另外,充沛的水汽和尘埃往往导致浓雾和其他恶化能见度的现象,对飞机的起飞和着陆构成严重的障碍。为了确保飞行安全,每个机场都规定有各类飞机的起降气象条件。另外,对流层下层中气温的日变化极为明显,昼夜温差可达 " "%。
(&)对流层中层:它的底界即摩擦层顶,上界高度约为 ’ (),这一层受地表的影响远小于摩擦层。大气中云和降水现象大都发生在这一层内。这一层的上部,气压通常只及地面的一半,在那里飞行时需要使用氧气。一般轻型运输机、直升机等常在这一层中飞行。
(*)对流层上层:它的范围从 ’ ()高度伸展到对流层的顶部。这一层的气温常年都在 "%以下,水汽含量很少。各种云都由冰晶或过冷却水滴组成。在中纬度和副热带地区,这一层中常有风速等于或大于 *")+ ,的强风带,即所谓的高空急流。飞机在急流附近飞行时往往会遇到强烈颠簸,使乘员不适,甚至破坏飞机结构和威胁飞行安全。
此外,在对流层和平流层之间,还有一个厚度为数百米到 & ()的过渡层,称为对流层顶。对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用。上升的水汽、尘粒等多聚集其下,那里的能见度往往较差。
&-平流层
平流层位于对流层顶之上,顶界伸展到约 ." .. ()。在平流层内,随着高度的增加气温最初保持不变或微有上升,到 &. *" ()以上气温升高较快,到了平流层顶气温约升至 &/" &0" 1。平流层的这种气温分布特征同它受地面影响小和存在大量臭氧(臭氧能直接吸收太阳辐射)有关。这一层过去常被称为同温层,实际上指的是平流层的下部。在平流层中,空气的垂直运动远比对流层弱,水汽和尘粒含量也较少,因而气流比较平缓,能见度较佳。对于飞行来说,平流层中气流平稳、空气阻力小是有利的一面,但因空气稀薄,飞行器的稳定性和操纵性恶化,这又是不利的一面。高性能的现代歼击机和侦察机都能在平流层中飞行。随着飞机飞行上限的日益增高和火箭、导弹的发展,对平流层的研究日趋重要。
*-中间层
中间层从平流层顶大约 ." .. ()伸展到 2" ()高度。这一层的特点是:气温随高度增加而下降,空气有相当强烈的垂直运动。在这一层的顶部气温可低至 ’" 0" 1。
-热层
热层的范围是从中间层顶伸展到约 2"" ()高度。这一层的空气密度很小,声波也难以传播。热层的一个特征是气温随高度增加而上升。另一个重要特征是空气处于高度电离状态。热层又在电离层范围内。在电离层中各高度上空气电离的程度是不均匀的,存在着电离强度相对较强的几个层次。有时,在极区常可见到光彩夺目的
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极光。电离层的变化会影响飞行器的无线电通信。 "散逸层散逸层又称逃逸层、外大气层,是地球大气的最外层,位于热层之上。那里的空
气极其稀薄,同时又远离地面,受地球的引力作用较小,因而大气分子不断地向星际空间逃逸。航天器脱离这一层后便进入太空飞行。
二、大气的物理性质和理想气体
"大气的物理性质大气的物理性质包括大气的温度、压强(也常常称为压力)、密度(或比重)、音速、黏性和压缩性等方面。前四项大家比较熟悉,下面简单介绍后两项。
空气的黏性,是空气自身相互黏滞或牵扯的特性。从本质上讲,黏性是流体内相邻两层间的内摩擦。空气的黏性很小,不易觉察。把手浸入水中,抽出时就会有水珠黏附在手上,这表明水有黏性;把手浸入甘油或蜂蜜中间,附着的就更多,这表明它们的黏性比水大得多。空气的黏性比水的要小。空气的黏性和温度有关,温度高,空气的黏性大,反之就小。空气的黏性可用其动力黏度来衡量。空气的黏性对飞机飞行的影响主要表现在其与飞行的摩擦阻力有关。
空气的压缩性,是指在压强(压力)的作用下或温度改变的情况下,空气改变自己的密度和体积的一种特性。空气的压缩性比水要大得多,水几乎很难压缩。在低速
(低速指流动速度小于 " %倍的音速)时,空气压强的变化一般不大,空气密度的变化很小,空气的压缩性对于飞机的飞行影响很小。所以在低速飞行时,可以认为空气是不可压缩的,即可以认为密度是一个不变的数值。这样就使问题简单多了。但在高速(超音速)飞行时,就必须考虑空气的压缩性。空气的压缩性可用马赫数 &’来衡量。
("理想气体气体的密度( )、温度())和压强(*)是说明气体状态的主要参数,三者之间不是独立的,而是相互联系的。对于理想气体,其状态方程为
+, -)
式中.*———压强,*’;
—
—密度,/0 1 2%;
-—
—气体常数,空气为 (34" ( 345(1/6•7);
)———温度,7。
在飞行速度不高时,空气的性质与理想气体差别不大,可近似按理想气体对待。只有在航速超过音速 倍时,才有必要考虑真实气体的状态方程。 中国航空网 www.aero.cn 航空翻译 www.aviation.cn 本文链接地址:飞机检测与维修实用手册 1(7)