國際標準大氣（ISA）是一個靜止大氣模型，用于描述地球大氣的壓力、溫度、密度和粘度如何在廣泛的高度范圍內變化。它的建立是為了提供大氣溫度和壓力的通用參考，以便比較航空器性能和設計儀表。對30km高度以下標準大氣的模型由不同高度的數值表以及導出這些值的公式組成，是干潔的理想氣體，化學組成隨高度不變，平均分子量為28.9644，呈流體靜力平衡狀態。國際標準化組織（ISO）將國際標準大氣作為國際標準發布，即ISO 2533:1975。其他標準組織，例如國際民用航空組織（ICAO）和美國政府，在其自己的標準制定機構下發布相同大氣模型的擴展或子集。這種大氣標準與中緯度實際大氣的多年平均狀況相接近。為應用方便，常依此特征參數算出各高度上的溫度、壓強和密度，列成標準大氣表，隨時查看。由于各地實際大氣與標準大氣不同，其間總存在著差異，故按標準大氣數據設計的航空器和儀表，在飛行時就會有誤差，需依當時的氣溫、氣壓、密度進行修正。
基本介紹
在海平面，國際標準大氣壓力為29.92inHg（1013.2hPa），溫度為15℃（59℉）。高度增加，壓力和溫度一般都會降低。例如，在平均海拔2000ft處，標準壓力約為27.92（29.92-2.00）inHg，標準溫度約為11℃（15℃-4℃）。國際標準大氣數學模型將大氣劃分為多個層，假設每一層中開爾文T與位勢高度h呈線性變化。其他兩個值（壓力P和密度ρ）通過同時求解以下方程得到：由流體靜力平衡產生的垂直壓力梯度，它與壓力變化率與位勢高度相關，以及理想氣體狀態方程，它與壓力、密度和溫度有關。在每個位勢高度，其中g是標準重力加速度，R specific是干燥空氣的比氣體常數(287.058J?kg^-1?K^-1)。這樣就可以解出每個高度的大氣密度和壓強，動力粘度是溫度的經驗函數，運動粘度是通過將動力粘度除以密度來計算的。
綜上，該標準包括一個不同平均海拔的大氣參數列表，及其推導公式。為了適應低地，模型從低于海平面610米，標準溫度設置為19攝氏度。溫度遞減率為-6.5°C每公里（大約-2°C每1,000ft)，到標準平均海平面溫度15°C（59°F），壓強101,325帕斯卡（14.6959磅力每平方英寸）(1 atm)，密度為1.225千克每立方米。對流層向上延續到11公里（36089ft）高，溫度降至?56.5°C（?69.7°F），氣壓為22,632帕斯卡（3.2825磅力每平方英寸），密度為0.3639千克每立方米。高度從11公里到20公里之間，大氣溫度保持不變。
氣溫遞減率λ是每千米位勢高度氣溫的降低數值。位勢高度是考慮了重力隨高度變化計算得出的，而幾何高度是平均地平線以上的垂直距離（MSL）。請注意，氣溫遞減率λ以位勢高度給出，而不是幾何高度。國際標準大氣模型基于國際標準化組織的TC 20/SC 6技術會議確定的中緯度地區的平均條件。該條件20世紀中葉以來，進行過數次修訂。
非標準條件
標準大氣模型假設了一個標準狀況，來為計算和測試不同平均海拔的發動機和載具性能提供可重復的工程參考。該模型不提供實際大氣條件的嚴格氣象模型（例如，由于風條件引起的氣壓變化）。它也沒有考慮濕度影響。空氣被假定為干燥、清潔且化學成分恒定。在從標準大氣模型獲得大氣狀態后，通過在干空氣中添加蒸汽，就得到了考慮濕度的接近真實的模型。非標準（熱或冷）條件是通過將指定的溫度偏移量添加到標準溫度來模擬的，但將壓力采用標準值。使用理想氣體狀態方程在新的溫度和壓力下重新計算密度和粘度。熱天、冷天、熱帶和極地溫度曲線已被定義為用作性能參考，例如美國國防部MIL-STD-210C及其后繼MIL-HDBK-310。
國際民航標準大氣
國際民用航空組織（ICAO）于1993年以Doc 7488-CD號文件發布了的“ICAO標準大氣”。它具有與國際標準大氣的模型是相同的，但將高度覆蓋范圍擴展到80公里（262,500英尺）。國際民航組織標準大氣與ISA一樣，不含蒸汽。航空標準和飛行規則以國際標準大氣為基礎。空速指示器的校準假設它們在國際標準大氣的海平面上運行，空氣密度為1.225公斤/米^3。
參考資料 >