Международная стандартная атмосфера (МСА)
|
| Рис. 3.5. Параметры МСА |
Необходимость сравнения результатов летных испытаний ЛА в различных условиях привела к созданию математической модели условной атмосферы. В соответствии с этой моделью по высоте атмосфера делится на несколько слоев, внутри которых температура изменяется по определенному закону, довольно близко совпадающему со среднегодовыми значениями на средних широтах в летнее время (рис. 3.5). Это тропосфера (от греч. tropos – поворот, изменение),стратосфера (от лат. stratum – слой), мезосфера (от греч. mesos – средний, промежуточный), термосфера (от греч. – теплота, жар),экзосфера (от греч. – вне, наружу).
Сравнительно тонкие слои атмосферы, толщина которых измеряется десятками и сотнями метров, отделяющие друг от друга основные слои атмосферы, называются соответственно тропопаузой, стратопаузой,мезопаузой. Единая для всех государств международная стандартная атмосфера – условная атмосфера, в которой распределение давления по высоте в поле силы тяжести получается при определенных предположениях о распределении температуры по вертикали из барометрической формулы
| pH = p0 exp(- Mgh / RT), |
где
| pH | – | давление на высоте; |
| p0 | – | давление на уровне Мирового океана; |
| M | – | молярная масса газа; |
| g | – | ускорение свободного падения; |
| R | – | универсальная газовая постоянная; |
| T | – | температура; |
| h | – | постоянная Больцмана (по имени австр. физика Л. Больцмана). |
|
| Рис. 3.6. Параметры МСА для малых высот |
В МСА за начало отсчета высоты принят уровень Мирового океана при следующих нормальных условиях: ускорение свободного паденияg0=9,807 м/с2; давление p0=101325 Па (760 мм рт. ст.); плотностьr0=1,2257 кг/м3 ; температура T0=288 К (t0 =15°C); скорость звука a0 = 340 м/с.
Подробные таблицы параметров стандартной атмосферы приводятся в литературе. В специальном математическом обеспечении ЭВМ есть стандартные программы, позволяющие рассчитывать параметры МСА.
Параметры МСА (изменение температуры и давления воздуха) для малых высот, на которых летают вертолеты и самолеты, приведены на рис. 3.6.
Здесь же приведены данные о распределении среднегодовых значений температурыt(H)max и t(H)min.
В первом приближении для тропосферы (H = 0 -11 км) можно считать
|
где
| tH | – | температура воздуха на высоте H, °C; |
| aH | – | скорость звука на высоте H, м/с; |
| a0 | – | скорость звука на уровне Мирового океана, м/с; |
| rH | – | плотность воздуха на высоте H, кг/м3; |
| r0 | – | плотность воздуха на уровне Мирового океана, кг/м3; |
| H | – | расчетная высота, км. |
В стратосфере (до высоты 20 км) в первом приближении
|
где
| r11 | – | плотность воздуха на высоте 11 км, кг/м3; |
| rH | – | плотность воздуха на расчетной высоте H, кг/м3; |
| H | – | расчетная высота, км. |
Все расчеты при проектировании ЛА проводятся для условий МСА, что позволяет сравнить результаты расчетов и летных испытаний нескольких ЛА, проводимых в различных климатических поясах, путем пересчета результатов испытаний на параметры международной стандартной атмосферы, «поместив» все ЛА в одинаковые условия – условия МСА.
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 2548;