另外,充沛的水汽和塵埃往往導致濃霧和其他惡化能見度的現象,對飛機的起飛和著陸構成嚴重的障礙。為了確保飛行安全,每個機場都規定有各類飛機的起降氣象條件。另外,對流層下層中氣溫的日變化極為明顯,晝夜溫差可達 " "%。
(&)對流層中層:它的底界即摩擦層頂,上界高度約為 ’ (),這一層受地表的影響遠小于摩擦層。大氣中云和降水現象大都發生在這一層內。這一層的上部,氣壓通常只及地面的一半,在那里飛行時需要使用氧氣。一般輕型運輸機、直升機等常在這一層中飛行。
(*)對流層上層:它的范圍從 ’ ()高度伸展到對流層的頂部。這一層的氣溫常年都在 "%以下,水汽含量很少。各種云都由冰晶或過冷卻水滴組成。在中緯度和副熱帶地區,這一層中常有風速等于或大于 *")+ ,的強風帶,即所謂的高空急流。飛機在急流附近飛行時往往會遇到強烈顛簸,使乘員不適,甚至破壞飛機結構和威脅飛行安全。
此外,在對流層和平流層之間,還有一個厚度為數百米到 & ()的過渡層,稱為對流層頂。對流層頂對垂直氣流有很大的阻擋作用。上升的水汽、塵粒等多聚集其下,那里的能見度往往較差。
&-平流層
平流層位于對流層頂之上,頂界伸展到約 ." .. ()。在平流層內,隨著高度的增加氣溫最初保持不變或微有上升,到 &. *" ()以上氣溫升高較快,到了平流層頂氣溫約升至 &/" &0" 1。平流層的這種氣溫分布特征同它受地面影響小和存在大量臭氧(臭氧能直接吸收太陽輻射)有關。這一層過去常被稱為同溫層,實際上指的是平流層的下部。在平流層中,空氣的垂直運動遠比對流層弱,水汽和塵粒含量也較少,因而氣流比較平緩,能見度較佳。對于飛行來說,平流層中氣流平穩、空氣阻力小是有利的一面,但因空氣稀薄,飛行器的穩定性和操縱性惡化,這又是不利的一面。高性能的現代殲擊機和偵察機都能在平流層中飛行。隨著飛機飛行上限的日益增高和火箭、導彈的發展,對平流層的研究日趨重要。
*-中間層
中間層從平流層頂大約 ." .. ()伸展到 2" ()高度。這一層的特點是:氣溫隨高度增加而下降,空氣有相當強烈的垂直運動。在這一層的頂部氣溫可低至 ’" 0" 1。
-熱層
熱層的范圍是從中間層頂伸展到約 2"" ()高度。這一層的空氣密度很小,聲波也難以傳播。熱層的一個特征是氣溫隨高度增加而上升。另一個重要特征是空氣處于高度電離狀態。熱層又在電離層范圍內。在電離層中各高度上空氣電離的程度是不均勻的,存在著電離強度相對較強的幾個層次。有時,在極區常可見到光彩奪目的
••
極光。電離層的變化會影響飛行器的無線電通信。 "散逸層散逸層又稱逃逸層、外大氣層,是地球大氣的最外層,位于熱層之上。那里的空
氣極其稀薄,同時又遠離地面,受地球的引力作用較小,因而大氣分子不斷地向星際空間逃逸。航天器脫離這一層后便進入太空飛行。
二、大氣的物理性質和理想氣體
"大氣的物理性質大氣的物理性質包括大氣的溫度、壓強(也常常稱為壓力)、密度(或比重)、音速、黏性和壓縮性等方面。前四項大家比較熟悉,下面簡單介紹后兩項。
空氣的黏性,是空氣自身相互黏滯或牽扯的特性。從本質上講,黏性是流體內相鄰兩層間的內摩擦。空氣的黏性很小,不易覺察。把手浸入水中,抽出時就會有水珠黏附在手上,這表明水有黏性;把手浸入甘油或蜂蜜中間,附著的就更多,這表明它們的黏性比水大得多。空氣的黏性比水的要小。空氣的黏性和溫度有關,溫度高,空氣的黏性大,反之就小。空氣的黏性可用其動力黏度來衡量。空氣的黏性對飛機飛行的影響主要表現在其與飛行的摩擦阻力有關。
空氣的壓縮性,是指在壓強(壓力)的作用下或溫度改變的情況下,空氣改變自己的密度和體積的一種特性。空氣的壓縮性比水要大得多,水幾乎很難壓縮。在低速
(低速指流動速度小于 " %倍的音速)時,空氣壓強的變化一般不大,空氣密度的變化很小,空氣的壓縮性對于飛機的飛行影響很小。所以在低速飛行時,可以認為空氣是不可壓縮的,即可以認為密度是一個不變的數值。這樣就使問題簡單多了。但在高速(超音速)飛行時,就必須考慮空氣的壓縮性。空氣的壓縮性可用馬赫數 &’來衡量。
("理想氣體氣體的密度( )、溫度())和壓強(*)是說明氣體狀態的主要參數,三者之間不是獨立的,而是相互聯系的。對于理想氣體,其狀態方程為
+, -)
式中.*———壓強,*’;
—
—密度,/0 1 2%;
-—
—氣體常數,空氣為 (34" ( 345(1/6•7);
)———溫度,7。
在飛行速度不高時,空氣的性質與理想氣體差別不大,可近似按理想氣體對待。只有在航速超過音速 倍時,才有必要考慮真實氣體的狀態方程。 中國航空網 www.k6050.com 航空翻譯 www.aviation.cn 本文鏈接地址:飛機檢測與維修實用手冊 1(7)