大气数据
大气数据系统(可缩印)
国际标准大气的规定：（1）空气为干燥清洁的理想气体，并遵循理想气体方程所确立的关系（2）国际标准大气以平均海平面作为零高度；（3）气压为1个标准大气压，气温15º，密度为0.125kg.s2/m4气压与高度的关系：大气温度及气温垂直梯度的关系：常见压力单位：帕斯卡[Pa]：每平方米的面积上作用有1牛顿的力,1[Pa]=1[N/m2]标准大气[atm]：1[atm]=101325[Pa]工程大气压[at]：1[at]=1[Kgf/cm2]=9.80665×104[Pa]巴[bar]：1[bar]=106[dyn/cm2]= 105 [Pa]毫米液柱：以液柱高度来表示压力的大小1[mmHg]=1[Torr]=1/760[atm]=133.322[Pa]，1[mmH2O]=9.80665[Pa]磅/英寸2[PSi]：1[PSi]=1[bf/in2]=6.89476×103[Pa]摄氏温度与其他温度换算：飞行高度：标准气压高度、海拔高度、绝对高度、相对高度、真实高度高度测量方法（1）利用大气的物理特性测高。
通过测量大气压力（静压）间接测高，通过测量大气密度来测量飞行高度。
（2）利用无线电波的反射特性测量飞行高度（测真实高度）（3）通过测量飞机的垂直加速度，再二次积分得飞行高度。
敏感元件：真空膜盒、膜盒串、波纹管。
气压式高度表：利用测量绝对压力的弹性敏感元件来测量大气静压，根据高度与大气静压的关系，利用转换机构输出标准气压高度（相对于标准海平面的重力势高度）空速：飞机在纵轴对称面内相对于气流的运动速度不考虑空气压缩性的伯努利方程：测量空速方法：通过感受动压、静压、气温测量真空速；通过感受动压、静压测量真空速。
全静压系统：收集气流的全压和静压，并把它们输送给需要全静压的仪表及有关设备。
攻角：飞机纵轴（或机翼弦线）与迎面气流角夹角。
飞机航向角：飞机纵轴与子午线在水平面上的夹角。
飞机轨迹角：飞机地速向量与真子午线的夹角。
大气数据系统
90 cmHg 85
85 80
50 100 150 200 250 节
空速的测量原理
全压=静压+动压
动压=全压-静压
空速的测量原理
动压=全压-静压
?
全压管在飞机上的位置
全压管
B-2958（737-300）
全压管
大气总温探头在飞机上的位置
大气总温探头
B-2836（757-200）
大气总温探头
Angle Of Attack
TAT AOA
高度的测量原理
物体在不同高度层所感受的气压如下图所示：
760
600
mmHg
400
200
10
20
30
KM
高度测量传感器—静压孔
静压孔
B-2145（MD90）
高度测量传感器—静压孔
CAPTAIN
ALTERNATE
FIRST OFFICE
空速的测量原理
物体在运动时，其正表面的气压会随着 速度的增大而增大。
EADI
EICAS
:数字电信号
大气数据系统在飞行中的地位
CDU
FMC
MCP
作动筒 副翼 横滚
FCC 作动筒 升降舵 俯仰
作动筒 方向舵 偏航
舵面位置传感器
惯性基准系统
驾驶员
大气数据系统
高度 位 速度 置
大气数据系统重要性
大气数据系统的功能
大气数据系统简介
大气数据系统的功能
大气数据系统可以测量的基本数据包括：
★高度 ★空速 ★大气总温 ★攻角
测量系统的一般组成
传感器1
计
传感器2
算
机
传感器3
历史大气压力数据
历史大气压力数据
历史大气压力数据是指对过去一段时间内测量的大气压力进行记录和整理的数据集合。
大气压力是指空气分子对单位面积施加的压力，通常以帕斯卡（Pa）为单位。
历史大气压力数据对于气象学、地质学、环境科学等多个领域具有重要意义。
它能够提供关于气候变化、天气预测、空气质量等方面的信息，帮助科学家研究大气层的运动和变化规律，以及评估天气对人类活动的影响。
通过分析历史大气压力数据，可以发现各地区、各季节的气压差异。
例如，在气象学中，气压梯度是预测风速和风向变化的重要参考依据，气压升高通常表示天气晴朗，而气压降低常常伴随着降雨和风暴的到来。
此外，历史大气压力数据还能为地质学家提供重要线索。
例如，通过分析地下岩石层的变形与大气压力的关系，科学家可以了解地壳运动的机制和速率。
对于地震预测和地质灾害防治等方面具有重要意义。
对于环境科学而言，历史大气压力数据可以用于评估气候变化对环境的影响。
例如，连续记录多年的大气压力数据能够揭示出长期气候变化趋势，为制定环境保护政策提供科学依据。
综上所述，历史大气压力数据在多个学科和领域中都具有重要的应用价值。
通过对这些数据的分析和研究，我们可以更好地了解大气层的运动和变化规律，为气象预测、天气灾害预警、地质研究和环境保护等工作提供有效支持。
大气参数数据集 -回复
大气参数数据集-回复什么是大气参数数据集？大气参数数据集是指收集并记录气象学中的各种气象参数的数据集合。
这些参数包括气温、气压、湿度、风速和风向、降水量等等。
大气参数数据集是气象学研究、天气预报以及气候研究的重要基础数据。
为什么需要大气参数数据集？大气参数数据集对于气象学的研究和天气预报起着至关重要的作用。
通过收集和记录大气参数的数据，科学家和气象预报员可以了解并分析天气和气候变化的规律。
这些数据可以用于气象模型的建立和验证，从而提高天气预报的准确性。
此外，大气参数数据集还可以用于研究气候变化、自然灾害以及环境保护等方面。
如何获取大气参数数据集？获取大气参数数据集的主要方式是通过气象观测站点和卫星观测。
气象观测站点通常会布置在地面或海洋上，配备各种气象仪器来测量和记录气象参数。
这些观测站点的数据会定期上传到气象局等相关机构。
此外，各国还会开展气象卫星观测，通过卫星传输数据并记录地球大气层的各种参数。
大气参数数据集的应用1. 天气预报：大气参数数据集是天气预报的关键数据源。
预报员通过分析气象参数的变化趋势，结合气象模型进行天气预报，提供准确的天气信息给公众和相关部门，帮助人们做出合理的决策。
2. 气候研究：利用长期的气象数据集，科学家可以研究气候的长期变化趋势，探索全球气候变化的原因和影响。
这对于预测未来气候变化、制定应对措施具有重要意义。
3. 环境保护：大气参数数据集对于环境保护也具有重要作用。
通过监测空气质量指数和各种大气污染物的含量，可以评估和控制大气污染程度，保护人民的身体健康和生态环境的可持续发展。
大气参数数据集的挑战与展望虽然大气参数数据集在气象学和天气预报中的作用不可忽视，但是其获取和处理过程面临一些挑战。
其中之一是数据的质量和准确性。
由于观测站点的布局和维护存在一定困难，数据的完整性和准确性有时会受到影响。
另一个挑战是数据的共享和整合。
由于数据来自不同的观测站点和机构，数据的格式和访问方式可能存在差异，需要进行统一标准和互操作性的处理。
环境影响报告表大气专项监测数据引用范围
环境影响报告表大气专项监测数据引用范围
环境影响报告表中大气专项监测数据的引用范围一般包括以下几个方面：
1. 大气环境质量数据：包括大气中常见的污染物（如PM
2.5、PM10、NOx、SO2等）的浓度数据、颗粒物的粒径分布数据、光化学反应物浓度数据等。
2. 大气污染源数据：包括企业、工厂、交通运输等大气污染源的排放数据、排放浓度数据、排放方式等。
3. 大气气象数据：包括气象条件（如温度、湿度、风速、风向等）对大气污染扩散和传输的影响数据。
4. 大气污染物沉降数据：包括大气污染物通过湿沉降、干沉降等方式从大气中沉降到地表的数据。
5. 大气污染物交换数据：包括大气污染物在大气与其他介质（如水体、土壤等）之间的传输、转化和交换的数据。
以上是一般情况下大气专项监测数据的引用范围，具体引用的数据会根据环境影响报告的需要和相关法律法规的要求而有所不同。
大气参数数据集
大气参数数据集1.引言【1.1 概述】大气参数数据集是指记录和收集大气条件、气候变化和天气预测等相关信息的数据集合。
它包含了一系列的气象观测数据，如温度、湿度、气压、风速、降水量等。
这些数据对于研究和预测气候变化、制定应对措施以及改善天气预报准确性具有重要意义。
大气参数数据集的获取和处理是通过气象观测站、卫星观测、雷达和模型模拟等多种手段进行的。
气象观测站是重要的数据采集点，它们分布在各个地理位置并定期记录气象数据。
卫星观测则利用人造卫星对地球不同区域进行遥感观测，获取全球范围的大气参数数据。
雷达技术可以通过测量分布在大气中的微小物体（如水滴和冰晶）反射的微波信号，获取降水量等信息。
模型模拟则是通过建立数学和物理模型对气象系统进行模拟，从而预测和分析大气参数。
大气参数数据集的处理方法包括数据清洗、校正和分析等步骤。
数据清洗主要是对收集到的数据进行筛选，剔除异常值和错误数据，确保数据的准确性和可靠性。
数据校正则是对数据进行修正和标定，以消除仪器误差和观测误差对数据的影响。
数据分析是对处理后的数据进行统计和建模，通过分析数据的时空分布特征和变化趋势，揭示出大气系统的规律和特点。
大气参数数据集在气象学、环境科学、农业、航空航天等领域具有广泛的应用价值。
它可以帮助科学家和决策者更好地理解和预测气候变化，为制定应对措施提供依据。
在农业领域，大气参数数据集可以用于优化农作物的种植和管理，提高农业生产效益。
在航空航天领域，大气参数数据集对于航班安全、航线规划和飞行效率的提升起着重要作用。
综上所述，大气参数数据集的获取和处理是多种技术手段的综合应用，它不仅为科学研究提供了重要的数据支持，也为各个领域的实际应用带来了诸多便利。
随着技术的不断进步和数据的日益完善，大气参数数据集在未来的发展中将会扮演更加重要的角色，并为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在简要介绍整篇文章的组织结构，清晰地向读者展示文章主要内容的安排和逻辑顺序。
大气中的气象数据分析介绍气象数据的处理和解读
大气中的气象数据分析介绍气象数据的处理和解读大气中的气象数据分析：介绍气象数据的处理和解读在现代气象学中，气象数据是分析和预测天气变化的重要依据。
通过对大气中的气象数据进行处理和解读，我们可以更好地了解并预测天气状况，为社会活动和决策提供可靠的依据。
本文将介绍气象数据的处理和解读方法。
一、气象数据的收集和处理1. 气象观测站气象观测站是收集气象数据的重要场所，它们分布在世界各地。
观测站一般配备有各种气象观测仪器，如温度计、湿度计、气压计、风速仪等。
这些仪器能够实时地测量不同高度、不同位置的气象数据，并将其记录下来。
2. 气象卫星和雷达除了气象观测站，气象卫星和雷达也是收集气象数据的重要手段。
气象卫星可以获取地球表面的云图、水汽图和红外图等，进而分析云层的形态、降水的分布以及气候变化的趋势。
雷达则能够探测降水、风暴等天气系统，提供详细的天气信息。
3. 数据处理气象数据收集后，需要进行处理以提取有用的信息。
常见的处理方法包括数据清洗、插值和统计。
数据清洗用于排除无效和异常值，确保数据的准确性；插值方法则可以根据已有数据推算出未观测位置的数据；统计方法则能够对一段时间内的多个数据进行分析，了解天气的长期趋势。
二、气象数据的解读和分析1. 气象参数的含义在解读气象数据之前，我们首先需要了解不同气象参数的含义。
常见的气象参数有温度、湿度、气压、风向和风速等。
温度反映了空气的热度；湿度表示空气中水分的含量；气压则反映了空气的压强；而风向和风速则描述了空气的运动情况。
2. 天气系统的分析通过分析气象数据，我们可以判断天气系统的类型和强度。
例如，根据气压图和风速图，我们可以判断出气压高低气旋的位置和强度，并进一步推测降水分布和风暴的可能性。
而通过温度湿度数据的分析，我们可以了解到潜在的云层和降水形成的条件。
3. 预测和预警最后，根据对气象数据的处理和解读，我们可以对未来天气进行预测和预警。
气象预测模型根据历史数据和物理规律建立，通过计算和模拟来推测天气变化。
大气数据系统的发展及展望
大气数据系统的发展及展望大气数据指航空器与机体气流的相对参数，主要包括总压、静压、静温、侧滑角、高度、指示空速、马赫数等参数，这些重要的大气参数是飞机动力系统、飞控系统、导航系统、指示系统等不可缺少的信息。
文章针对大气数据系统发展过程进行描述，并且对其所面临的技术问题等方面进行深入分析，最后对大气数据系统的发展趋势进行展望。
标签：大气；数据系统；发展；展望1 传统大气数据系统介绍传统大气数据系统由全静压传感器、全静压管路和大气数据计算机组成。
全静压传感器安装在机体外部，主要用于准确收集气流的全压和静压，全压孔用来收集气流的全压，全压口位于全静压传感器中正对气流方向，空气流至全压孔时，完全受阻，流速为零，因而得到气流的全压。
静压孔用来收集气流的静压，静压孔位于机身周围没有紊流的地方，静压经静压管路进入大气数据计算机。
全静压传感器是流线型的管子，表面十分光滑，其目的是减少对气流的扰动。
大气数据计算机通过对全静压传感器和全静压管路收集到的全压和静压进行解算，得到飞机重要的参数如高度，空速，升降速度，马赫数等等。
传统的大气数据系统的缺陷也十分明显，首先全静压管路存在压力延迟，若飞机当前压力变化较快，会出现飞行指示空速或高度滞后于实际飞机空速或高度，对于民航客机，这种情况主要影响地面起飞滑跑，由于飞机起飞时，总压变化较快，管路的迟滞对起飞速度和滑跑距离有着直接的影响，所以FAA发布109号修正案，针对延迟情况进行了具体的规定。
同时，为了保证测量的准确性，对全静压管路的安装和维护有着很高的要求，同时，管路越长，出现管路堵塞或泄漏的可能性越大，而管路堵塞或泄漏会造成飞机空速和高度的误指示，给飞机带来灾难性的影响，所以FAA咨询通报AC25-11A将飞机所有空速高度误指示定为灾难类的风险，法航447事故也是由于全静压传感器的堵塞造成飞行员得到错误的空速高度指示，最终导致机毁人亡的惨剧。
但是传统的大气数据系统存在的问题也非常明显，首先，过长的压力管路会导致管路压力延迟过大，影响飞机测试参数的实时性；其次，为了保证大气数据测量的准确性，对大气数据管路的安装要求非常高，不利于维护工作；再次过多的组件导致此类大气数据系统结构复杂，不利于减重并且降低了可靠性。
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标准大气（三）
➢ 国际标准大气条件下，气压与高度的关系为
0时
H
Tb
Ph Pb
R / gn
1
Hb
或
ln
Ph
ln
Pb
gn
R
ln
Tb
H
Tb
Hb
0时
H
Hb
RTb gn
ln
Pb Ph
或
ln
Ph
ln
Pb
gn RTb
H
Hb
大气参数的测量单位
压力单位
➢ 帕斯卡[Pa]：每平方米的面积上作用有1牛顿的力,1[Pa]=1[N/m2] ➢ 标准大气[atm]：1[atm]=101325[Pa]
重力势高度与几何高度的关系
H=rh/(r+h)
标准大气（三）
➢ 国际标准大气规定的高度分层、大气温度及气温垂直梯度的关
系
T h T b H H b
dpdF dh
ρgdhdF
dpdF g hdhdF p RT
dp gh dh gn dH
RT
RT
T TH Tb H H b
标准大气（一）
国际标准大气的规定
➢ 空气为干燥清洁的理想气体，并遵循理想气体方程所确立的关系
P R*T RT
M
➢ 国际标准大气以平均海平面作为零高度 ➢ 气压为1个标准大气压，气温15º，密度为0.125kg.s2/m4
为便于探讨大气中的压力分布，国际标准大气引用了重 力势高度的概念。
➢ 重力势表示地球大气层内某一给定点上空气微粒的势能。重力势 高度以平均海平面作为重力势高度和几何高度的共同基准。重力 势高度又称为标准气压高度。
H 1 H 1d1 H T 0 1 1 H ln T 0 T 01 H d 1 1
相对误差为：
H H 1 1 R T 0 g n H 1 H ln p p H 0 d 1 1 1 T 1 H H ln T T H 0 d 1 1
➢ 工程大气压[at]：1[at]=1[Kgf/cm2]=9.80665×104[Pa]
➢ 巴[bar]：1[bar]=106[dyn/cm2]= 105 [Pa] ➢ 毫米液柱：以液柱高度来表示压力的大小
1[mmHg]=1[Torr]=1/760[atm]=133.322[Pa]
1[mmH2O]=9.80665[Pa] ➢ 磅/英寸2[PSi]：1[PSi]=1[bf/in2]=6.89476×103[Pa]
标准大气（二）
当空气微粒沿地球法线移动，单位质量所做的功为：
dΦ=ghdz= ghdh
h
0 ghdh
重力势高度：H= Φ/gn
重力加速度随地理纬度的变化：
g 9 . 8 0 6 1 6 1 0 . 0 0 2 6 3 7 3 c o s 2 0 . 0 0 0 0 0 5 9 c o s 2 2
气压式高度表
利用测量绝对压力的弹性敏感元件来测量大气静压， 根据高度与大气静压的关系，利用转换机构输出标准 气压高度（相对于标准海平面的重力势高度） 真空膜盒、膜盒串、波纹管
气压式高度表的误差
➢ 推导标准气压高度公式时，对标准大气作了一些假设，而实 际大气并不完全符合这些假设
➢ 推导标准气压高度公式时，假设了标准大气和标准海平面， 但实际海平面大气参数与标准海平面大气参数不同
大气紊流
大气紊流（湍流）： 空气紊乱流动的现象，旋涡和不规则的波动，使得大 气中的风向、风速呈随机变化。
风切变： 空间任意两点之间风矢量的变化
微下冲气流： 较强的下降气流，飞机在起飞、着陆过程中遇到超过 自己爬升或下降速率的下降气流，对飞行的危害最大。
大气数据有关的参数
与大气数据有关的参数
精密度、准确度和精度 误差的反义词 测量范围、量程 测量上限、下限 灵敏度 输出量微小变化与输入量微小变化之比
测量系统特性描述参数（三）
分辨率 输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小 迟滞 同一工作条件下，同一参数的测量值正反行程不同 重复性 同一方向多次改变参数时，对同一被测参数所得
的输出值之间的接近和重复程度。
大气数据系统
电子工程系 2020/7/22
大气数据系统
概论 飞行高度及高度变化率的测量 飞行速度 全静压系统 大气数据计算机系统 大气数据计算机的基本计算方法 大气数据计算机系统输出及显示仪表
大气数据系统
发展历史
➢ 50年代前，分立式仪表 ➢ 50年代后，机载设备相继增多 ➢ 模拟式中央大气数据计算机 ➢ 各种模拟器件,伺服系统 ➢ 70年代,混合式大气数据计算机 ➢ 80年代,数字式的 ➢ 大气数据计算机的出现，为飞机提供更多的大气数据参数
标准气压高度是国际上通用的高度，主要防止同一空域或同 一航线上的飞机在同一气压面上飞行，发生两机相撞的可能。
高度测量方法
利用大气的物理特性测高
➢ 通过测量大气压力（静压）间接测高 ➢ 通过测量大气密度来测量飞行高度
利用无线电 波的反射特性测量飞行高度（测真实高度）
h1 cc2l
2
通过测量飞机的垂直加速度，再二次积分得飞行高度
d内 p 1D V 4 2 R L 8 T T H 管 T 内 均 升 pd 降 H p K T T 管 H均 升 R 降 p dH p
压力差与升降速度的关系(5)
由于 d内 p dH pd p
代入dp 内得
dpH 1K
dp
TH R
p
T管均 升降
积分并考虑pH=pH0 Δp=0
➢ 全压：动压和静压之和，即气流到达驻点时，单位面积上的 总压力
➢ 总温：气流到达驻点时获得的气温叫总温 ➢ 静温：飞机周围自由空气所具有的温度 ➢ 攻角：飞机的质量中心运动轨迹与飞机纵轴之间的夹角（飞
机竖轴和纵轴所在平面内测量的角度） ➢ 侧滑角：飞机的质量中心运动轨迹与飞机纵轴之间的夹角
（飞机横轴和纵轴所在平面内测量的角度）
y1=f1(x)
y2=f2(y1) y1
y1=f1(x)
y2
xy
x
y=f3(y2)
y
串联测试系统静态特性曲线
y
两个测试系统静态特性曲线
测量系统特性描述参数（一）
系统的静态误差 绝对误差 被测参数的给出值与相应的真值之差。 相对误差
➢ 标称相对误差 ➢ 实际相对误差 ➢ 额定相对误差 ➢ 最大额定相对误差
C1
p
4L
R2
可得速度值,可见流速与半径成抛物线分布.
空气流量为
dQ dA 2rdr
R p R2 r 2 2rdr 0 4L
R4 p D4 p 8L 128L
考虑空气平均速度
Q(容)量 均R2
D4 p 128L
Q(质量)
D4 p 128L
压力差与升降速度的关系(3)
构造误差
温度误差
用静压表示温度误差： pHt pHEt
用高度表示该误差：
H t
ddpHH pH
ddpH HHt pHEt Ht RgTn0EtgRnE1HtHt1Ht2
摩擦误差
气压高度的测量系统
高度与大气压力关系 为非线性
为使气压高度系统能 用来测量飞机所在处 相对于某一参考基准 面的相对高度，系统 中必须设有气压修正 机构，并保证修正量 与测高系统输出量之 间成线性关系
系统的动态误差 在动态测量时输入参数与输出参数之间随时间而变化的函 数关系。
飞行高度及高度变化率的测量
高度定义
定义 飞机的重心在空中距离某一测高基准面的垂直距离。
➢ 绝对高度：基准面为实际海平面 ➢ 相对高度：基准面为某一参考平面 ➢ 真实高度：基准面为飞机正下方的地面目标之最高点在内的
并与地平面平行的平面 ➢ 标准气压高度：基准面为标准海平面
选用弹性模数温度系 数小的恒弹性合金或 熔凝石英
机械式气压高度表
气压式高度表的使用
标准气压高度的测量 绝对高度的测量 相对高度的测量
高度传感器
用凸轮完成高度解算，凸轮型面决定的从动轴转角Ф与 主动轴转角θ间的函数关系Ф=f(θ),保证该传感器输出 角θ与高度（H）间是线性关系，θ=KθH 。
温标
➢ 摄氏温标（t）、华氏温标（F）、热力学温标（T）、国际实用温
标 F9t32
Tt27 .13 5
5
测试系统的静态动态特性及误差
输入/输出特性曲线（难以用精确的解析式表示） 串联测试系统
Y1
Y2
Y
X
Y1
Y2
Y
X
Y1
Y2
用图解法求测试系统的输入输出关系。
用图解法求测量环节的特性曲线
y2=f2(y1) y1
➢ 构造误差
– 压力敏感元件的温度误差 – 摩擦误差
气压式高度表的误差
原理误差（气压方法误差、气温方法误差、温度梯度
பைடு நூலகம்
误差）：
H
pH0 dp0
H T0
dT0
Hd
0 11000m,Hb 0,Tb T0, 1 0.0065C/m
H
T0
1
1
pH p0
1R/
gn
气压方法误差
由于实际海平面大气压力与标准大气压力不同
Hp0 p H 0dp0RgTnHdpp00
相对误差为：
H H p 0g n R H T 0H1d p p 0 0g R nT H Hd p p 0 0
气温方法误差
实际海平面温度与标准海平面温度不同
HT0
TH0 dT0
HdT0 T0
相对误差为：
H T0 T0
H
T0
温度梯度误差
实际温度梯度与标准温度梯度不同
基本误差、附加误差和工作误差