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1013.25 hPa1。
海平面空气标准密度为 1.225 kg/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 = 288.15 K
?在MSL以上对流层顶以下(36,089 英尺)：
ISA 温度(oC) = T0 - 1.98 x [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 - 2 x[高度(英尺)/1000]
?在对流层顶之上(36，089 英尺)：
ISA 温度= -56.5oC = 216.5 K
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 - 2 x 33 = -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。
11013.25 hPa 等于29.92 ‘in Hg。
‘hPa’ 表示百帕，‘in Hg’ 表示英寸汞柱。
•
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)。
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 (9.80665 m/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：
RT
P
=ρ
其中R = 通用气体常数(287.053 J/kg/K)
结果：
●在平均海平面(MSL)：
P0 = 1013.25 hPa
•高于MSL但低于对流层顶(36,089 英尺)：
其中P0 = 1013.25 hPa (海平面的标准气压)
T0 = 288 .15 K (海平面的标准温度)
? = 0.0065 oC/m
g0 = 9.80665 m/s2
R = 287.053 J/kg/K
h = 高度(m)
注：在低空，气压每降低1 hPa，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 = 226.32 hPa (在11,000米的标准气压)
T1 = 216.65 K (在11,000米的标准温度)
h1 = 11，000 m
g0 = 9.80665 m/s2
R = 287.053 J/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(287.053 J/kg/K)
P 以百帕为单位
T 为开氏温度
●在平均海平面(MSL)：
?0 = 1.225 kg/m3
1.2. 国际标准大气(ISA)表
表A2：国际标准大气(ISA)。
