1.Интерпретируйте понятие атмосфера Земли и укажите её основные параметры.

Атмосфера(от греч. atmos-пар и сфера) и околоземное космическое пространство. Атмосферой принято считать область вокруг Земли, в которой газовая(воздушная среда) вращается вместе с Землей как единое целое.

Атмосфера состоит из воздуха, представляющего собой смесь газов. Воздух - среда очень неустойчивая и не постоянная.

Основные параметры:

• Давление р.

• Плотность ()

• Относительная плотность .

• Температура.

• Теплоёмкость.

• Сжимаемость.

• Упругость.

2.Плотность воздуха.

Плотность ρ характеризует массу воздуха, содержащегося в единицу объема

ρ=m/W

ц-ето объем занимаемый воздухом.

3.Относительная плотность воздуха.

 = н/0, где н и 0 – плотности на заданных высотах.

4.Температура.

Температура характеризует состояния теплового равновесия системы и является мерой кинетической энергии молекул.

Температура является мерой кинетической энергии молекул. Абсолютная температура Т и связана она с t – Т = 273 + t.

5.Сжимаемость и упругость воздуха.

Сжимаемость характеризует свойство воздуха изменять свой объём и плотность при изменении температуры и давления.

Упругость свойство воздуха возвращаться в исходное состояние после прекращения действия сил, вызывавших его деформацию. Для воздуха такой деформацией может быть только деформация его объёма при всесторонним сжатии.

Свойство сжимаемости и упругости воздуха проявляются в том, что всякое возмущение в нём, т.е. местное сжатие распр. в виде очень малых возмущений – колебаний давления и плотности. Эти колебания происходят со звуковыми частотами и распр. в виде волн со скоростью звука.

6.Вязкость и динамическая вязкость воздуха.

Вязкость (внутреннее трение) - характеризует св-ва воздуха оказывать сопротивление относительно перемещению своих частиц а также перемещение воздухе твердого тела. Причина вязкости - взаимодействие молекул при их хаотическом движении

Вязкость проявляется в том, что при сдвиге соседних слоев воздуха возникает сила F (сила трения), противодействующая сдвигу. Она определяется уравнением F=μ(dv/dy)*S

мю-коэффицент пропорциональности называемый динамической вязкостью, и измеряется в Н с/м²

дв/ду - градиент изменения скорости слоя в направлении перпендикулярном скорости движения воздуха, 1/с.

S - площадь слоя для которого рассчитывается сила трения м²

Представим себе две пластины, между которыми находится слой вязкого воздуха. Если одна из пластин начинае двигаться со скорость v₀ то этой же скоростью будет обладать и слой воздуха, непосредственно прилегающий к пластине. Каждый следующий слой в результате вязскости(трения между слоями) приобретает меньшую скорость. Слой, прилегающий к неподвижной пластинке, остается неподвижным. В этом случае сила F, которую необходимо приложить к пластинке, чтобы заставить её двигаться со скоростью v₀ определяется как F, равное

F=μ₀(v₀/l)S

7.Международная стандартная атмосфера (мса).

Необходимость сравнения испытаний ЛА, Проводимых в различных условиях привела к созданию математической модели условной атмосферы. В соответствии с этой моделью по высоте атмосфера делится на несколько слоев, в пределах которых температура измеряется по определенным закономерностям, довольно близко совпадающим с законом изменения по высоте среднегодовых значений температуры на средних широтах и в летнее время(см. рис4). Эти слои называются: тропосфера(изменение, поворот), стратосфера(слой), мезосфера(средний или промежуточный), термосфера(теплота, жар), экосфера(вне или наружу).

Сравнительно тонкие слои атмосферы, толщина которых, измеряется десятками и сотнями метров, отделяющие друг от друга основные слои атмосферы называется соответственно: тропопаузой, стратопаузой, мезопаузой.

Единая для всех государств международная стандартная атмосфера - это условная атмосфера(модель), в которой распределение давления по высоте в поле силы тяжести получается из дифф. уравнения гидростатики

dp=-ρgdh при определнных предположениях о распределении температуры по вертикали. В этом уравнение dp - дифф. давления, ρ плотность воздуха, g - ускорение свободного падения, dh - дифф. высоты.

Так как воздух сжимаем, его плотность зависит от его давления и температуры, в соответствии с уравнением Менделеева-Клаперона.

ρ=p/RT

С учетом приведенной зависимости, дифф. уравнение гидростатики можно проинтегрировать, если известен характер изменения температуры с изменением высоты.

В МСА как видно из рисунка 4 принята кусочно-линейная максимация изменения температуры, то есть в пределах каждого фрагмента, градиент изменения температуры, с высотой предполагается постоянным. При этом условии результат интегрирования дифф. уравнения гидростатики получается в виде формулы:

p=p*[1+α/T(h-h*)^(g/αR)

где h* - начинается рассма слой

T* и p* - температуры и давление на етой высоте

α - градиаент изменения температуры с изменением высоты со своим знаком(минус, если температуры с увеличением высоты убывает, и плюс - если возрастает)

Для случая α=0, т.е. градиаент = 0, когда температура с изменением высоты не изменяется. Интегрирование уравнения гидростатики дает другу зависимость

p=p*e^-g/RT*(h-h*)

В МСА за начало отсчета высоты принят уровень мирового океана при следующих нормальных условиях: ускорение свободного полета g₀=9,807м/с², р₀=101325Па(760 мм.рт.ст.), T₀=288б15К(t=15С) ρ₀=1,225кг/м³, ск.звука а₀=340м/с.

Параметры МСА(изменение температуры и давления воздуха), для малых высот, на которых летают вертолеты и самолеты, приведены на рис5. Здесь же приведены данные о распределении среднегодовых значений температуры. t(н)_мах, t(н)_мин. Все расчеты проводятся при проектировании летательных аппаратов для условий МСА, что позволяет сравнить результаты расчетов и летных испытаний нескольких ЛА проводимых в различных условиях и различных климатических пояс. Затем результаты испытаний пересчитываются на параметры МСА, таким образом все ЛА помещаются в одинаковые условия - условия МСА.