GJB 365.1-87 北半球标准大气（-2~80公里） (1).docx

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1、中隼人民共和国国家军用标准FLGJB365-187北半球标准大气（-2-80公里）Standardatmosphereinnorthernhemisphere1987 0523 发布1988-01-01实施防科学技术工业委员会批准(1)(1)1引言基本原理和计算公式2.1 主要常数（1）2.2 大气静力学方程和理想气体定律2）2.3 位势高度和几何高度，自由落体加速度2.4 大气的成分和空气克分子量（3）2.5 平均海平面上大气的物理特性26温度和垂直温度梯度（5）2.7 压力（6）2.8 密度和比重（6）2.9 压力标高2-10空气数密度（7）2.11 空气微粒平均速度（7）2.12 空气微

2、粒平均自由程（7）2.13 空气微粒碰撞频率（7）2.14 14声速（7）2-15动力粘度（8）2.16 运动粘度（8）(8)2.17 导热系数3标准大气表中华人民共和家军用标准北半球标准大气StandardatmosphereinnothemhemisphereGJB365.187引官1. 1本标准规定一280公里高度之间的标准大气的特性，用于飞行器的设计计算和试验分析，用于仪表的研制和校准，也可用来处理从大气物理和气象观测中得到的数据。1.2本标准等同采用国际标准ISO25331975标准大气。2基本原理和计#公式2.1主要常数本标准所有表中的数值是假定空气为没有水蒸汽和灰尘的理想气体，并

3、根据平均海平面的空气温度、压力和密度的一般初始值进行计算的。计算中用到的主要常数在表1中给出.表1标准大气计算中采用的主要常数I5测量单位9.8066528.964420602-257X10”101-325X1031.013250X10J7608314.32287.05287110.4273.15288.150.0015.001.458XIO,E41.2250.365X10-msk,kmolkm-PambarmmHgJK-1kmoi1或匕sK1kmo1一K2m或KKKkgm无量纲kgm-3mgn：自由落体的标准加速度，该值与用自由落体加速度的朗伯方程（它是纬度G的函数）,国防科学投术工业委员会

4、19870523发布1988-01-01实施1GJB365.1 875在=45。32,33的值相同。g.=9.80616(10.OO26373COS20+0.00000590062。)M:海平面空气克分子量，当采用Pe,Pn,Tn,R，（见表1）时，可由理想气体定律获得。Na：阿伏伽德罗常数，以核素“c（原子量等于12000）的值为基础，作为基本的原子量单位。P-标准大气压力。如，通用气体常数。R:专用气体常数。S和比：动力粘度方程中的索色兰经验系数。心，平均海平面的热力学冰点温度。丁一平均海平面的标准热力学空气温度。人平均海平面的摄氏冰点温度。2,:平均海平面标准摄氏空气温度。=导：绝热指数

5、，空气的定压比热与其定容比热的比值。小：标准空气密度。，空气分子的有效撞击直径，不随高度变化。2.2大气罅力学方程和理想气体定律静止大气是相对地球而言的，它受重力作用。大气静平衡的条件由大气静力学方程确定,该方程与大气压力P,密度P、自由落体加速度g和高度h有关，它们的关系为:(1)-dp-pgdh理想气体定律建立了大气压力与密度及温度的如下关系式:誓在本标准考虑的各种高度上，立=常数=R，则P=pRT（3）2.3位势高度和几何高度，自由落体加速度引用重力势中便于探讨大气中的压力分布，重力势中是表示某一给定点上空气微粒的势能。具有x,y,z坐标的任意一点都可以用此点的重力势中（x，y,z）的单

6、个值来表示。由方程0=（x,歹，z）=常数所确定的面上所有的点的势能都相等，此面称做等位势面或重力势面。当沿着外法线从，面上的任意点移动到另一面上的无限接近点（此点的位势值为,=3+d0）时，从第一表面移动到第二表面单位质量所做的功应是：&=g(h)dh(4)因此0=g(h)dh(5)用自由落体标准加速度gn除以重力势S得到一长度尺寸，用符号H表示，则得1rhgWdh（6）%J。r单位用米表示，H值在数值上等于重力势高度，气象学中以所谓标准重力势米测量，该i叫重力势高度或位势高度。平均海平面用来作为位势高度和几何高度两者读数的基准。由方程（6）可见，为了得到位势高度和几何高度的关系，需要首先找

7、到自由落体加速度g和几何高度h之间的关系。众所周知，重力是万有引力和地球自转引起的离心力的矢量和，因此，重力是纬度和到地球中心的径向距离的复杂的函数。对于自由落体加速度的这种表达通常是困难的不实用的。但是，在标准大气情况下，加速度g的计算可以忽略离心加速度，只用牛顿万有引力定律就可以得到足够的精度在这种情况下：(7)这里,=6356766米，是标定地球半径。因此，在平均海平面上，自由落体加速度和加速度垂直梯度非常接近纬度为45。32,33的真值。用简化方程（7）和%=9.80665米/秒，计算所得的高度为60000米的g值与使用最准确的方程（6）计算所得值的差值不大于10-5。由方程（7）得到

8、的g代入方程（6）中，并将方程（6）进行积分，则得出下述位势高度和几何高度间的关系式：tH=72.4 大气的成分和空气克分子置地球上的大气是气体、水蒸汽和一定数量的悬浮微粒的混合物。在某些条件下，大气中所*标准重力势米（m，）等于980665米，/秒L世界气象组织正式采用（见技术规范，WMO.N。.49,第一卷，1971附录C）,从1972年7月1日代替过去的威力势米正式使用，它的值是lgpm=9.8m0GJB565. 1-87含水蒸汽、二氧化碳、臭氧和某些其它在大气中不重要的成分的数量可以变化。水蒸汽含量变化是最大的，在气温高的时候，水蒸汽在地球表面的浓度可达4%,并且会随高度增加和温度降低

9、骤然下降。然而高度达9095公里时，干燥清洁空气的成分实际上保持常值，且符合表2给出的数值。接近海平面干燥清洁空气成分单位体积含量%克分子量M,k8,km。】氮气（N2）氧气（。）M（Ar）二氧化碳（CO?）敏（Ne）氨（He）M（Kr）（Xe）氢气（Hz）一氧化二氮（M O）甲烷（CH“）臭氧（。）夏季冬季二氧化硫（SO?）二氧化氮（NOz ）碘（I?）78.08420.94760.9340.0314* *1. 818 X IO524, 0X 10-114. 0X 10-8. 7X 10-*50. 0X 10-50. 0X 10一一0. 2X IO-37. OX IO-6,2. 0X 0一一

10、0. 1 X 10- 一2. 0X 10一，L 0X 10-、*28.013431.998839. 94844.0099520. 1834. 002。83. 80131. 302. 0159444. 012816. 0430347. 998247. 998264.062846. 0055253. 8088空气10028.964420* *空气克分子量是由理想气体定律（2）,并采用平均海平面的压力Pn密度Pn和温度Tn的标准值以及通用气体常数R，确定的。2.5 平均海平面上大气的物理特性为了计算标准大气，把平均海平面定为零高度，使用表1给出的初始值心、P-即和Tn。用这些初始值做为基础计算其余的

11、特性数据，并列于表3中。表3平均海平面上大气的物理特性参数符号数值测量单位340.294m/s8434.5mLn66.328X10-mn25.471X10,4m3yn458.94m/syn12.013Nm-%14.607X10mJS-A25.343XIO-Wm-.K-1n17,894X10-P.s叫6.9193X10,s-表中：Cn:声速。%;压力标高空气微粒平均自由程。小：空气数密度。X：空气微粒平均速度。yn:比重。乙,运动粘度。加，导热系数。动力粘度。叫：空气微粒碰撞频率。2.6 调度和垂直厚度梯度在101325.0Pa压力下冰溶点的热力学温度取作T。=273.15K，热力学温度T(开氏

12、)是:T=T0+l(10)式中t为摄氏温度。根据温度随高度变化的规律，将大气分成若干层。为了讦算标准大气，每一层的温度取作位势高度的线性函数，则(11)笈o本标准所采T=Tb+B(H-Hb)式中和H,分别是相应层的温度和位势高度的下限值.8是垂直温度梯度7GJB365. 1-87用的温度及其垂直梯度在表4中给出。重力势高度H,km温度T黑温度梯度。，K,2.00301.15-6.500.00288.15一6.5011.00216.650.0020.00216.65+1.0032.00228.65+2.8047.00270.650.0051.00270.652.8071.00214.65-2.0

13、080.00196.65表4温度和垂直温度梯度27压力假定温度随位势高度线性变化，则大气静力学方程（1）和理想气体定律（2）联立解，得出下列压力表达式;+fKHHb)Tb(12)P=+悬(一LJ当尸=0时，LnP=lPb耨(HHb)nl或R=尸印一犒(H-/)(13)KI式中下标b系指相应层下限有关的特性值。2.8 密度和比密度P用理想气体定律由压力和温度算出的:(14)#GJB365.1 -87比重y是每单位体积的空气重量，它为:(15)#2.9 压力标高压力标高，由下列方程确定:R1TRT(16)=：Mgg2.10 空气数密度空气数密度n,即每单位体积的中性空气微粒数.是由方程（17）给出：” Rf T(17)2.11 空气微粒的平均速度空气微粒的平均速度V规定为空气微粒速度的算术平均值，空气微粒速度是在