米国標準大気

米国標準大気は、地球の大気の圧力、温度、密度、粘性が、広範囲の高度または標高にわたってどのように変化するかを記述する静的大気モデルです。既存の国際標準規格に基づくこのモデルは、1958年に米国標準大気拡張委員会によって初めて公表され、1962年、1966年、1976年に更新されました。その方法論は国際標準大気とほぼ一致していますが、主に高高度における想定される温度分布が異なります。

方法論

USSAの数学モデルは、絶対温度Tがジオポテンシャル高度hに対して線形分布すると仮定して大気を層に分割します。^{[ 2 ]}他の2つの値（圧力Pと密度ρ ）は、次の方程式を同時に解くことで計算されます。

垂直方向の圧力変化は、圧力、密度、ジオポテンシャル高度に関係します（境界条件として平均海面での標準圧力101,325パスカル（14.696 psi）を使用）。

{\frac {dP}{dh}}=-\rho g

、そして

圧力、密度、温度を関係付ける理想気体のモル法則：

\ P=\rho R_{\rm {specific}}T

各ジオポテンシャル高度において、gは標準重力加速度、R _specificは乾燥空気の比気体定数です。

空気の密度は圧力を求めるために計算する必要があり、移動中の車両の動圧を計算する際に使用されます。動粘性は温度の経験的関数であり、動粘性は動粘性を密度で割ることで計算されます。

したがって、この規格は、さまざまな高度における値の表と、それらの値を導き出すいくつかの計算式から構成されます。

平均海面以下の条件をモデル化するために、対流圏は実際には -2,000 フィート (-610 m) まで拡張され、温度は 66.1 °F (18.9 °C)、圧力は 15.79 ポンド/平方インチ (108,900 Pa)、密度は 0.08106 ポンド/立方フィート (1.2985 kg/m ³ ) になります。

1962年版

1962年版の基本的な前提は以下のとおりである。^{[ 3 ]}

空気は清浄で乾燥した完全混合気体（c _p / c _v = 1.40）である
90 kmまでの分子量は28.9644（C-12スケール）
主な海面構成物質は次のように推定される（モルパーセント単位）：
- N ₂ – 78.084%
- O2 _– 20.9476%
- アルゴン– 0.934%
- CO2 – _0.0314 %
- ネオン– 0.001818%
- 彼– 0.000524%
- CH4 – 0.0002% _。
海面での指定された平均条件は次のとおりです。
- P = 14.696 psi = 2116.22 psf = 101325 Pa = 760 mm Hg = 29.92 inHg = 0.1013250 MN/m²
- 温度= 59 °F = 518.67 °R = 15 °C = 288.15 K
- ρ = 0.0764734 ポンド/フィート³ = 1.225 0 kg/m³
- g = 32.174 1 フィート/秒² = 9.80665 メートル/秒²
- R ^* = 1545.31 ft⋅lb/(lbmol⋅°R) = 8.31432 J/(mol⋅K)。

連邦航空規則では、 1962 年の米国標準大気 (ジオポテンシャル高度表) を参照して、 14 CFR 1.1で標準大気を定義しています。

1976年版

これは最新バージョンであり、51 km 以上のみが以前のバージョンと異なります。

下付き文字b	MSLからのジオポテンシャル高度^{[ 4 ]}		静圧		標準温度（K）	温度減率
下付き文字b	（メートル）	（フィート）	（パパ）	（水銀柱インチ）	標準温度（K）	（キロ/メートル）	（キロ/フィート）
0	0	0	101325	29.92126	288.15	−0.0065	−0.001981
1	11,000	36,089	22632.1	6.683245	216.65	0.0	0.0
2	2万	65,617	5474.89	1.616734	216.65	0.001	0.0003048
3	3万2000	104,987	868.019	0.2563258	228.65	0.0028	0.0008534
4	47,000	154,199	110.906	0.0327506	270.65	0.0	0.0
5	51,000	167,323	66.9389	0.01976704	270.65	−0.0028	−0.0008534
6	71,000	232,940	3.95642	0.00116833	214.65	−0.002	−0.0006096
7	84,852	278,385			186.946

参照

参考文献

^ 1962 年の米国標準大気から得られた幾何学的高度と温度、圧力、密度、音速の関係。
^ Gyatt, Graham (2006-01-14):「標準大気」 1976年の米国標準大気の数学的モデル。
^ Tuve, George Lewis; Bolz, Ray E. (1973). CRC handbook of tables for applied engineering science . Boca Raton: CRC Press . ISBN 0-8493-0252-8。
^米国標準大気、1962年、米国政府印刷局、ワシントンD.C.、1962年、 https://www.ngdc.noaa.gov/stp/space-weather/online-publications/miscellaneous/us-standard-atmosphere-1976/us-standard-atmosphere_st76-1562_noaa.pdf

文書

ICAO 標準大気への米国の拡張、米国政府印刷局、ワシントン DC、1958 年。
米国標準大気、1962年、米国政府印刷局、ワシントンD.C.、1962年。[1]
米国標準大気補足資料、1966 年、米国政府印刷局、ワシントン DC、1966 年。
US Standard Atmosphere、1976 年、米国政府印刷局、ワシントン DC、1976 年 (リンクファイルは 17 MB)。

外部リンク

[1] 1962 年の米国標準大気から得られた幾何学的高度と温度、圧力、密度、音速の関係。

[Graham_Gyatt-2] Gyatt, Graham (2006-01-14):「標準大気」 1976年の米国標準大気の数学的モデル。

[isbn0-8493-0252-8-3] Tuve, George Lewis; Bolz, Ray E. (1973). CRC handbook of tables for applied engineering science . Boca Raton: CRC Press . ISBN 0-8493-0252-8。

[USA_1962-4] 米国標準大気、1962年、米国政府印刷局、ワシントンD.C.、1962年、 https://www.ngdc.noaa.gov/stp/space-weather/online-publications/miscellaneous/us-standard-atmosphere-1976/us-standard-atmosphere_st76-1562_noaa.pdf

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