Modificarea densității aerului în funcție de altitudine
Hai sa vorbim despre „densitatea altitudinii“.
Cei mai mulți piloți aeroshyutov nu au absolut nici o idee despre modificarea densității aerului cu schimbările de altitudine sau ceva de auzit și au ideea cea mai îndepărtată a ceea ce este și modul în care densitatea aerului afectează orice aeronavă care iese din sol.
Absolut toate aeronavele variind de la mici la mari avioane paramotor transcontinentale, absolut totul se raspandeste impactul modificării densității aerului în funcție de înălțimea.
Conceptul de „densitatea altitudinii“ este un grafic care prezintă modificările de temperatură, presiune și densitatea aerului în funcție de altitudine. Toate aceste valori depind în mare măsură de condițiile meteorologice specifice. Cu toate acestea, pentru valorile de calcul pot fi utilizate pentru atmosfera standard (atmosfera redusă la condiții standard). Calculați ceea ce se poate ridica va opera pe aripa, ca cai putere necesar pentru a zbura la altitudini diferite, care forța de tracțiune a motorului necesar ca aeronava a fost de zbor și ar putea depăși rezistența aerului.
atmosfera standard
Atmosfera standard internațională (ISA) - distribuția verticală ipotetică a temperaturii, presiunii și densitatea aerului din atmosferă, care este media un acord internațional anuală de stat și de mediu. Compilation primului ISA includ o 20 de ani m. secolului XX. În anii următori datorită Vitezele și altitudinile crescânde gamele zbura împreună cu principalii parametri termodinamici ai oțelului ISA indică valori ale vitezei sunetului, accelerarea cădere liberă, masa molară a vâscozității aerului, lungimea căii moleculare și alți parametri. Scopul ACI - unifice valorile inițiale ale parametrilor atmosferici utilizați în calculele și proiectarea echipamentelor aeronavelor, rezultate de prelucrare de observare geofizice și meteorologice și să acționeze rezultatele testării aeronavelor și a componentelor acestora în condiții identice. Baza de calcul a parametrilor sunt statice ACI atmosferă și ecuația de stare a gazului ideal.
Într-un număr de țări, pe baza ISA pentru a crea o atmosferă standard național. Astfel, GOST „atmosfera standard“, care corespunde standardului internațional stabilește valorile medii numerice ale parametrilor axei atmosferei pentru altitudini de până la 1200 km, latitudinea 45 ° 32'33“, care corespunde nivelului mediu al activității solare.
Deci, piloții trebuie să aplice cunoștințele teoretice cu privire la valorile forței de ridicare, puterea și forța de tracțiune, pentru a face calculul diferenței dintre valorile atmosferei standard, și valorile reale la un anumit moment și un anumit loc.
Piloții ar trebui să poată să se adapteze valorile teoretice ale motoarelor de forță de ridicare, de putere și de tracțiune pentru valorile diferenței dintre atmosfera standard și atmosfera reală, în orice moment special, și într-o anumită locație. Piloții folosesc diagrame aeronautice sau computere pentru a spune cu certitudine că atmosfera reală, pentru un timp, are o densitate pentru atmosfera standard la o anumită înălțime, care poate fi diferită de înălțimea reală. Sau înseamnă că aeronava nu poate fi la înălțimea la care ar trebui. Acest lucru este valabil mai ales pentru a acoperi în munți.
Valorile parametrilor sunt preluate din GOST 4401-81. „Atmosfera a standardului“ în conformitate cu standardul internațional ISO 2533; înălțimea geometrică H este măsurată de la nivelul mării; Pc, s -, respectiv, presiunea și densitatea la nivelul mediu al mării (H = 0) (?);
Cum funcționează: să ia o privire la masa noastră de atmosfera standard de mai sus. Imaginați-vă că aveți un dispozitiv care măsoară direct presiunea aerului. De obicei, toate priboryvysotomery presiunea de lucru. Imaginați-vă că un dispozitiv va spune presiunea aerului - 353,8 mm Hg. Veți găsi acest număr în tabel și se poate vedea că această cifră corespunde presiunii aerului la o altitudine de 6000 de metri în atmosferă standard,. Am putea spune că aeronava noastră se află la o altitudine de 6000 de metri deasupra nivelului mării. Cu toate acestea, această valoare este înălțimea este adecvat numai pentru atmosfera standard, iar înălțimea reală poate varia foarte mult.
Cele mai multe densitate diagrame de aer și calculatoare speciale pentru calculul presiunii atmosferice în calculele lor respingeau asupra temperaturii, dar nu și de umiditate. Între timp, aerul umed este mai puțin dens decât aerul uscat, ceea ce înseamnă că va exista eroare în calculele într-o zi umedă. Dar influența umidității nu este la fel de mare ca temperatura și presiunea aerului. Vom descrie mai jos cu privire la efectele umidității, printre alți factori care determină densitatea aerului.
Conceptul de densitate a aerului
În cuvinte simple, densitatea - masa pe care un prizonier într-un volum pe care îl ocupă. Oamenii de știință tipic masurat densitatea aerului in kg pe metru cub. La nivelul mării metru cub de aer absolut uscat la o temperatura de 0 grade Celsius ar cântări 1.275 kg. Cu alte cuvinte, o densitate de 1.275 kilograme pe metru cub.
Densitatea aerului depinde de temperatură, presiune și cantitatea de vapori de apă în acest aer. Vom vorbi despre aerul uscat lung, ceea ce înseamnă că vom lua în considerare doar efectul temperaturii și presiunii.
Molecule de azot, oxigen și alte gaze, care constituie aerul se deplasează în mod aleatoriu cu o viteză incredibilă se ciocnesc unele cu altele și se ciocnesc cu celelalte obiecte. Cu cat mai mare temperatura, cu atât mai repede moleculele sunt în mișcare. Odată ce aerul este încălzit, moleculele sunt accelerate, ceea ce înseamnă că ele se confruntă mai rapid și mai puternic cu mediul sau, cu alte cuvinte, aceasta crește impactul asupra mediului lor. În cazul în care aerul este închis într-un balon, încălzirea balonul se va extinde, deoarece viteza de molecule de aer în interiorul bec cresc, răcirea balon - reduce aceasta molecula la fel de lent. Dacă aerul încălzit nu limitează (la fel ca în cazul balonul cu aer, în interiorul bec, limitează coajă cu bile) decât aerul ambiental din același, acest lucru va împinge aerul încălzit în partea aerului ambiant. Ca urmare, atunci când aerul este încălzit, suma pe metru cub scade. Astfel, într-o atmosferă liberă densitatea aerului scade când aerul este încălzit.
Presiunea are efecte opuse asupra aerului. Creșterea presiunii crește densitatea. Același lucru se întâmplă când se apasă în jos pompa de bicicletă mâner. Aerul este comprimat. Densitatea crește pe măsură ce presiunea crește.
Altitudine și sisteme meteorologice (cicloane sau anticiclonale) pot modifica presiunea aerului. Dacă începe să decoleze, presiunea aerului este redusă pentru a urca de la aproximativ 1000 mbar la nivelul mării până la 500 mbar, la o altitudine de 5500 de metri. La înălțimea m 30 500 deasupra nivelului mării, presiunea aerului va fi doar aproximativ 10 mbar. Sistemele meteorologice care generează o creștere sau o scădere a presiunii atmosferice afectează, de asemenea, densitatea aerului, dar acestea sunt influențate nu atât de mult ca o modificare a altitudinii, ci contribuie, de asemenea.
Vedem că densitatea aerului este mai mică la înălțimea de o zi fierbinte, atunci când presiunea atmosferică este scăzută. densitatea aerului la mare altitudine joasă când presiunea ridicată și temperatură scăzută, cum ar fi o zi insorita de iarna rece.
Umiditatea și densitatea aerului
Cei mai mulți oameni care nu au studiat fizica de liceu și chimie, sau deja au uitat despre ea, este greu de crezut că aerul umed este mai ușor sau mai puțin dens decât aerul uscat. Ca de aer poate fi mai ușor dacă vom adăuga la ea vaporii de apă?
Oamenii de stiinta au cunoscut despre acest lucru pentru o lungă perioadă de timp. Primul a fost Isaak Nyuton, care a spus că aerul umed este mai puțin dens decât aerul uscat. Acesta a fost în 1717, în cartea sa „Optica“. Dar alți oameni de știință nu acceptă această premisă până în secolul al 18-lea.
Pentru a vedea de ce aerul umed este mai puțin dens decât aerul uscat, trebuie să ne întoarcem la una din legile naturii. fizician italian Amedeo Avogadro secolului XIX timpuriu a constatat că un volum fix de gaz, sa zicem, un metru cub, la aceeași temperatură și presiune, are întotdeauna un număr constant de molecule, indiferent de gaz situate în container. Cele mai multe dintre cărțile de pe elementele de bază ale chimiei pentru a explica modul în care funcționează. Amintiți-vă termenul „numărul lui Avogadro“? Deci, asta este.
Imaginați-vă un metru cub de aer uscat fin. Acesta conține aproximativ 78% moleculele de azot, fiecare dintre care au o greutate atomică de 28. Un alt 21% din aerul ocupă molecule de oxigen, fiecare moleculă care are o greutate atomică de 32. Restul un procent este un amestec de alte gaze, care nu iau în considerare. Moleculele sunt liberi să se retragă din metru nostru cub de aer. Ceea ce am găsit Avogadro ne conduce la concluzia că, în cazul în care am adăugat molecule de vapori de apă la metru cub de aer nostru, unele dintre moleculele de azot și oxigen se va lăsa (amintiți-vă că numărul total de molecule în metru cub de aer nostru este permanentă?). Molecule de apă molecule substituenților de azot și oxigen, având greutatea atomică 18. Acest lucru este mai ușor decât moleculele de azot și oxigen. Cu alte cuvinte, înlocuirea moleculelor de oxigen și azot ale moleculelor de vapori de apă ne reduce greutatea aerului pe metru cub; adică, densitatea scade.
Stai puțin, dar vă pot spune, „Eu știu că apa este mai greu decât aerul.“ Într-adevăr, apa lichidă este mai greu și mai dens decât aerul. Dar apa nu este lichid în aer umed. Acest vapori de apă, care este un gaz, și de aceea este doar mai bine decât azot sau oxigen.
Umiditatea are un efect minim asupra densității aerului în raport cu temperatura și presiunea. Cu toate acestea, trebuie să ne amintim că aerul umed este mai puțin dens decât aerul uscat, la aceeași temperatură și presiune.
Efectele densității aerului
Mai dens sau aer „grele“ va încetini obiectele în mișcare prin ea, pentru că obiectul este necesar, de fapt, pentru a depăși rezistența unui număr mai mare de molecule. O astfel de rezistență a aerului crește odată cu creșterea densității aerului. Foarte mulți oameni folosesc acest efect. De exemplu, jucătorii de baseball din Statele Unite ale Americii ca să joace în Denver (1500 de metri deasupra nivelului mării), pentru că mingea zboară mult mai departe decât în alte zone de șes la nivelul mării. Sau, de exemplu, pe un patinoar patinatorii de mare viteză „Medeo“ arată o viteză mai mare pe distanta, din cauza densității mai mici de aer.
Dar pilotul aeronavei dimpotrivă, spre deosebire de jucători de baseball și patinatorii, reducerea densității aerului nu este pe placul lor. piloți de aer densitate mai mică se confruntă cu trei probleme: reducerea portanta pe aripile unui avion sau un elicopter cu rotor sau cupola aeroshyuta, puterea redusă a motorului și reduce forța de tracțiune a motoarelor cu elice, rotor sau cu jet. Aceste caracteristici de zbor pierderi mai mult decât compensată printr-o reducere a rezistenței la bordul aeronavei în aer mai puțin dens.
Piloții folosesc sau calculatoare speciale diagramă pentru a identifica influența temperaturii și a presiunii aerului la un anumit moment și într-o anumită locație de pe densitatea aerului și de acolo la caracteristicile de zbor aeronavei. În general, aceste calcule nu iau în considerare umiditatea, deoarece influența sa este mult mai mică. La o densitate scăzută a aerului au nevoie de mai mult spațiu pe pistele de decolare și de aterizare, iar urcare nu este la fel de intens ca densitatea mare a aerului.
Sunt sigur că chiar acum, întrebați-vă întrebarea: „Ce să fac cu toate acestea și modul în care se aplică pentru a acoperi pe aeroshyutah“ Răspunsul constă în faptul că toate acestea sunt prea la fel de valabil și pentru aeroshyutam.
Ai nevoie pentru a calcula densitatea aerului înainte de fiecare zbor pe aeroshyute? NO. Dar ar trebui să fie conștienți de efectele densității aerului asupra caracteristicilor de zbor ale aeroshyuta dumneavoastră!
pdf Versiunea pentru printare (214 KB)