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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:


空氣象其他任何流體一樣,由于分子內聚力的缺乏,當受到非常微小的壓力時就會流動和改變它的形狀。例如,氣體會充滿任何裝它的容器,膨脹和傳播直到其外形達到容器的限制。
大氣的組成是由78%的氮氣,21%的氧氣以及1%的其他氣體,如氬氣和氦氣。由于部分元素比其他的重,較重的氣體如氧氣有個天然的趨勢,會占據地球的表面。而較輕的氣體會升到較高的區域。這就解釋了為什么大多數氧氣包含在35000英尺高度以下。
因為空氣有質量也有重量,它是一個物體,作為一個物體,科學定律會向其他物體一樣對氣體起作用。氣體駐留于地球表面之上,它有重量,在海平面上產生的平均壓力為每平方英寸14.7磅,或者29.92英寸水銀柱高度。由于其濃度是有限的,在更高的高度上,那里的空氣就更加稀薄。由于這個原因,18000英尺高度的大氣重量僅僅是海平面時的一半。如圖2-1

大氣壓力
盡管有多種壓力,這里的討論主要涉及大氣壓力。它是天氣變化的基本因素之一,幫助提升飛機,也驅動飛機里的某些重要飛行儀表。這些儀表是高度儀,空速指示儀,和爬升率指示儀,和進氣壓力表。
雖然空氣很輕,也受重力吸引的影響。因此,和其他物質一樣,由于有重量,就產生了力量。由于它是流體物質,朝各個方向施加的力是相等的,它作用于空氣中物體的效果就是壓力。在海平面的標準條件下,由于大氣重量而施加于人體的平均壓力大約14.7lb/in。空氣密度對飛機的性能有重大的影響。如果空氣密度變低,1)飛機會降低動力,因為引擎吸收更少的空氣,2)降低推力,因為螺旋槳在稀薄的空氣力更低效,3)降低升力,因為稀薄的空氣對機翼施加的力量更小。
壓力對密度的影響
由于空氣是氣體,它可以被壓縮或者膨脹。當空氣被壓縮時,一定的容積可以容納更多的空氣。相反的,當一定容積上空氣的壓力降低時,空氣會膨脹且占據更大的空間。那是因為較低壓力下的最初空氣體積容納了更少質量的空氣。換句話說,就是空氣密度降低了。事實上,密度直接的和壓力成比例。如果壓力增倍,密度也就增倍,如果壓力降低,密度也就相應的降低。這個說法只在恒定溫度條件下成立。
溫度對密度的影響
增加一種物質的溫度的效果就是降低其密度。相反的,降低溫度就有增加密度的效果。這樣,空氣密度就和絕對溫度成反比例變化。這個說法只在恒定壓力的條件下成立。
在大氣中,溫度和壓力都隨高度而下降,對密度的影響是矛盾的。然而,隨著高度的增加壓力非常快的下降是占主要影響的。因此,可以預期密度是隨高度下降的。
濕度對密度的影響
前面段落的敘述都假設空氣是完全干燥的。實際上,空氣從不是完全干燥的。空氣中的少量水蒸氣在特定情況下幾乎可以忽略,但是在其他條件下濕度可能成為影響飛機性能的重要因素。水蒸氣比空氣輕,因此,濕空氣比干空氣要輕。在給定的一組條件下,空氣包含最多的水蒸氣則其密度就最小。溫度越高,空氣中能包含的水蒸氣就越多。當對比兩個獨立的空氣團時,第一個溫暖潮濕(兩個因素使空氣趨于變輕)的和第二個寒冷干燥(兩個因素使得空氣變重)的氣團,第一個的密度必定比第二個低。壓力,溫度和濕度對飛機性能有重要的影響,就是因為他們直接影響空氣密度。
運動和力的牛頓定律
在17世紀,哲學家和數學家 牛頓提出了三個基本的運動定律。他在這樣做的時候腦子里確定無疑的沒有飛機這個概念,但是幾乎所有已知的運動都可以回到這三個定律。這些定律以牛頓的名字命名如下:
牛頓第一定律:一個靜止的物體有維持其靜止狀態的特性,運動中的物體有維持其原有速度和方向的特性。簡而言之,本質上,一個物體一直保持其運動狀態知道有外界力量改變他。停機坪上的靜止飛機會一直保持靜止除非施加一個足夠強的克服其慣性的力。然而,一旦其開始運動,他的慣性會讓他保持運動,克服施加于飛機上的各種其他力量。這些力量或推動其運動,或減慢其速度,或改變他的方向。

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