国际标准大气IS完整版.docx
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国际标准大气IS完整版
HUAsystemofficeroom【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
国际标准大气IS
A.概述
1.国际标准大气（ISA）
1.1.标准大气模型的建立
大气是指地球周围的大气层。
在世界的不同地区，其特点是不同的。
为此，需要采用一组平均的条件，即：
国际标准大气（ISA）。
1.1.1.温度模型的建立
下图（图A1）解释了标准大气中温度的变化：
图A1：
ISA温度
国际标准的基础是海平面温度15°C，气压1013.25hPa。
海平面空气标准密度为1.225kg/m3。
在对流层顶以下，温度以恒定的速率-6.5°C/1000米或-1.98°C/1000英尺随着高度变化。
标准的对流层顶的高度为11,000米或36,089英尺。
从对流层顶向上，温度保持恒定的-56.5°C。
因此，在ISA模型中被认为是理想气体的空气具有以下特性：
在平均海平面（MSL）：
ISA温度=T0=+15°C=288.15K
在MSL以上对流层顶以下（36,089英尺）：
ISA温度（oC）=T0-1.98x[高度（英尺）/1000]
为了快速确定在给定高度的标准温度，可以使用以下的近似公式：
ISA温度（oC）=15-2x[高度（英尺）/1000]
在对流层顶之上（36，089英尺）：
ISA温度=-56.5oC=216.5K
这个ISA模型作为一个基准，用于比较真实大气条件和相应的发动机/飞机性能。
因此，在给定的高度，大气条件被表达为ISA+/-ISA。
例如：
让我们考虑以下条件的飞行：
高度=33,000英尺
实际温度=-41oC
在33,000英尺的标准温度为：
ISA=15-2x33=-51oC，
而实际温度为-41oC，即：
比标准温度高10oC。
结论：
飞行条件为ISA+10。
1.1.2.气压模型的建立
为了计算给定高度条件下的标准的压力P，我们进行以下假设：
对应高度，温度是标准的。
空气是理想气体。
通过测量气压得到的高度被称为气压高度（PA），可以建立一个标准（ISA）表格（表A1）。
气压高度
PA=f（P）
PA
PA=f（P）
PA
图A2：
气压高度与气压的函数关系
压力（hPa）
气压高度（PA）
FL=PA/100
（英尺）
（米）
200
38661
11784
390
250
34000
10363
340
300
30066
9164
300
500
18287
5574
180
850
4813
1467
50
1013
0
0
0
表A1：
用表格表示的气压高度值示例
假定一个体积的气体处于静平衡，其气体状态方程为：
dP=gdh
其中=高度h的空气密度
g=重力加速度（9.80665m/s2）
dh=体积单位的高
dP=对应dh的压力变量
理想气体方程为：
其中R=通用气体常数（287.053J/kg/K）
结果：
在平均海平面（MSL）：
P0=1013.25hPa
高于MSL但低于对流层顶（36,089英尺）：
其中P0=1013.25hPa（海平面的标准气压）
T0=288.15K（海平面的标准温度）
=0.0065oC/m
g0=9.80665m/s2
R=287.053J/kg/K
h=高度（m）
注：
在低空，气压每降低1hPa，气压高度大约增加28英尺。
在对流层顶以上（36,089英尺）：
其中P1=226.32hPa（在11,000米的标准气压）
T1=216.65K（在11,000米的标准温度）
h1=11，000m
g0=9.80665m/s2
R=287.053J/kg/K
h=高度（米）
1.1.3.密度模型的建立
为了计算给定高度上的标准密度空气被假设为理想气体。
因此，在给定高度，可以按以下方法获得标准密度（kg/m3）：
其中R=通用气体常数（287.053J/kg/K）
P以百帕为单位
T为开氏温度
在平均海平面（MSL）：
0=1.225kg/m3
1.2.国际标准大气（ISA）表
可以按以下表A2的方式，按高度提供国际标准大气的参数（温度、压力、密度）：
高度
（英尺）
温度
（°C）
压力
压力比
=P/Po
密度
=ρ/ρo
音速
（kt）
高度
（米）
hPa
PSI
In.Hg
40000
39000
38000
37000
36000
-56.5
-56.5
-56.5
-56.5
-56.3
188
197
206
217
227
2.72
2.58
2.99
3.14
3.30
5.54
5.81
6.10
6.40
6.71
0.1851
0.1942
0.2038
0.2138
0.2243
0.2462
0.2583
0.2710
0.2844
0.2981
573
573
573
573
573
12192
11887
11582
11278
10973
35000
34000
33000
32000
31000
-54.3
-52.4
-50.4
-48.4
-46.4
238
250
262
274
287
3.46
3.63
3.80
3.98
4.17
7.04
7.38
7.74
8.11
8.49
0.2353
0.2467
0.2586
0.2709
0.2837
0.3099
0.3220
0.3345
0.3473
0.3605
576
579
581
584
586
10668
10363
10058
9754
9449
30000
29000
28000
27000
26000
-44.4
-42.5
-40.5
-38.5
-36.5
301
315
329
344
360
4.36
4.57
4.78
4.99
5.22
8.89
9.30
9.73
10.17
10.63
0.2970
0.3107
0.3250
0.3398
0.3552
0.3741
0.3881
0.4025
0.4173
0.4325
589
591
594
597
599
9144
8839
8534
8230
7925
25000
24000
23000
22000
21000
-34.5
-32.5
-30.6
-28.6
-26.6
376
393
410
428
446
5.45
5.70
5.95
6.21
6.47
11.10
11.60
12.11
12.64
13.18
0.3711
0.3876
0.4046
0.4223
0.4406
0.4481
0.4642
0.4806
0.4976
0.5150
602
604
607
609
611
7620
7315
7010
6706
6401
20000
19000
18000
17000
16000
-24.6
-22.6
-20.7
-18.7
-16.7
466
485
506
527
549
6.75
7.04
7.34
7.65
7.97
13.75
14.34
14.94
15.57
16.22
0.4595
0.4791
0.4994
0.5203
0.5420
0.5328
0.5511
0.5699
0.5892
0.6090
614
616
619
621
624
6096
5791
5406
5182
4877
15000
14000
13000
12000
11000
-14.7
-12.7
-10.8
-8.8
-6.8
572
595
619
644
670
8.29
8.63
8.99
9.35
9.72
16.89
17.58
18.29
19.03
19.79
0.5643
0.5875
0.6113
0.6360
0.6614
0.6292
0.6500
0.6713
0.6932
0.7156
626
628
631
633
636
4572
4267
3962
3658
3353
10000
9000
8000
7000
6000
-4.8
-2.8
-0.8
+1.1
+3.1
697
724
753
782
812
10.10
10.51
10.92
11.34
11.78
20.58
21.39
22.22
23.09
23.98
0.6877
0.7148
0.7428
0.7716
0.8014
0.7385
0.7620
0.7860
0.8106
0.8359
638
640
643
645
647
3048
2743
2438
2134
1829
5000
4000
3000
2000
1000
+5.1
+7.1
+9.1
+11.0
+13.0
843
875
908
942
977
12.23
12.69
13.17
13.67
14.17
24.90
25.84
26.82
27.82
28.86
0.8320
0.8637
0.8962
0.9298
0.9644
0.8617
0.8881
0.9151
0.9428
0.9711
650
652
654
656
659
1524
1219
914
610
305
0
+15.0
1013
14.70
29.92
1.0000
1.0000
661
0
-1000
+17.0
1050
15.23
31.02
1.0366
1.0295
664
-305
表A2：
国际标准大气（ISA）
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