ПЛОТНОСТЬ СУХОГ О И ВЛАЖНОГО ВОЗ ДУХА

Од ним из основных физических параметров атмосферы, оказывающим влияние на летны е и эксплуатационные характ еристики ВС, является пл отность воздуха.

Плотность воздуха (r )– эт о масса воздуха в единице объема. Измеряет ся в г/м3 или кг/м3. Непосредственно плот ность воздуха не измеряется, она определяется из уравнения состояния газов:

r=P = P , (2.34)

где: Р - д авление возд уха;

t - температура в °С;

R -газовая постоянная.

RT R( 273 + t )

Из формулы видно, что плотность воздуха находится в прямой зависимости от давления и в обратной – от его температ уры. При постоянном давлении плотность возд уха зависит только от изменения температуры, поэтому при полете на эшелоне (Р = const) на летно- эксплуатационные характеристики ВС влияет т олько температура воздух а. С высот ой плотность воздуха уменьш ается, т ак как д авление с высотой уменьш ает ся быстрее, чем понижает ся температ ура. Так, до высоты 5 км давление уменьшается примерно в два раза, а температ ур а понижает ся только на 12%. Понижение температуры несколько замедляет уменьшение плотности, поэтому плотность с высотой падает медленнее, чем давление. На высоте 5 км плотность возд уха составляет 60% от плот ности на уровне моря, а на высот е

10 км – около 35%.

Плотность воздуха зависит также от его влажности. Плотность вод яного пара при

равных значениях температуры и д авления составляет 0,622 от плотности сухого воздуха.

Поэтому влажный воздух легче сухого. При температ уре 40°С и относительной влажности

100% влажный воздух легче сух ого на 2,8%. Для вычисления плотности влажного воздуха используют виртуальную температуру ( ТV )– эт о такая т емпература, при кот орой плотность сухого воздуха равна плотности влажного воздуха, при т ом же давлении Р:

где: e - упругость вод яного пара.

Или

где: S -массовая доля водяного пара.

v

T =T(1 +0,378 e) , (2.35)

P

T v = T (1 + 0,608S ) , (2.36)

Использование виртуальной температ ур ы позволяет учитыват ь влияние влажности на плотность воздуха, а, следовательно, и на взлет но-посадочные характеристики ВС:

rвл.в - ха

=P . (2.37)

RTv

Влияние влажности на плот ност ь воздуха целесообразно учитывать при т емперат уре воздух а выше +20°С и относительной влажности более 50%. Уменьшение плот ност и воздуха из-за содержащегося в нем водяного пара при температуре +30°С равносильно повышению температуры на 5°С, а при температуре +40°С – почти на 9°С. Плотность воздуха также, как температура и давление, изменяется в пространстве и во времени. У экватора плот ност ь воздух а в т ропосфере меньше, чем в Европе. Зимой плотность воздуха больше, чем летом.

В Европе средняя величина плотности воздуха у земной поверхности равна 1258 г/м3, а на высоте 5 км - 735 г /м3.