国际标准大气(ISA)
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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1013.25hPa1。
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)。
11013.25hPa等于29.92‘inHg。
‘hPa’表示百帕，‘inHg’表示英寸汞柱。
P
4000030000
20000
10000
(hPa)
图A2：气压高度与气压的函数关系
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/s 2)
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)： P 0=1013.25hPa
∙ 高于MSL 但低于对流层顶(36,089英尺)：
RT
P
=ρ
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
表A2：国际标准大气(ISA)。
