Uluslararası Standart Atmosfer - International Standard Atmosphere

Uluslararası Standart Atmosfer sıcaklığı ve basıncı ile çeşitli nesnelerin ve başarılı stratosferik sıçramaların yaklaşık yüksekliklerinin bir grafiğinin karşılaştırılması

Uluslararası Standart Atmosfer ( ISA ) bir olduğu statik atmosferik modeli arasında nasıl basınç , sıcaklık , yoğunluk ve viskozite ait Dünya atmosferi çok çeşitli üzerinde değişiklik irtifalarda veya yüksekliklerde . Sıcaklık ve basınç için ortak bir referans sağlamak üzere kurulmuştur ve çeşitli yüksekliklerdeki değerlerin tablolarından ve bu değerlerin türetildiği bazı formüllerden oluşur. Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı (ISO) bir olarak ISA yayınlamaktadır uluslararası standartta 1975: ISO 2533. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) ve Amerika Birleşik Devletleri Hükümeti gibi diğer standart kuruluşları , kendi standart oluşturma yetkileri altında aynı atmosferik modelin uzantılarını veya alt kümelerini yayınlar.

Tanım

ISA matematiksel modeli , atmosferi, jeopotansiyel irtifa h'ye karşı mutlak sıcaklık T'nin varsayılan doğrusal dağılımıyla katmanlara ayırır . Diğer iki değer (basınç P ve yoğunluk ρ ) , aşağıdakilerden kaynaklanan denklemlerin aynı anda çözülmesiyle hesaplanır :

Basınç değişim oranını jeopotansiyel yükseklik ile ilişkilendiren hidrostatik dengeden kaynaklanan dikey basınç gradyanı :

{\frac {dP}{dh}}=-\rho g

, ve

ideal gaz kanunu olarak mol ilgilidir şeklinde, basınç , yoğunluğu ve sıcaklığı :

\ P=\rho R_{\rm {spesifik}}T

g'nin standart yerçekimi ivmesi ve R'ye _özgü , kuru hava için özgül gaz sabiti olduğu her jeopotansiyel yükseklikte .

Basıncı çözmek için hava yoğunluğu hesaplanmalıdır ve hareketli araçlar için dinamik basıncın hesaplanmasında kullanılır . Dinamik viskozite , sıcaklığın ampirik bir fonksiyonudur ve kinematik viskozite , dinamik viskozitenin yoğunluğa bölünmesiyle hesaplanır.

Bu nedenle standart, çeşitli yüksekliklerdeki değerlerin bir tablosundan ve bu değerlerin türetildiği bazı formüllerden oluşur. Model , Dünya'nın en alçak noktalarını barındırmak için , standart sıcaklık 19 °C'ye ayarlı olarak, deniz seviyesinin 610 metre (2.000 ft) altında bir temel jeopotansiyel yükseklikte başlar . Km başına -6,5 °C (-11,7 °F) sıcaklık atlama oranıyla (1.000 fitte kabaca -2 °C (-3,6 °F)), tablo 15 °C'lik standart ortalama deniz seviyesi değerlerine enterpolasyon yapar ( 59 °F) sıcaklık, 101.325 paskal (14.6959 psi) (1 atm ) basınç ve metreküp başına 1.2250 kilogram (0.07647 lb/cu ft) yoğunluk. Troposfer tablolama 0,02272 (sıcaklık metre küp başına kilogram 0,3639 ila -56,5 ° C (-69,7 ° F), 22.632 paskal (3,2825 psi) basınç ve yoğunluk düştü 11.000 metre (36.089 fit), devam lb/cu ft). 11 km ile 20 km arasında sıcaklık sabit kalır.

ISA'daki Katmanlar
Katman	Seviye adı	MSL h (m) üzerindeki temel jeopotansiyel irtifa	MSL z (m) üzerindeki temel geometrik yükseklik	Gecikme oranı ( °C/km)	Temel sıcaklık T (°C)	Baz atmosferik basınç p (Pa)	Baz atmosferik yoğunluk ρ (kg/m ³ )
0	Troposfer	-610	-611	-6.5	+19.0	108.900 (1.075 atm)	1.2985
1	Tropopoz	11.000	11.019	0.0	-56.5	22.632	0.3639
2	Stratosfer	20.000	20,063	+1.0	-56.5	5474.9	0.0880
3	Stratosfer	32.000	32.162	+2.8	-44.5	868.02	0.0132
4	Stratopoz	47.000	47.350	0.0	-2,5	110.91	0.0020
5	mezosfer	51.000	51.413	-2.8	-2,5	66.939
6	mezosfer	71.000	71.802	-2.0	-58.5	3.9564
7	mezopoz	84.852	86.000	-	-86.28	0.3734

jeopotansiyel irtifanınkilometresi başına verilen^bir gecikme oranı(Pozitif bir sapma oranı (λ > 0) yükseklikle birlikte sıcaklık artışları anlamına gelir)

Yukarıdaki tabloda, jeopotansiyel yükseklik , yerçekiminin yükseklikle değişimini içerecek şekilde yüksekliği ayarlayan bir matematiksel modelden hesaplanırken, geometrik yükseklik , ortalama deniz seviyesinden (MSL) standart doğrudan dikey mesafedir . Tabloda belirtilen Gecikme Oranlarının geometrik yükseklik değil, jeopotansiyel irtifa kilometresi başına °C olarak verildiğine dikkat edin.

ISA modeli, ISO'nun TC 20/SC 6 teknik komitesi tarafından belirlenen orta enlemlerdeki ortalama koşullara dayanmaktadır. 20. yüzyılın ortalarından itibaren zaman zaman revize edilmiştir.

Standart olmayan gün koşullarında kullanın

ISA , çeşitli irtifalarda motor ve araç performansının hesaplanması ve test edilmesi için tekrarlanabilir bir mühendislik referansına izin vermek için varsayımsal bir standart gün modeller . Bu etmez (örneğin, gerçek atmosferik koşulların bir katı meteorolojik model sağlamak nedeniyle rüzgar koşullarına barometrik basınç değişiklikleri ). Nem etkilerini de hesaba katmaz ; havanın kuru, temiz ve sabit bileşimde olduğu varsayılır. Standart atmosfer modelinden basınç ve yoğunluk elde edildikten sonra havanın termodinamik durumuna su buharı eklenerek araç veya motor analizinde nem etkileri hesaba katılır .

Standart olmayan (sıcak veya soğuk) günler, rakımda standart sıcaklığa belirli bir sıcaklık deltası eklenerek modellenir, ancak standart gün değeri olarak basınç alınır. Yoğunluk ve viskozite, ideal gaz hal denklemi kullanılarak elde edilen sıcaklık ve basınçta yeniden hesaplanır. Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı MIL-STD-210C ve halefi MIL-HDBK-310 gibi, yüksekliğe sahip sıcak gün, Soğuk gün, Tropikal ve Kutupsal sıcaklık profilleri performans referansları olarak kullanılmak üzere tanımlanmıştır .

ICAO Standart Atmosfer

Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) "ICAO Standart Atmosferi"ni 1993 yılında Doc 7488-CD olarak yayınladı. ISA ile aynı modele sahip, ancak irtifa kapsamını 80 kilometreye (262.500 fit) kadar genişletiyor.

ICAO Standart Atmosfer, ISA gibi, su buharı içermez.

ICAO tarafından tanımlanan değerlerden bazıları şunlardır:

**ICAO Standart Atmosfer**
Yükseklik km ve ft	Sıcaklık °C	Basınç hPa	Atlama hızı °C/1000 ft
0 km	15.0	1013.25	-1,98 (troposferik)
11 km 36 000 ft	-56.5	226.00	0,00 (stratosferik)
20 km 65 000 ft	-56.5	54.70	+0.3 (stratosferik)
32 km 105 000 ft	-44.5	8.68

Havacılık standartları ve uçuş kuralları, Uluslararası Standart Atmosfere dayanmaktadır. Hava hızı göstergeleri hava yoğunluğu 1,225 kg / m nerede Uluslararası Standart Atmosfer deniz seviyesinde faaliyet varsayımına kalibre edilir ³ .

Diğer standart atmosferler

ABD standart atmosfer atmosferik sıcaklık, yoğunluk, basınç ve yükseklikler geniş bir aralığı üzerinde, diğer özellikler için değerler tanımlamak modeller setidir. Mevcut bir uluslararası standarda dayanan ilk model, 1958'de ABD Standart Atmosferin Uzatılması Komitesi tarafından yayınlandı ve 1962, 1966 ve 1976'da güncellendi. The US Standard Atmosphere, International Standard Atmosphere ve WMO (World Meteorological) Organizasyon) standart atmosferleri, 32 km'ye kadar olan yükseklikler için ISO Uluslararası Standart Atmosferi ile aynıdır.

NRLMSISE-00 , ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı tarafından gerçek uydu sürüklenme verilerini hesaba katarak geliştirilen, yerden uzaya Dünya atmosferinin daha yeni bir modelidir . Bu modelin birincil kullanımı, atmosferik sürüklenme nedeniyle uydu yörünge bozulmasının tahminlerine yardımcı olmaktır . COSPAR Uluslararası Referans Atmosferi (CIRA) 2012 ve ISO 14222 Dünya Atmosfer Yoğunluğu standardı, kompozisyon kullanımları için NRLMSISE-00'ü önerir.

JB2008 , ABD Hava Kuvvetleri Uzay Komutanlığı ve Uzay Çevre Teknolojileri tarafından gerçekçi güneş ışınımları ve jeomanyetik fırtınaların zaman evrimi dikkate alınarak geliştirilen, 120 ila 2000 km arasındaki Dünya atmosferinin daha yeni bir modelidir . Atmosferik sürüklenme nedeniyle uydu yörünge bozulmasını hesaplamak için en kullanışlıdır . COSPAR Uluslararası Referans Atmosferi (CIRA) 2012 ve ISO 14222 Dünya Atmosfer Yoğunluğu standardı, sürükleme kullanımlarında kütle yoğunluğu için JB2008'i önerir.

Sıcaklık ve basınç için standart koşullar kullanılan gaz sıcaklık ve basınç için bir model olan kimya .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Davies, Mark (2003). Havacılık ve Uzay Mühendisleri için Standart El Kitabı . New York: McGraw-Hill. ISBN'si 0-07-136229-0.
NASA JPL Referans Notları
ICAO, ICAO Standart Atmosfer El Kitabı (80 kilometreye (262 500 fit) uzatılmıştır) , Doc 7488-CD, Üçüncü Baskı, 1993, ISBN 92-9194-004-6 .

Languages

In other projects