Що таке International Standard Atmosphere в авіації
Авіація – це наука про точність і стандартизацію. Щоб забезпечити безпечні та ефективні польоти, потрібна «спільна мова» для опису атмосферних умов. Для цього існує International Standard Atmosphere, або скорочено ISA, про що розкажу далі.
Коротка відповідь: ISA – це умовна «ідеальна» атмосфера, з якою порівнюють реальну погоду. На рівні моря в ній +15 °C і тиск 1013,25 гПа. До висоти 11 км температура падає приблизно на 2 °C кожні 1000 футів. За цією моделлю калібрують висотоміри й рахують характеристики літаків.
Що таке ISA?
ISA (International Standard Atmosphere, або Міжнародна стандартна атмосфера (МСА)) – це модель, яка описує, як змінюються температура, тиск і густина повітря з висотою над рівнем моря. Її затверджує ICAO.
Це не реальний стан атмосфери, а саме модель. Вона є «базою» для порівняння під час виконання польотів.
Основні характеристики ISA
ISA базується на таких значеннях тиску, густини та температури на середньому рівні моря. Кожне з них зменшується зі збільшенням висоти:
| Висота (фути) | Висота (м) | Температура (°C) | Атмосферний тиск (гПа) | Густина повітря (кг/м³) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | +15 | 1013,25 | 1,225 |
| 5 000 | 1 524 | +5,1 | 843,1 | 1,056 |
| 36 089 | 11 000 | -56,5 | 226,3 | 0,364 |
Падіння температури з висотою називають температурним градієнтом (lapse rate). У тропосфері він становить 6,5 °C на кілометр, тобто близько 2 °C на 1000 футів. Вище 11 км температура перестає падати і тримається на -56,5 °C.
Навіщо ISA пілоту
Реальна погода майже ніколи не збігається з ISA. Тому пілоти кажуть «ISA+10» чи «ISA-5», тобто наскільки зараз тепліше або холодніше за стандарт.
За ISA проградуйований барометричний висотомір. Саме тому стандартний тиск 1013,25 гПа ставлять на ешелонах, а біля землі – QNH.
У спеку повітря рідше, ніж у стандарті. Літаку потрібна довша смуга для зльоту, а набір висоти повільніший. Цей ефект описує density altitude.
Від густини повітря залежить і те, як високо літак може піднятися. Про це – у статті про аеродинамічну стелю.
Шари атмосфери
Вертикальна структура атмосфери має величезне значення для безпеки та ефективності польотів. ISA поділяє атмосферу на шари, у кожному з яких температура змінюється лінійно. Нижче наведена таблиця з характеристиками цих шарів.
У таблиці вказано висоту, з якої починається кожен шар моделі. До 32 км значення збігаються зі стандартом ICAO, вище – взяті з U.S. Standard Atmosphere 1976 (NASA, NOAA).
| Шар | Початок шару над рівнем моря (км) | Температурний градієнт (°C/км) | Температура (°C) | Атмосферний тиск (гПа) |
|---|---|---|---|---|
| Тропосфера (Troposphere) | 0 | -6,5 | +15,0 | 1013,25 |
| Тропопауза (Tropopause) | 11 | 0,0 | -56,5 | 226,32 |
| Стратосфера (Stratosphere) | 20 | +1,0 | -56,5 | 54,749 |
| Стратосфера (Stratosphere) | 32 | +2,8 | -44,5 | 8,6802 |
| Стратопауза (Stratopause) | 47 | 0,0 | -2,5 | 1,1091 |
| Мезосфера (Mesosphere) | 51 | -2,8 | -2,5 | 0,66939 |
| Мезосфера (Mesosphere) | 71 | -2,0 | -58,5 | 0,039564 |
| Мезопауза (Mesopause) | 84,852 | – | -86,28 | 0,003734 |
FAQ
Які умови ISA на рівні моря?
Температура +15 °C, тиск 1013,25 гПа (29,92 дюйма рт. ст.) і густина 1,225 кг/м³.
Що означає ISA+10?
Що на цій висоті на 10 °C тепліше, ніж у стандартній атмосфері. Літак у таких умовах злітає і набирає висоту гірше.
На якій висоті тропопауза за ISA?
На 11 км, або приблизно 36 000 футів. У реальній атмосфері вона нижча над полюсами і вища над екватором.
Чи збігається ISA з реальною погодою?
Майже ніколи. ISA – це середня модель для розрахунків, а не прогноз.
