Тема 6 Термодинамические процессы в атмосфере 1

Тема 6. Термодинамические процессы в атмосфере 1

1. Уравнение статики Р Р+d. P dm Уравнение статики выражает условие равновесия между силой вертикального барического градиента и силой тяжести. Уравнение состояния идеального газа: (здесь μ = μв= 0, 0289∙кг/м 3) 2

Обозначим удельный объем v 3

2. Барическая ступень Из уравнения статики: (1) 4

Барическая ступень – приращение высоты, в пределах которой давление падает на единицу (в метеорологии принято [p]=1 г. Па=100 Па= 1 мб) Барическая ступень увеличивается с высотой (уменьшением давления) и с ростом температуры. Условия dz/dp Т=00 С и р=1000 г. Па (высота h = 0 км) 8 м/г. Па Т=00 С и р = 500 г. Па (высота h = 5 км) 16 м/г. Па 5

В холодном воздухе давление падает с высотой быстрее, чем в теплом. Р 1 Н В Р 1 тепло холод Р 0 Холодные ложбины и теплые гребни всегда высокие (прослеживаются во всей толще тропосферы, а иногда 6 и нижней части стратосферы)

7

8

3. Формула Бабине • Рассмотрим барическую ступень для слоя атмосферы с небольшим перепадом высот и давления, обозначим среднее давление в слое рср, а среднюю температуру Тср: Переобозначив dz =Δz ; dp = Δp=р2 -р1, получим 9

Формула Бабине используется для расчета небольшого перепада высот (до 1000 м) и давлений (давление подставляем в г. Па, температуру в 0 С, результат получаем в м) 10

4. Барометрическая формула Рассмотрим изотермическую атмосферу Т = Т 0 = const. Где H= Rв. T 0/g = 8 км (для нормальных условий) носит название высота изотермической (однородной) 11 атмосферы

5. Формула Лапласа 12

• формула Бабине: • формула Лапласа: • барометрическая формула: Согласно барометрической формуле, формулам Бабине (для небольшого перепада высот) и Лапласа, высоту можно определять как функцию атмосферного давления, которое на высоте полета измеряется с помощью барометра – анероида. Основная шкала барометра градуируется в единицах высоты для определенных стандартных условий (стандартная 13 атмосфера)

Стандартная атмосфера (ГОСТ 4401 -81) -средние числовые значения основных параметров атмосферы на широте 45032’ 33” для высот от -2 до 120 км относительно уровня моря. Используется • при расчетах и проектировании летательных аппаратов; • при обработке результатов метеонаблюдений; • для приведения результатов технических испытаний ВС к одинаковым условиям для возможности их сравнения. 14

Альтиметр (от лат. altus высоко) - прибор, указывающий высоту полета. барометрический и радиотехнический • Барометрический высотомер. Высота рассчитывается по барометрической формуле в предположении, что температура равна стандартной – основной метод в авиации. • Частотный (радиовысотомеры малых высот) и импульсный (радиовысотомеры больших высот) измерение времени прохождения радиосигнала до Земли и обратно – вспомогательный метод в авиации. 15

Высота полета Н - расстояние по вертикали от самолета до уровня, принятого за начало. • Истинная высота полета Нист измеряется относительно пролетаемой местности (меняется соответственно изменению рельефа местности). • Абсолютная высота полета Набс измеряется относительно уровня моря. • Относительной высотой Нотн называется высота относительно аэродрома вылет(посадки) 16

• • • Давление, приведенное к уровню моря. При установке этого давления на высотомере прибор будет показывать высоту полета воздушного судна относительно уровня Балтийского моря. Для того, чтобы определить реальную высоту полета воздушного судна над земной поверхностью, потребуется знать превышение рельефа земли над уровнем моря. Эти цифры печатают на любой топографической карте. Вычитая из высоты, отображаемой на высотомере, превышение рельефа местности над уровнем моря и получают истинную высоту полета над землей. Однако, поскольку рельеф под самолетом в процессе полета постоянно меняется, значение истинной высоты полета также изменяется и при пилотировании обычно не используется. Давление на ВПП аэродрома. При установке этого давления для h=0 на барометрическом высотомере прибор будет показывать реальную высоту полета воздушного судна относительно ВПП аэродрома. Соответственно, если воздушное судно находится на ВПП перед взлетом или после посадки — высотомер будет показывать ноль. Поскольку ВПП аэродромов в большинстве случаев расположены на различной высоте относительно уровня моря, при одном и том же атмосферном давлении давление на этих ВПП также будет различаться. Стандартное давление. На высотомере устанавливается заранее определенное значение: 760 мм рт. ст. , или 1013 г. Па, или 29, 92 д. рт. ст. При установке такого давления на высотомере отображаемая прибором высота никоим образом не будет привязана к реальной высоте полета. Смысл установки стандартного давления в том, что при полетах на большие расстояния экипажу не придется каждый раз переставлять давление при переходе из одной погодной зоны в другую. Но при этом у всех воздушных судов, установивших стандартное давление, будет единая точка отсчета высоты, и, соответственно, при полете на разных высотах будет обеспечиваться тот самый вертикальный интервал, ради которого все это и делается. 17