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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


當高度增加,壓力減小,原因是空氣柱的重量降低了。平均來說,高度每增加1000英尺,大氣壓力就會降低1英寸水銀柱高度。這個壓力的降低(密度高度的增加)對飛機性能有顯著的影響。
高度對飛行的影響
高度影響飛行的每一個方面,從飛機性能到人的表現。在較高的高度,伴隨著降低的大氣壓力,起飛和著陸距離增加了,爬升率也增加。
當一架飛機起飛時,升力必須通過機翼周圍的空氣流動才能產生。如果空氣稀薄,就需要更大的速度來獲得足夠的起飛升力;因此,地面滑跑距離就會更長。一架飛機在海平面需要1000英尺的滑跑距離,在海平面5000英尺以上高度的機場將需要差不多兩倍的滑跑距離。如圖10-7.而且同時,在更高的海拔高度時,由于空氣密度的降低,飛機發動機和螺旋槳的效率也會更低。這就導致爬升率的降低,需要更大的地面滑跑來應付障礙物的間隔。

空氣密度差異的影響
溫度變化引起的空氣密度差異導致壓力的變化。這就進而使大氣產生以氣流和風的形式進行的垂直和水平運動。大氣中的運動結合濕度就產生了云和降水,否則就稱為天氣。

壓力和溫度變化在大氣中產生了兩種運動-上升或下降氣流的垂直運動,以及風形式的水平運動。大氣中這兩種類型的運動都重要,因為它們影響起飛,著陸和巡航飛行操作。然而,更為重要的是大氣中的這些運動,否則稱為大氣循環,導致了天氣的變化。
大氣循環的原因
大氣循環是空氣圍繞地球表明的運動。它是由于地球表面的不均勻受熱,擾亂了大氣的平衡,導致了空氣運動和大氣壓力的改變而引起的。由于地球有彎曲的表面,它繞傾斜的軸旋轉,同時也繞太陽進行軌道運動,地球的靠近赤道區域比極地區域從太陽接收到更大量的熱量。太陽向地球傳熱的總量依賴于一天的時刻,一年的季節和特定地區所在的緯度。所有這些因素都會影響太陽照射地球某一地面的時間長度和角度。
在一般的循環理論中,低壓區域存在于近赤道地區,高壓區域存在于近極地地區,原因是溫度的差異。陽光的加熱導致空氣的密度降低,從而在近赤道地區上升。作為結果的低壓使得極地的高壓空氣沿地球表面向赤道區域流動。當溫暖的空氣流向極地時,它會變冷,變得更加稠密,進而下沉回到地面。如圖10-8

這個空氣循環模式在理論上是正確的;然而,空氣循環被幾個力改變了,最為重要的是地球的自轉。
地球自轉產生的力稱為科里奧利力(Coriolis Force)【簡稱為地球自轉偏向力】。這個力在我們走動時是無法感覺得到的,因為相對于地球自轉的尺度和速度我們行進的速度很慢,行進的距離也相當的短。然而,它會明顯的影響移動很大距離的物體,例如一個氣團或者水體。地球自轉偏向力在北半球使得空氣向右偏轉,導致它沿著彎曲的路線前進而不是直線。偏轉的程度根據緯度的不同而變化。在極地是最大的,而在赤道降低為零。地球自轉偏向力的大小也隨運動物體的速度而不同,速度越快,偏轉的越大。在北半球,地球的自轉使運動的空氣向右偏轉,而且改變了空氣的總體循環模式。
地球的自轉速度導致每個半球上整體的氣流分開成三個明顯的氣流單元。如圖10-9

在北半球,赤道地區的暖空氣從地表向上升起,向北流動,同時因地球的自轉而向東轉向。當它前進到從赤道到北極距離的三分之一時,它不再向北流動,而是向東流動。這時空氣會在大約北緯30度的帶狀區域變冷下降,導致它向地表下降的區域成為一個高壓區域。然后它沿著地表向南回流向赤道。地球自轉偏向力使得氣流向右偏轉,因此在北緯30度到赤道之間產生了東北方向的信風。類似的力產生了30度到60度范圍內以及60度到極地地區的圍繞地球的循環單元。這個循環模式導致了在美國本土邊界內的西風盛行。【美國本土和墨西哥以及加拿大的邊界都是東西方向的,所在緯度區域流行西風。】

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