《标准大气与参考大气模型应用指南》介绍

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1、气与参考大气模型应用鸯旅J迭绻鹏李J危(航天标准化研究所．北京．100071)文摘：筒述大气对航天产品的影响、大气模型的选用情况以及行业标准《标准大气与参考大气模型应用指南》制定的背景，重点介绍标准中关于大气模型的分类及引用的ISO2533：1975的大气模型内容和形式。关键词：标准大气；参考大气；大气模型；模型应用指南。0引言飞机、导弹、航天器和运载火箭在大气中飞行。大气的各种参数变化会影响飞机的飞行、导弹的命中精度、航天器和运载火箭的发射安全、航天器的在轨寿命和返回安全。例如风是大气的流动．阵风会在火箭发射时改变其姿态和飞行方向。影响火箭的正常入轨：风切变产生的剪切力会威胁

2、到飞机的起落安全．还会在火箭发射时引起箭体共振导致发射失败。大气模型(也称为大气模式)是有关大气的参数值。标准大气和参考大气都是特定的大气模型．此模型提供了温度、气压、密度和风等大气环境的各种数据或公式．是飞机、导弹、航天器和运载火箭研制中计算的重要依据。各种航空航天系统的设计和任务计划都需要使用大气模型及其标准与参考大气。如：航天器的轨道设计、姿态控制、轨道控制、轨道预报、飞行计划等工作均需要使用大气模型标准。国内外对大气的研究已经有了很多成果。不同产品在不同高度飞行，使用的大气模型不同：航空使用30km以下的大气模型：航天器主要使用80km以上的大气模型：航天器、运载器、导

3、弹使用Okm～2500kin的大气模型。20世纪60年一8一代开始．一些国际组织和国家制定并发布了标准大气和参考大气模型(以下简称大气模型)。到目前为止．国际上航天领域常选用的大气模型已达30多个。各种各样的大气模型不断地发布和更新。这些大气模型各有特点，适用的区域和参数有所不同。在航天发射过程中。运载火箭和航天器往往跨越几个大气区域．需要选择不同的大气模型。同时，使用者需要选择适合具体任务的某种(些)大气模型，在型号设计中区别对待任务的不同阶段。选择相应的大气标准．这种选择可能不仅涉及一个大气模型标准。比如航天器．在发射段需要选择当地的大气标准。进入飞行段需要使用区域大气环境

4、标准．人轨后需要使用全球大气环境标准．返回时又需要当地的大气环境标准。但型号研制人员通常只熟悉其中个别大气模型．很难全面掌握几十个大气模型。在航天工程设计和应用中．越来越感到缺少一个指南来指导选用这些大气模型。因此，2008年中国航天标准化研究所组织制定了《标准大气与参考大气模型应用指南》行业标准(下称指南)。指南是在参考AIAAG一003B一2004《参考与标准大气模型指南》的基础上，结合国内大气模型现状制定的。指南给出了用于航天的国内外主《航天标准化》2010年第3期要大气模型的参考信息．大气模型的高度范围从地面到2500km，适用于运载火箭、航天器的设计和应用。其他飞行器

5、也可参照使用。指南包括7章内容：①范围；②规范性引用文件；③术语和定义；④缩略语；⑤大气模型分类；⑥国内外大气标准主要内容汇总表；⑦大气模型。标准给出了运载火箭、航天器设计和应用中常用的标准大气与参考大气模型(下称大气模型)的内容、特点和应用、依据、数据来源、形式、版次等。关于大气模型的描述不包括低空的大气环流产生的气象现象．不包括大气动力学模型，也不包括发射场大气模型。本文主要介绍指南中规定的大气模型的分类、内容和形式。1大气模型分类大气模型是大气结构和变化过程的数据、公式、表格和程序，通过对大量参测数据进行统计和理论分析而建立．国内外制定了许多标准来描述大气模型。大气模型按

6、覆盖区域分为全球大气模型、区域大气模型．按高度分为低层大气模型、中层大气模型、热层大气模型。全球大气模型包括：①ISO2533：1975《标准大气》，GJB365．1—1987《北半球标准大气(一2km～80kin)》，GJB365．2—1987《高度压力换算表》；②ISO5878：1982《航空航天用参考大气》，GJB366．1—1987《航空与航天用参考大气(Okm～80km)》，GJB366．2—1987《大气风场(Okm～25km)》，GJB366．3—1987《大气湿度(Okm～25km)》；③CIRA一1986(COSPAR国际参考大气(130km一2000km)》

7、；④GRAM一1999《NASA／MSFC全球参考大气模型(90km～2500kin)》；⑤NASATM一100697《全球Okm一120km气候温度、风、位势高度和压力月平均值》；⑥USSA一1962《美国标准大气(一5km～700kin)》，USSA一1966《美国标准大气补充(Okm—1000km)》，USSA一1976《美国标准大气(一5km～1000km)》。区域大气模型包括：GJB5601—2006《中国参考大气(地面。80km)》。低层大气模型包括：ICAO7488《标准大气《