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ISA Atmosphere Model

国际标准大气层(ISA,或 ISA - 国际标准大气层)。

类型: SubSystem

图书馆中的路径:

/Aerospace/Environment/Atmosphere/ISA Atmosphere Model

说明

*ISA 大气模型*块根据 [1] 实现了国际标准大气的数学表示,为给定的位势或几何高度生成温度、压力、密度和声速值 。 *ISA 大气模型*块使用国际单位制。

局限性

  • 海拔低于 -2000 米和高于 1200000 米时,温度和压力值保持不变。

  • 密度和声速使用理想气体方程计算。

算法

使用公式计算海拔 120 千米以下各层的温度

其中 是沿位势高度的热力学温度梯度,K/m。

120 公里高度以上各层的温度 ,计算公式为

其中 是沿几何高度的热力学温度梯度,K/m。

带有索引 的参数值指的是考虑层的下边界。

热力学温度梯度值 分别见 [1,表 5] 和 [1,表 6]。

高达 120 公里的压力 由以下公式计算:

ММММ 对于 М

对于 М

其中

  • - 自由落体加速度,m/s2

  • М - 沿位势高度的摩尔温度梯度,K/m;

  • - 比气常数,J/kg⋅K;

  • М - 摩尔温度,K。

М 直至(包括)94000 米高度的数值相等。

海拔 120 千米以上的压力 ,计算公式为:

其中

  • - 是中性空气粒子的浓度,m-3

  • - 是通用气体常数,J/K⋅kmol;

  • - 阿伏加德罗数,kmol-1

粒子的浓度 用四度多项式近似表示,其形式为

系数 和指数 见 [1, 表 7]。

声速 的计算公式为

空气密度 用公式计算:

其中 是摩尔质量,千克/千摩尔。

摩尔质量 在 94000 米高度以下是恒定的,等于海平面空气的摩尔质量[1,表 1]。在海拔 97000 米以下,摩尔质量根据表达式 [1, 第 4 节] 减小。在海拔 97500 米和海拔 97500 米至 120000 米之间,摩尔质量的进一步下降遵循线性规律,梯度为 ,分别等于-0.00012 和-0.0001511 千克/米-千摩尔。在海拔 120000 米至 120000 米的范围内,摩尔质量近似于一个三度多项式,其形式为

系数 见 [1, 表 3]。

端口

输入

h(米) - 位势或几何高度
尺度

海拔 120 千米以下使用位势高度,海拔 120 千米以上使用几何高度。

*数据类型:Float64`。

输出

T (K) - 温度
标量

温度,K。

*数据类型:Float64`。

a(米/秒) - 音速
标量

声速,米/秒。

*数据类型:Float64`。

P (Pa) - 压力
标量

压力,帕

*数据类型:Float64`。

ρ (kg/m3) - 空气密度
标量

空气密度,kg/m³。

*数据类型:Float64`。

资源

  1. GOST 4401-81 "标准大气。参数"。