主要研究发动机、风洞、枪炮等 道气体流动问题。特别是对于航空发动机而言，考 虑内部气体流动是十分重要的。 气动热力学：就是根据飞行器的运动特点，分析气 动加热的规律和寻找相应的防热方案。 气体加热：是影响飞行器和发动机可靠性、气动性 能的重要问题，必须采取有效的防热技术。
大气的重要物理参数
表示大气物理状态的物理参数主要是：温度、压力和密度。 另外与航空飞行器有关的物理参数还有粘性、压缩性、湿度和 音速等 。 一、大气密度 大气密度是指单位体积内的空气质量。用公式表示： ρ=m/V 密度的单位是 ㎏/m3。 空气密度大小的含意： 空气密度大，说明单位体积内的空气分子多，比较稠密。 空气密度小，说明单位体积内的空气分子少，比较稀薄。
大 气 层 的 构 造 四、电离层（暖层、热层）
1、电离高度范围：电离层位于中间层之上，顶界离 地面大约800公里。 2、电离层的特点： ① 空气温度随着高度的增加而急剧增加，气温可以 增加到400 ℃以上（最高可达1000 ℃ 以上）。 ② 空气具有很大的导电性，空气已经被电离，主要 是带负电的电离子。 ③ 空气可以吸收、反射或折射无线电波。所以这一 层对无线电通信很重要 ④ 空气极为稀薄，占整个大气的1/亿。 这层空气主要有人造卫星、宇宙飞船飞行。
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大气压力随高度的变化：大气压随高度的增加而降低。 液体中的压强随深度的变化是线性变化的。而空气中压强变 化是非线性的。这是液体是不可压缩的，密度不随深度而变 化。因为空气是可压缩的，密度随高度分布是不均匀的。
大气的重要物理参数
四、粘性
定义：当流体内相邻流层的流速不同时，或流体与物 体间发生相对运动时，两个流层接触面上或流体与 物体接触面上便产生相互粘滞和相互牵扯的力。这 种特性就是流体的粘性。粘性是流体固有特性。 大气粘性的产生：大气的粘性主要是由于各种气体分 子不规则热运动造成的。气体分子不规则热运动使 各层气体分子互相交换，当相邻流层之间有相对运 动时，这种交换就带来了能量交换，从而产生了相 互牵扯的作用力。这种作用力就是大气的粘性，或 称大气的内摩擦力。