Что означает «Международная стандартная атмосфера»
Условная модель атмосферы с заданным изменением температуры, давления и плотности по высоте, принятая для расчётов и градуировки приборов.
- Давление у земли
- 1 013,25 гПа
- Температура у земли
- 15 °C
- Градиент до 11 км
- −6,5 °C на 1 000 м
- Выше 11 км
- −56,5 °C, до 20 км
Зачем нужна модель
Реальная атмосфера всё время меняется, а самолёты и приборы нужно сравнивать между собой. Поэтому приняли единую стандартную модель: международный стандарт ISO 2533, созданный на основе работ ИКАО. По ней градуируют высотомеры, составляют таблицы характеристик самолётов, проводят расчёты скоростей и дальностей. Любое отклонение от стандарта описывают как отклонение от ISA, например «ISA плюс 15».
Модель задаёт температуру на уровне моря 15 градусов Цельсия, давление 1 013,25 гектопаскаля, плотность 1,225 килограмма на кубический метр и скорость звука 340,3 метра в секунду.
Слои атмосферы по модели
В тропосфере, от уровня моря до 11 километров, температура линейно убывает на 6,5 градуса на каждый километр. В нижней стратосфере, от 11 до 20 километров, температура считается постоянной — минус 56,5 градуса. Выше она слегка растёт. Давление и плотность убывают экспоненциально: на высоте 5,5 километра давление равно половине земного, на 11 километрах — около 22,6 процента, на 20 километрах — около 5,5 процента.
| Высота, м | Температура, °C | Давление, гПа | Плотность, кг/м³ |
|---|---|---|---|
| 0 | 15,0 | 1 013 | 1,225 |
| 3 000 | −4,5 | 701 | 0,909 |
| 6 000 | −24,0 | 472 | 0,660 |
| 9 000 | −43,5 | 308 | 0,467 |
| 11 000 | −56,5 | 226 | 0,364 |
Как используют
Высотомер по сути измеряет давление и переводит его в высоту по формулам стандартной атмосферы. Отсюда барометрическая высота. Лётные характеристики самолёта в руководстве приведены для стандартных условий, а поправки на жару или холод даны таблицами. Скорость звука, число Маха и плотностная высота рассчитываются исходя из отклонения от ISA.
- Задать эшелон или высоту по барометрической шкале.
- Определить отклонение температуры от ISA для эшелона.
- Вычислить поправку на скорость звука и плотность.
- Применить поправки к скорости, дальности и расходу топлива.
Реальность и модель
Реальная атмосфера отличается от стандартной: в тропиках на 11 километрах температура около −65 градусов, а у полюсов зимой существенно холоднее. Поэтому в расчётах для конкретных рейсов используют фактическую температуру и ветер по высотам, полученные из прогнозов. Модель остаётся эталоном для сравнения и сертификации.
Значение 15 градусов — не климатическая «средняя» температура, а удобная условная величина. Средняя температура у земли на планете около 14–15 градусов, но у конкретного аэродрома она может отличаться на десятки градусов.