国际标准大气(ISA)是一个静止大气模型,用于描述地球大气的压力、温度、密度和粘度如何在广泛的高度范围内变化。它的建立是为了提供大气温度和压力的通用参考,以便比较航空器性能和设计仪表。模型由不同高度的数值表以及导出这些值的公式组成,是干洁的理想气体,化学组成随高度不变,平均分子量为28.9644,呈流体静力平衡状态。国际标准化组织(ISO)将国际标准大气作为国际标准发布,即ISO 2533:1975。其他标准组织,例如国际民用航空组织(ICAO)和美国政府,在其自己的标准制定机构下发布相同大气模型的扩展或子集。这种大气标准与中纬度实际大气的多年平均状况相接近。为应用方便,常依此特征参数算出各高度上的温度、压强和密度,列成标准大气表,随时查看。由于各地实际大气与标准大气不同,其间总存在着差异,故按标准大气数据设计的航空器和仪表,在飞行时就会有误差,需依当时的气温、气压、密度进行修正。 基本介绍
在海平面,国际标准大气压力为29.92inHg(1013.2hPa),温度为15℃(59℉)。高度增加,压力和温度一般都会降低。例如,在海拔高度2000ft处,标准压力约为27.92(29.92-2.00)inHg,标准温度约为11℃(15℃-4℃)。国际标准 大气数学模型将大气划分为多个层,假设每一层中绝对温度T与位势高度h呈线性变化。其他两个值(压力P和密度ρ)通过同时求解以下方程得到:由流体静力平衡产生的垂直压力梯度,它与压力变化率与位势高度相关,以及理想气体定律,它与压力、密度和温度有关。在每个位势高度,其中g是标准重力加速度,R specific是干燥空气的比气体常数(287.058J⋅kg^-1⋅K^-1)。这样就可以解出每个高度的大气密度和压强,动力粘度是温度的经 验函数,运动粘度是通过将动力粘度除以密度来计算的。 综上,该标准包括一个不同海拔高度的大气参数列表,及其推导公式。为了适应低地,模型从低于海平面610米,标准温度设置为19摄氏度。温度递减率为-6.5°C每公里(大约-2°C每1,000ft),到标准平均海平面温度15°C(59°F),压强101,325帕斯卡(14.6959磅力每平方英寸)(1 atm),密度为1.225千克每立方米。对流层向上延续到11公里(36089ft)高,温度降至−56.5°C(−69.7°F),气压为22,632帕斯卡(3.2825磅力每平方英寸),密度为0.3639千克每立方米。高度从11公里到20公里之间,大气温度保持不变。 气温递减率λ是每千米位势高度气温的降低数值。位势高度是考虑了重力随高度变化计算得出的,而几何高度是平均海平面以上的垂直距离(MSL)。请注意,气温递减率λ以位势高度给出,而不是几何高度。国际标准大气模型基于国际标准化组织的TC 20/SC 6技术会议确定的中纬度地区的平均条件。该条件20世纪中叶以来,进行过数次修订。