Стандартная атмосфера. Стандартные атмосферные условия

Состояние атмосферы оказывает значительное влияние на характеристики двигателя. Например, тяга, расходы топлива, воздуха, давления в проточной части двигателя при прочих равных условиях пропорциональны атмосферному давлению. Атмосферные условия, определяемые температурой, давлением, влажностью воздуха, меняются в широких пределах в зависимости от времени года, географической высоты, широты местности, что создает определенные трудности при оценке и сравнении результатов испытаний двигателей.

Для проверки соответствия данных двигателя техническим требованиям, сравнения двигателей между собой результаты испытаний, полученные в произвольных атмосферных условиях, в так называемых земных, когда высота полета Н=0 и число полета М=0, приводятся к стандартным атмосферным условиям (САУ), которым соответствуют следующие значения давления и температуры атмосферного воздуха: р₀=101,325 кПа (760 мм рт.ст.), T₀ = 288,15 К (+15 °С). Условия работы двигателя определяются также и влажностью воздуха, которая оценивается абсолютным влагосодержанием d (кг Н₂О/кг воздуха), или относительной величиной, показывающей степень насыщения воздуха водяными парами,

где р_п - парциальное давление водяного пара; р_{п. нас} - давление насыщения водяного пара, зависящее от температуры и давления атмосферного воздуха,

С увеличением температуры атмосферного воздуха абсолютная влажность заметно возрастает. Так, при р₀=101,325 кПа, j=1,0 температура воздуха и влагосодержание составят:

t, °С -10 +20 +40

d, кг Н₂О/кг воздуха 0,002 0,014 0,09

Для САУ значение влагосодержания принимается d=0.

К некоторым двигателям предъявляется требование поддержания постоянного значения тяги при уменьшении давления и повышении температуры воздуха. Для оценки выполнения этого условия параметры двигателя приводятся к так называемым расчетным атмосферным условиям (РАУ), которым соответствуют р₀=97,325 кПа (730 мм рт.ст.), T₀=303,15 К.

Для оценки данных двигателя в высотно-скоростных условиях используется стандартная атмосфера (СА), которая определяет зависимость давления и температуры воздуха от высоты полета Н. В основу СА положена зависимость температуры воздуха от высоты. До высоты Н=11 км температура воздуха уменьшается с градиентом 6,5 К/км, на высотах Н=11...20 км температура остается постоянной, и далее происходит небольшой подогрев с градиентом 1 К/км. Зависимость давления по высоте вычисляется из уравнений равновесия столба воздуха и состояния. Стандартная атмосфера представляется таблицами или аналитическими выражениями. По СА ведется расчет высотно-скоростных характеристик и заявленных данных, к СА приводятся результаты высотных испытаний, если при определении характеристик имелись отклонения значений давлений и температур воздуха на входе в двигатель от заданных значений.