Стандарт США Атмосфера является статической моделью атмосферы того , как давление , температура , плотность и вязкость из атмосферы Земли изменения в широком диапазоне высот или возвышений . Модель, основанная на существующем международном стандарте, была впервые опубликована в 1958 году Комитетом США по распространению на стандартную атмосферу и обновлялась в 1962, 1966 и 1976 годах. Она в значительной степени соответствует методологии Международной стандартной атмосферы , отличаясь от нее. в основном в предполагаемом распределении температуры на больших высотах.
Методология [ править ]
Математическая модель USSA делит атмосферу на слои с предполагаемым линейным распределением абсолютной температуры T в зависимости от геопотенциальной высоты h . [2] Два других значения (давление P и плотность ρ ) вычисляются путем одновременного решения уравнений, полученных из:
- изменение вертикального давления , которое связывает давление, плотность и геопотенциальную высоту (с использованием стандартного давления 101 325 паскалей (14,696 фунтов на кв. дюйм) на среднем уровне моря в качестве граничного условия ):
- , и
- закон идеального газа в молярной форме, которая связывает давление, плотность и температуру:
на каждую геопотенциальную высоту, где г является стандартным ускорением силы тяжести , а R удельным является удельным газовым постоянным для сухого воздуха.
Плотность воздуха должна быть рассчитана для определения давления и используется при расчете динамического давления для движущихся транспортных средств. Динамическая вязкость является эмпирической функцией температуры, а кинематическая вязкость рассчитывается путем деления динамической вязкости на плотность.
Таким образом, стандарт состоит из таблицы значений на разных высотах, а также некоторых формул, по которым эти значения были получены.
Чтобы моделировать условия ниже среднего уровня моря , тропосфера фактически расширена до −2000 футов (−610 м), где температура составляет 66,1 ° F (18,9 ° C), давление составляет 15,79 фунта на квадратный дюйм (108900 Па) и плотность составляет 0,08 · 106 фунтов на кубический фут (1,2985 кг / м 3 ).
Версия 1962 года [ править ]
Основные предположения, сделанные для версии 1962 года, были следующими: [3]
- воздух - это чистая, сухая, идеальная газовая смесь ( c p / c v = 1,40)
- молекулярная масса до 90 км 28,9644 (шкала C-12)
- Предполагается, что основными составляющими на уровне моря являются:
- N 2 - 78,084%
- O 2 - 20,9476%
- Ar - 0,934%
- CO 2 - 0,0314%
- Ne - 0,001818%
- Он - 0,000524%
- CH 4 - 0,0002%.
- назначенные средние условия на уровне моря следующие:
- P = 14,696 фунтов на кв. Дюйм= 2116,22 фунтов на кв. Дюйм = 101325 Па = 29,92 дюйма рт. Ст. = 0,1013250 МН / м 2
- T = 59 ° F = 518,67 ° R = 15 ° C = 288,15 К
- ρ = 0,0764734 фунт / (куб. фут) = 1,225 0 кг / м 3
- g = 32,174 1 фут / с 2 = 9,80665 м / с 2
- R = 1545,31 фут · фунт / (фунт-моль · ° R) = 8,31432 Дж / (моль · К).
Версия 1976 года [ править ]
Это самая последняя версия и отличается от предыдущих версий только выше 51 км:
| Подстрочный индекс b | Геопотенциальная высота над уровнем моря [4] | Статическое давление | Стандартная температура (K) | Температурный интервал | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (м) | (футы) | (паскали) | (дюйм рт. ст.) | (К / м) | (К / фут) | ||
| 0 | 0 | 0 | 101325 | 29,92126 | 288,15 | -0,0065 | -0,001981 |
| 1 | 11 000 | 36 089 | 22632,1 | 6,683245 | 216,65 | 0,0 | 0,0 |
| 2 | 20 000 | 65 617 | 5474,89 | 1,616734 | 216,65 | 0,001 | 0,0003048 |
| 3 | 32 000 | 104 987 | 868.019 | 0,2563258 | 228,65 | 0,0028 | 0,0008534 |
| 4 | 47 000 | 154 199 | 110,906 | 0,0327506 | 270,65 | 0,0 | 0,0 |
| 5 | 51 000 | 167 323 | 66,9389 | 0,01976704 | 270,65 | -0,0028 | -0,0008534 |
| 6 | 71 000 | 232 940 | 3,95642 | 0,00116833 | 214,65 | -0,002 | -0,0006096 |
См. Также [ править ]
- Атмосферные модели
- NRLMSISE-00
- Барометрическая формула
Ссылки [ править ]
- ^ Геометрическая высота в зависимости от температуры, давления, плотности и скорости звука, полученная из Стандартной атмосферы США 1962 года.
- ^ Gyatt, Graham (2006-01-14): "Стандарт Атмосфера" . Математическая модель стандартной атмосферы США 1976 года.
- ^ Тув, Джордж Льюис; Больц, Рэй Э. (1973). Справочник таблиц CRC для прикладных технических наук . Бока-Ратон: CRC Press . ISBN 0-8493-0252-8.
- ^ Стандартная атмосфера США, 1962, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1962
Документы [ править ]
- Расширение США до стандартной атмосферы ИКАО, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1958.
- Стандартная атмосфера США, 1962 год, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1962 год.
- Стандартные добавки к атмосфере США, 1966, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1966.
- Стандартная атмосфера США , 1976 г., Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1976 г. (размер связанного файла 17 МБ).
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные со стандартной атмосферой США . |
- NASA GSFC ModelWeb
- Математическая модель стандартной атмосферы США 1976 года.
- Онлайн калькулятор стандартной атмосферы США 1976 года и генератор таблиц
- Вычислить 28 свойств стандартной атмосферы 1976 года.
