جو (اتمسفر)

صفحه 1:
بیط له لرصی[ لرچم 

صفحه 2:
Atmosphere ارائه کننده : عباس طربی 

صفحه 3:
Atmosphere ‏جو‎ جو زمین لايه‌اي از گازها است که که زمین را احاطه کرده‌لند که لين کازها بوسیله جاذبه زمین نگهداشته شده‌اند (تا ارتفاع حدود ‎٩۰‏ کيلومتري از سطح زمین) . جو زمين شامل نيتروزن (9078.1) و اكسيزن (9420:9) همراه مقدار كمي از آركون (9609) ‎٠‏ ‏دي اكسيد كربن (متغير. ولي حدود 460.035) , بخار آب و ديكر كازها مي شود. جو زمين موجودات روي زمين را از طريق جذب اشعه فرابنفش خورشيد و كم كردن دماي بالاي بين روز و شب محافظت مي كند. 

صفحه 4:
Atmosphere »> مشخصات پروازي يا مأموریت هواپیما به شرایط اتمسفري که هواپیما در آن در حال پرواز مي‌باشد» بستگي دارد. چونکه حالت اتمسفر هر روز فرق مي‌کند» امکان ندارد که بتوان مأموریت پروازي را دقیق تعیین نمود. بدون اولین تعریف دقیق از حالت اتمسفر این تفکر ما را كاملاً به سمت تعریف اتمسفر استاندارد ۳ لاع شاه ام شاه ماهلا ه اد 2 ۳ جهار عامل مهم در هوا عبارتند از: فشارء دماء جرم حجمي و لزجت. فشار و جرم حجمي‌هوا با ارتفاع کاهش مي‌پابد. تغییرات دما و لزجت و همچنین سرعت صوت بر حسب دماء روندثابتي ندارند و بسته به ارتفاع» کاهش و افزایش مي‌يابند. این تغییرات باعث مي‌شود. سازمان‌ها و كشورهاي مختلف جو را به لايه‌هايي با خواص مشترك تقسیم كنند. تقسيم بندي جو به طور عمده عبارت است از: 1-ترويوسفر(ع161م05م20]) - 2-استراتوسفر(ع:61طم522]605) 3-مزوسفر(ع17عطم116505) ‎ee‏ ا تس ل لوا ل ‎ ‎۳ ‎ ‎ 

صفحه 5:
Atmosphere ‏جو‎ ۳ 0 

صفحه 6:
Atmosphere ‏جو‎ تروپوسفر از سطح زمین تا ارتفاع تقريبي 6 تا 13 مایل (10 تا 20 کیلومتر) گسترش مي‌یابد. توده‌هاي هوا در تروپوسفر دائما در حال حرکت هستند. و لین ناحیه‌با خصوصیات بادهاي ناپایدار وبیا تند باد و توربولانس مشخص مي‌شود. تاثیر توربولانس و قيچي باد روي سازه و رفتار پرواز هواپيماييك بخش مهمي از تحقیقات در صنعت هوليي است. بارهاي سازه‌اي که روي هواپیما در طي روياروي‌با توربولانس اعمال مي‌شود. عمر ساز را کاهش مي‌دهد ویا توربولانس مقطعي مي‌تولند سبب آسیب رساندن‌به سازه هواپیما شود. ‎Shear) sb 223‏ 712 يك پدیده مهم اتمسفري است که براي هواپیما در پرخظر مي‌باشد. قيچي باد تغييربردار باد در مقدار و مسير است. در قيجي باد عمودي؛ سرعت و مسير باد با ارتفاع مي‌کند. ممکن است نشست هواپیما دربيك چ بادي براي کنترل مشکل باشد. که سبب انحراف از نقطه مورد نظر نشست شود. قيچي بادها توسط حرکت توده‌هاي هوا نسبت به یکدیگریا نسبت به سطح زمین به‌وجود مي‌آید ‏در اين لايه دما با افزلیش ارتفاع کم مي‌شود. بطور متوسط کاهش درجه حرارت نسبت به ارتفاع در طبقات پایین جو » 6 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر است.ازت. اکسیژن, ازن . گاز کربنیک .هیدروژن و گازهاي نادر ترکیبات ‏ هوا در ترویوس‌فر ‏ را تشکیسل . مي‌دهند. ‏نشست و برخاست ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 7:
Atmosphere ‏جو‎ لابه بعدي بالايي تروپوسفر لایه استراتوسفر است. استراتوسفر از سطح زمین تا ارتفاع يبي 50 کیلومتر گسترش مي‌بابد. برخلاف تروپوسفر, استراتوسفر نسبتا ناحیه آرام و بدون توربولانس و تندباد مي‌باشد ولي ويژگي آن بادهاي شدید و پایدار مي‌باشد. سرعت باد در استراتوسفر 36 متر برثانیه (120 فوت بر انیم اندازه‌گيري شده است. در اين لایه دما با افزایش ارتفاع زیاد مي‌شود. 

صفحه 8:
Atmosphere ‏جو‎ * مزوسفر لايه‌اي از جو زمین است که درست در بالاي استراتوسفر قرار دارد. لين لایه در ارتفاع 50 تا 80 كيلومتري بالاي سطح زمین قرار دارد. * _ در لین للیه دمابا افزلیش ارتفاع کاهش مي‌یابد. دما در بالاي مزوسفربه اندازه 200 درجه کلوین افت مي‌کند. 1 روزلنه میلیونها شهاب سنگ در لثر برخوردبا ذرات داخل مزوسفر مي‌سوزند. این برخورد باعث مي‌شود که اجسام آسماني قبل از رسیدن به زمین بسوزند. 

صفحه 9:
Atmosphere ‏جو‎ ترموسفر لايه‌اي از جو زمین است که درست در بالاي مزوسفر و زیبر اگزوسفر قرار دارد. اين لايه در ارتفاع 80 تا 600 کيلومتري بالاي سطح زمین قرار دارد. در لین لایه اشعه فرابنفش باعث یونیزاسیون مي‌شود. دماي ترموسفربه شدت‌به فعالیت خورشید وابسته است و مي‌تواند به 2000 درجه سانتیگراد هم برسد. تلبش در لین للیه مي‌تولند باعث پخش ذرات هوا و باردار شدن آنها شود و قادر است امواج راديوي را به دورتر از فضا برساند. در اين لایه دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود. 

صفحه 10:
Atmosphere ‏جو‎ * اگزوسفر در 500 تا 1000 کيلومتري بالاي سطح زمین قرار دارد. 5 ۰ مي‌شود. اگزوسفر دورترین ناحیه اتمسفر مي‌باشد و كازها در اين ناحيه رقيق هستند. در نتيجه اين قلمرو بين جو زمين و فضاي واقع در سيارات مي باشد. براي بيشتر كاربردها از مقاومت هوا در اكزوسفر مي توانيم صرفنظر كنيم. = ذرات ناجيز كازهاي اين منطقه در طول روز مي تواند به 2500 درجه سانتيكراد برسد. 

صفحه 11:
Atmosphere »> در اینجا سه نکته قابل ذکر است: 1-ارتفاع 18000 پايي, ارتفاعي است که پس از آن, فشار اکسیژن براي تنفس كافي نیست و باید اکسیژن مورد نیاز خلبان و سرنشینان هواپیماء به صورت مكانيكي به داخل هواپیما دمیده شود. اغلب جتهاي مسافري در ارتفاعي پرواز مي کنند که فشا, حدهد 2/0 تا 3/0 اتمسفد می‌باشد. سبستم تعمیه آنما 2-در ارتفاع بالاتر از 120000 پايي, اکسیژن كافي براي فرایند سوختن در محفظه احتراق بیشتر موتورهاي جت امروزي موجود نیست. بر اين اساس اين ارتفاع مي‌تواند سقف پرواز ‎plas‏ ‏هه‌انیما های امر و ی به شماد آند. 3-به این دلیل وسایل پرنده‌اي که قرار است در ارتفاعاتي بالاتر از اين ارتفاع پرواز کنند» باید علاوه بر سوخت, اکسیژن مورد نباز را با خود حمل کنند. موتور موشك براي پرواز در ارتفاعات " بسیار زیاد مناسب است و اکسیژن موجود در داخل کپسول‌هاي - داخلي موشك را مصرف مي‌کند. 

صفحه 12:
Atmosphere »> تا یه حال چندین تعریف از اتمسفر استاندارد شده است و دوتا از آنها توسط كشورهاي عضو ناتو استفاده مي‌شود. که عبارتند از اتمسفر استاندارد [1] 3۸6۸ که در ایالات متحده امریکا استفاده مي‌شود و اتمسفر استاندارد [1602([]2 که بیشتر كشورهاي اروپائي از آن استفاده مي‌کنند. [1] National Advisory Committee for Aeronautics اتمسفر استاندارد 10۸ بیشتر كشورهاي اروپائي از آن استفاده مي‌کنند. دو استاندارد اتمسفر اساسا یکسان هستند و اختلاف جزيي باهم دارند. این اختلاف بین کمیته بين‌المللي و استاندارد بين‌المللي اتمسفر با تاسیس سازمان ایکائو( سازمان بین المللي هوانوردي غيرنظامي يا [0۸0]3] ) در سال 1952 حل گردید. اتمسفر استاندارد پروفیل دما يكساني را فرض مي‌کند که با برنامه جامعي حساب مي‌شود. پروفیل دما شامل يك ناحیه تغییرات خطي دما با ارتفاع, و ناحیه پروفیل ثابت دما (منطقه ایزوترمال) است. 

صفحه 13:
Atmosphere »> شکل7-1 تغییرات پروفیل دما در | 0 ۳ 

صفحه 14:
Atmosphere »> شرایط اتمسف, د, سطح دبا در حدهل. 1 آمده است. SI units 287 ۱۵۱2۱ ۵ “اع 1.225 1789x109 Wasim English units fi sect R i718 21162 ۵۵ 2992 inllg 0002377 Shug /i* 518.69 °R Gas constant, R Pressure, P Density Temperature,? Absolute viseosity, ‏بم‎ ‎Kinematic viscosity, » Speed of sound, « 

صفحه 15:
Atmosphere »> شکل 1 ارتباط بین ارتفاع مطلق[1] و ارتفاع هندسی[2] را نشان مي‌دهد. ارتفاع مطلق فاصله از مرکز زمین تا نقطه مورد نظ , د. حالیکه ا. تفاع هندس. - فاصله عمودي تا سطح زمین Fi, ~ Radius of the eartn he- Goometric atitude above 2 earths surface ha- Absolute altitude ۱ distance trom the center of ‎the earth to me point in‏ اس وت ‎question ‎111-Ahealite Altitude ‏ارتفاع هندسي و مطلق با رابطه زیر در ارتباط هستند: )1( و + ‎fy =hy‏ ‏در رابطه ۷,۲1 7 و به ترتیب معرف ارتفاع مطلقء ‏ارتفاع هندسي و شعاع کره زمین است. مقدار شعاع متوسط ‏زمین برابر با 6350 کیلومتر است. ‎ 

صفحه 16:
Atmosphere »> بطور تاريخي, اندازه‌گيري ويژگي‌هاي اتمسفر براساس این فرضیه بوده است که شتاب ناشي از جاذبه ثابت است. این فرضیه منجر به يك ارتفاع ساختگي مي‌شود که ارتفاع ژئوپتانیسل نام دارد. ارتباط بین ارتفاع هندسي و ژئوپتانیسل از معادله هيدرواستاتيك مي‌تواند تعیین شود. با نوشتن*4ا 40 معادله (2) مشاهده مي‌کنيم که تغییرات فشار تابعي از ‎ie‏ سیال است, و اگر شثتاب ناشي از جاذبه را در سطح دریا ‏بکاربيريم نتتبتتق. ارتفاع ژئوپتانیسل خواهد بود. ‎ASAD ALM)‏ داریم:ط ‎dp=- p gdh, (3)‏ رماس كه ارتفاع ژئوپتانیسل باشد, و 0 ‏ژتوبتانیسل استفاده مي‌شود. با استفاده از اين معادلهها وارري: ‎ 

صفحه 17:
Atmosphere »> R_)2 علاوه بر اين» مي‌توان نشان داد ‎ait‏ روم با جاگذاري معادله 6 در معادله 5 داریم: ‎ane ty‏ ‎(By +g)? (7)‏ با انتگرال‌گيري از معادله 7 بین دو ارتفاع داریم: 7 ‎h=——_ h,‏ ‎R+h, % (8)‏ با —= ‎hy‏ ‎R-A‏ ‏)9( اختلاف بین ارتفاع هندسي و ژئوپتانیسل در زیر ارتفاع 2/15 کیلومتر (50000 فوت ) کم _ مي‌باشد. 

صفحه 18:
Atmosphere »> براي تغییرات فشار با ارتفاع داریم: ‎dp=-p 94h (10)‏ ‎p=pRT (11) 2‏ با تقسيم كردن معادله 11 بر معادله 10 داريم: سيط 07 م )12( اگر تغییرات دما با ارتفاع خطي باشد, حاصل معادله 12 به‌صورت زیر خواهد بود ‎pe=% dh‏ ‎RAT +A A)‏ و )13( - با انتگرال‌گيري از معادله بالاء داریم: ‎Ath A)‏ ‏خكون 4 - مر - ‎RT‏ ‎(1a) ‎ 

صفحه 19:
Atmosphere »> کهظ 1 فشار, دما و ارتفاع در شروع ناحیه خطي و نرخ تغییرات دما با ارتفاع که به نرخ کاهش ‎(lapse rate)‏ نامیده مي‌شود. معادله 14 را بفرم مناسب زیر مي‌نویسیم, ‎ra‏ )15( A bh با انتخاب مناسب ثابت‌هاي و معادله 15 براي محاسبه فشار در ارتفاع در هر يك از ناحیه پروفیل خطي دما مي‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. تغییرات خطی دما: T=T+Ah 

صفحه 20:
Atmosphere »> متغيرچگالي از معادله (16)به‌دست مي‌آید. _ و (16) م اه و بنابر اين بقن 29 2 م ‎a NE‏ (17) 

صفحه 21:
Atmosphere »> در ناحيه ايزوترمال(150112611221): رزيمي كه دما با افزايش ارتفاع ثابت است. با استفاده از معادله 2 مي‌تواپر یم معا ‎i‏ ‎Sone :‏ رسيد: و بها ورد ط 2 (as) AT که فشار, دما و ارتفاع در شروع ناحیه ایزوترمال هستند. تغییرات چگالي در ناحیه ایزوترمال از رابطه رابطه زیر به‌دست مي‌آید. و PL (20) 

صفحه 22:
Atmosphere »> معادله‌هاي (۰)15 (۰)17 )19( 9 )20( تغییرات فشار و چگالي را در اتمسفر استاندارد تا ارتفاع 7 مایل(91 کیلومتر) با دقت خوبي تخمین مي‌زنند. & 24a) as ‏مه‎ ]2 =.) p(T) ® an alt ررد جیگ ‎Pue™ a9)‏ 2 سمق_ م 20) 

صفحه 23:
مثال 1-1 دما از سطح دریا تا ارتفاع 30000 فوتي به‌صورت خطي کاهش مي‌یابد. دا 40۳ و فشار در سطح در 2050110 است.گر دما در ارتفاع 079830000- 0 باشد. فشارو دانسيته(جكالي) در ارتفاع 20000 فوتي جقدر مي باشد. حل: دما با معادله خطي زیر به‌دست ‎mye‏ ‎0.00333R/ ft‏ 7۳-1 ‏ط2+‎ where T,=49%°R and 1 دما در ارتفاع 20000 فوتي از رابطه زیر به‌دست مي‌آید. ‎T=499%6- (0.00333R/ fh‏ قتی که 20000 ۲ 7-4329 

صفحه 24:
مثال 1-1 ار از رابطه 15 به‌دست مي‌آید. 563 ۹ 3 ‎=915Ib/ fe‏ اتید 9 د 005010 - امعم ‎Bf‏ ‏چگالي با استفاده از معادله 16 به‌دست مي‌آید: ‎peers: pe‏ ‎RT‏ ‎00123lug fe‏ 15و ‎p=‏ 07188۴ (۵۵29 

صفحه 25:


نالرحيم ماللهالرحم  بس 1 جو (اتمسفر) ‏Atmosphere ارائه كننده :عباس طربي 2 جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ 3 جو زمين اليه‌اي از گازها است که که زمين را احاطه کرده‌اند که اين گازها بوسيله جاذبه زمين نگهداشته شده‌اند (تا ارتفاع حدود ۹۰كيلومتري از سطح زمين) . جو زمين شامل نيتروژن ( )%78.1و اکسيژن ( )%20.9همراه مقدار کمي از آرگون (، )%0.9 دي اکسيد کربن (متغير ،ولي حدود ، )%0.035بخار آب و ديگر گازها مي‌شود. جو زمين موجودات روي زمين را از طريق جذب اشعه فرابنفش خورشيد و کم کردن دماي باالي بين روز و شب محافظت مي‌کند. جو Atmosphere مشخصات پروازي يا مأموريت هواپيما به شرايط اتمسفري كه هواپيما در آن در حال پرواز مي‌باشد ،بستگي دارد .چونكه حالت اتمسفر هر روز فرق مي‌كند ،امكان ندارد كه بتوان مأموريت پروازي را دقيق تعيين نمود .بدون اولين تعريف دقيق از حالت اتمسفر اين تفكر ما را كامال ً به سمت تعريف اتمسفر استاندارد مي‌برد كه در آن مقادير استاندارد اتمسفر يعني فشار و دما و دهد .دما ،جرم حجمي و فشار، عبارتند (دانسيته)در چگاليعامل مهم چهار از:مي‌ ارتفاع هواهر را در لزجت .فشار و جرم حجمي‌هوا با ارتفاع كاهش مي‌يابد .تغييرات روندثابتي ‌ دما و لزجت و همچنين سرعت صوت بر حسب دما، ندارند و بسته به ارتفاع ،كاهش و افزايش مي‌يابند .اين تغييرات باعث مي‌شود ،سازمان‌ها و كشورهاي مختلف جو را به اليههايي با خواص مشترك تقسيم كنند .تقسيم‌بندي جو به طور ‌ عمده عبارت است از: -1تروپوسفر()troposphere -2استراتوسفر()Stratosphere -3 4مزوسفر()Mesosphere Atmosphere جو 5 جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ ‏ 6 مييابد. تروپوسفر از سطح زمين تا ارتفاع تقريبي 6تا 13مايل ( 10تا 20كيلومتر) گسترش ‌ تودههاي هوا در تروپوسفر دائما در حال حركت هستند ،و اين ناحيه با خصوصيات بادهاي ناپايدار و يا تند ‌ باد و توربوالن س مشخص مي‌شود .تاثير توربوالنس و قيچي باد روي سازه و رفتار پرواز هواپيما ي ك بخش مهم ي از تحقيقات در ص نعت هواي ي اس ت .بارهاي س ازه‌اي ك ه روي هواپيم ا در ط ي روياروي ب ا توربوالن س ميتواند سبب آسيب رساندن به سازه ميدهد و يا توربوالنس مقطعي ‌ اعمال مي‌شود ،عمر ساز را كاهش ‌ هواپيما شود. قيچي باد ()wind shearيك پديده مهم اتمسفري است كه براي هواپيما در حين نشست و برخاست پرخطر مي‌باشد .قيچي باد تغييربردار باد در مقدار و مسير است .در قيچي باد عمودي ،سرعت و مسير باد ميكند .ممكن است نشست هواپيما در يك چنين قيچي بادي براي كنترل مشكل باشد .كه با ارتفاع تغيير ‌ سبب انحراف از نقطه مورد نظر نشست شود .قيچي بادها توسط حركت توده‌هاي هوا نسبت به يكديگر يا ميآيد. نسبت به سطح زمين به‌وجود ‌ ميشود .بطور متوسط کاهش درجه حرارت نسبت به ارتفاع در طبقات در اين اليه دما با افزايش ارتفاع کم ‌ پايين جو 6 ،درجه سانتيگراد در هر کيلومتر است.ازت ،اکسيژن ،ازن ،گاز کربنيک ،هيدروژن و گازهاي مي‌دهند. ل تشکي را فر تروپوس در هوا ترکيبات نادر جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ ‏ 7 الي ه بعدي باالي ي تروپوس فر الي ه اس تراتوسفر اس ت .اس تراتوسفر از س طح زمي ن ت ا ارتفاع تقريبي 50كيلومتر گسترش مي‌يابد. برخالف تروپوسفر ،استراتوسفر نسبتا ناحيه آرام و بدون توربوالنس و تندباد مي‌باشد ولي ويژگي آن بادهاي شديد و پايدار مي‌ ‌باشد. سرعت باد در استراتوسفر 36متر برثانيه ( 120فوت بر ثانيه) اندازه‌گيري شده است. در اين اليه دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود. جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ 8 مزوسفر اليه‌اي از جو زمين است که درست در باالي استراتوسفر قرار دارد .اين اليه در ارتفاع 50تا 80کيلومتري باالي سطح زمين قرار دارد. در اين اليه دما با افزايش ارتفاع کاهش مي‌يابد .دما در باالي مزوسفر به اندازه 200درجه کلوين افت مي‌کند. روزانه ميليونها شهاب سنگ در اثر برخورد با ذرات داخل مزوسفر مي‌سوزند .اين برخورد باعث مي‌شود که اجسام آسماني قبل از رسيدن به زمين بسوزند. جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ 9 ترموسفر اليه‌اي از جو زمين است که درست در باالي مزوسفر و زير اگزوسفر قرار دارد. اين اليه در ارتفاع 80تا 600کيلومتري باالي سطح زمين قرار دارد. در اين اليه اشعه فرابنفش باعث يونيزاسيون مي‌شود .دماي ترموسفر به شدت به فعاليت خورشيد وابسته است و مي‌تواند به 2000درجه سانتيگراد هم برسد. تابش در اين اليه مي‌تواند باعث پخش ذرات هوا و باردار شدن آنها شود و قادر است امواج راديوي را به دورتر از فضا برساند. در اين اليه دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود. جو Atmosphere ‏ ‏ ‏ 10 اگزوسفر در 500تا 1000کيلومتري باالي سطح زمين قرار دارد. آخري ن الي ه اتمس فر اگزوس فر ناميده مي‌شود .اگزوس فر دورتري ن ناحي ه اتمس فر مي‌باش د و گازه ا در اي ن ناحي ه رقي ق هس تند .در نتيج ه اي ن قلمرو بي ن ج و زمي ن و فضاي واق ع در ميتوانيم صرفنظر كنيم. سيارات مي‌باشد .براي بيشتر كاربردها از مقاومت هوا در اگزوسفر‌ ‌ ذرات ناچيز گازهاي اين منطقه در طول روز مي‌تواند به 2500درجه سانتيگراد برسد. جو Atmosphere در اينجا سه نكته قابل ذكر است: -1ارتفاع 18000پايي ،ارتفاعي است كه پس از آن ،فشار اكسيژن براي تنفس كافي نيست و بايد اكسيژن مورد نياز خلبان و سرنشينان هواپيما ،به صورت مكانيكي به داخل هواپيما دميده شود .اغلب جتهاي مسافري در ارتفاعي پرواز مي كنند كه فشار حدود 2/0تا 3/0اتمسفر مي‌باشد .سيستم تهويه آنها رساند. اكسيژنمي پايي،اتمسفر 85/0120000 از به حدود باالتر را ارتفاع كابين فشار داخل براي فرايند كافي -2در سوختن در محفظه احتراق بيشتر موتورهاي جت امروزي موجود نيست .بر اين اساس اين ارتفاع مي‌تواند سقف پرواز تمام هواپيما هاي امروزي به شمار آيد. -3به اين دليل وسايل پرنده‌اي كه قرار است در ارتفاعاتي باالتر از اين ارتفاع پرواز كنند ،بايد عالوه بر سوخت ،اكسيژن مورد نياز را با خود حمل كنند .موتور موشك براي پرواز در ارتفاعات بسيار زياد مناسب است و اكسيژن موجود در داخل كپسول‌هاي 11داخلي موشك را مصرف مي‌كند. جو Atmosphere تا به حال چندين تعريف از اتمسفر استاندارد شده است و دوتا از آنها توسط كشورهاي عضو ناتو استفاده مي‌شود .كه عبارتند از اتمسفر استاندارد ] NACA [1كه در اياالت متحده امريكا استفاده مي‌شود و اتمسفر استاندارد [ ICAN]2كه بيشتر كشورهاي اروپائي از آن استفاده مي‌كنند. [1] National Advisory Committee for Aeronautics [2] International ‏Commission ‏for Aerial ‏Navigation اروپائي از آن بيشتر كشورهاي استاندارد ICAN اتمسفر استفاده مي‌كنند .دو استاندارد اتمسفر اساسا يكسان هستند و اختالف جزيي با‌هم دارند .اين اختالف بين كميته بين‌المللي و استاندارد بين‌المللي اتمسفر با تاسيس سازمان ايكائو( سازمان بين المللي هوانوردي غير‌نظامي يا ] ) ICAO[3در سال 1952 حل گرديد .اتمسفر استاندارد پروفيل دما يكساني را فرض مي‌كند كه با برنامه جامعي حساب مي‌شود .پروفيل دما شامل يك ناحيه تغييرات خطي دما با ارتفاع ،و ناحيه پروفيل ثابت دما 12 (منطقه ايزوترمال) است. جو Atmosphere شكل 7-1تغييرات پروفيل دما در اتمسفر استاندارد 13 جو Atmosphere شرايط اتمسفر در سطح دريا در جدول 1آمده است. 14 جو Atmosphere شكل 1ارتباط بين ارتفاع مطلق[ ]1و ارتفاع هندسي[ ]2را نشان مي‌دهد .ارتفاع مطلق فاصله از مركز زمين تا نقطه مورد نظر ،درحاليكه ارتفاع هندسي فاصله عمودي تا سطح زمين است. [1] -Absolute ‏Altitude ] [2رابطه زير در ارتباط هستند: مطلق با هندسي و ارتفاع -Geometric ‏Altitude ‏ha hg  R0 ‏ha  ‏hg  R0 ()1 در رابطه R0 ، hg , ha 1 و به ترتيب معرف ارتفاع مطلق، ارتفاع هندسي و شعاع كره زمين است .مقدار شعاع متوسط 15زمين برابر با 6350كيلومتر است. جو Atmosphere گيري ويژگي‌هاي اتمسفر براساس اين ‌ بطور تاريخي ،اندازه‌ فرضيه بوده است كه شتاب ناشي از جاذبه ثابت است .اين فرضيه منجر به يك ارتفاع ساختگي مي‌شود كه ارتفاع ژئوپتانيسل نام دارد .ارتباط بين ارتفاع هندسي و ژئوپتانيسل ‏dp  g dh از معادله هيدرواستاتيك مي‌تواند تعيين شود .با نوشتن معادله هيدرو‌استاتيك داريم: از معادله ( )2مشاهده مي‌كنيم كه تغييرات فشار تابعي از ()2 چگالي سيال است ،و اگر h شتاب ناشي از جاذبه را در سطح دريا بنابراينdp ارتفاع ژئوپتانيسل خواهد بود  g0 dh . بكارببريم سپس داريمh: ‏dp  g dhg ()3 ارتفاع ژئوپتانيسل باشد ،و زماني كه ()4 معادلههاي 3و 4براي برقراري ارتباط بين ارتفاع هندسي و ‌ داريم: ژئوپتانيسل استفاده مي‌شود .با استفاده از اين معادله‌ها g 16 ()5 ‏dhg ‏g0 ‏dh جو Atmosphere عالوه بر اين ،مي‌توان نشان داد كه: ()6 با جاگذاري معادله 6در معادله 5داريم: ()7 با انتگرال‌گيري از معادله 7بين دو ارتفاع داريم: ()8 يا ‏R0 )2 ‏R0  hg ( g  g0 ‏R02 dhg (R0  hg ) 2 ‏R0 ‏hg ‏R0  hg ‏h ‏R ‏hg  0 h ‏R0  h ()9 اختالف بين ارتفاع هندسي و ژئوپتانيسل در زير ارتفاع 2/15كيلومتر ( 50000فوت ) كم ميباشد. ‌ 17 ‏dh جو Atmosphere براي تغييرات فشار با ارتفاع داريم: ()10 ‏dp  g0 dh و ‏p  RT ()11 با تقسيم كردن معادله 11بر معادله 10داريم: ()12 ‏g dh ‏dp ‏ 0 ‏p ‏R T اگر تغييرات دما با ارتفاع خطي باشد ،حاصل معادله 12 بهصورت زير خواهد بود ‌ ‏g0 h ‏dh )h T1   (h h1 1 ()13 با انتگرال‌گيري از معادله باال ،داريم: 18 ‏dp ‏p1 p  R ‏g )T   (h  h1 ‏p ‏ 0 ln 1 ‏p1 ‏R ‏T1 ‏p ‏ln جو Atmosphere كهh1, T1, p1 فشار ،دما و ارتفاع در شروع ناحيه خطي و نرخ تغييرات دما با ارتفاع كه به نرخ كاهش ( )lapse rateناميده ‏g ‏ مينويسيم، ‌ مي‌شود .معادله 14را بفرم مناسب‌ زير ‏R ‏p T  0 ‏h1, T1, p1 ‏ ()15 ‏  ‏ T1  ‏p1 ،معادله 15براي محاسبه فشار در ارتفاع و با انتخاب مناسب ثابت‌هاي در هر يك از ناحيه پروفيل خطي دما مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد .تغييرات خطی دما: ‏T T1   h 19 جو Atmosphere بهدست مي‌آيد. متغيرچگالي از معادله (‌ )16 ()16 و بنابر اين ()17 20 ‏p ‏T ‏ ‏p1 1T1 ‏g0 ) ‏R ‏ (1 ‏ T ‏  ‏1  T1  جو Atmosphere در ناحيه ايزوترمال( ،)Isothermalرژيمي كه دما با افزايش ميتوان به g معادلهp زير ‌ ارتفاع ثابت است .با استفاده از معادله 2 ‏ln ) 0 (h  h1 ‏p1 ‏RT1 رسيد: ()18 ‏g ‏ ) (h h ‏p يا ‏RT ‏e 0 1 1 ‏p1 ‏h1, T1, p1 ()19 فشار ،دما و ارتفاع در شروع ناحيه ايزوترمال هستند. كه تغييرات چگالي در ناحيه ايزوترمال از رابطه رابطه زير به‌دست ‏g مي‌آيد. ‏ ) (h h ‏ ‏RT 1 ()20 21 0 1 ‏e ‏1 جو Atmosphere معادلههاي ( )19( ،)17( ،)15و ( )20تغييرات فشار و چگالي را در اتمسفر استاندارد تا ارتفاع ‌ 57مايل( 91كيلومتر) با دقت خوبي تخمين مي‌زنند. ()15 ()17 ‏g0 ‏R ‏g0 ) ‏R ‏ ‏p T ‏  ‏p1  T1  ‏ (1 ‏ T ‏  ‏ 1  T1  ‏g0 ()19 ‏ )(h h1 ‏p ‏e RT1 ‏p1 ‏g0 ()20 22 ‏ )(h h1 ‏ ‏e RT1 ‏1 مثال 1-1 دما 40Oو فشار در دما از سطح دريا تا ارتفاع 30000فوتي به‌صورت خطي كاهش مي‌يابدF . 2 ‏O ‏ 60 است.اگر دما در ارتفاع F 30000 2050Ib/ ft باشد ،فشار و فوتي دريا سطح دانسيته(چگالي) در ارتفاع 20000فوتي چقدر مي‌باشد. حل :دما با معادله خطي زير به‌دست مي‌آيد ‏T  T1 ‏o ‏ 0.00333 ‏R / ft ‏h ‏T T1  h where T1 499.6o R and   دما در ارتفاع 20000فوتي از رابطه زير به‌دست مي‌آيد. وقتي كه ، h 20000ft 23 ‏T. 432.9o R ‏o ‏T 499.6 (0.00333 ‏R / ft)h 1-1 مثال p T   p1  T1  p  RT    g0 R T p  p1   T1   p RT 915Ib/ ft2 (1718ft2 /(s2.o R) )(432.9o R)  g0 R .بهدست مي‌آيد ‌ 15 فشار از رابطه  .9o R  2  432 (2050Ib/ ft )  499.6o R    5.63 915Ib/ ft2 :بهدست مي‌آيد ‌ 16 چگالي با استفاده از معادله 0.00123 slug/ ft3 24 پايان 25