航天上的動圈繞線是什麼意思（卡門線的來歷一條線劃清航空與航天）
2023-10-18 18:34:06 2
飛行器有兩大門派：航空與航天。
有些朋友可能分不清這兩派有何區別，今天我們就來給它們劃清界限！
要了解航空、航天的區別，首先要了解地球大氣層的一個重要特性：海拔高度越高，則空氣越稀薄、空氣密度越小。
保護著地球生命的大氣層
空氣密度隨高度的變化曲線（0-100km）
空氣密度隨高度的變化曲線（0-1000km）
從海平面至大約12km高度，這部分的大氣稱為「對流層」，它集中了大約地球全部大氣質量的3/4；在這個高度內活動的主要飛行器有普通民航飛機和低速軍用飛機等。
再上升至大約50-55km高度，這部分大氣稱為「平流層」，此處空氣密度、壓強已大幅下降，只有浮空器（如氣球）和飛行速度較快的軍用飛機能在這個空間內活動。
比如俄制的米格-25曾爬升至37.65km高度，創下飛機爬升高度的世界紀錄；NASA曾放飛名為「Big 60」的世界體積最大的氣球，曾爬升至49.4km高度。
再往上則依次為中間層（85km）、熱層（800km）和散逸層（800km以外），空氣已經幾乎沒有，飛行器已無法依靠空氣動力或空氣浮力飛行。
大氣分層
在美國標準大氣模式(USSA76模型)中，當：
海拔升高至10km時，空氣密度下降至海平面的33.76%，壓強下降至26.15%；
海拔升高至50km時，空氣密度和壓強均下降至海平面的0.08%；
海拔升高至100km時，空氣密度下降至海平面的0.00004%（千萬分之四），壓強下降至海平面的0.00003%（千萬分之三）。
詳細數據如下表：
飛機必須依靠氣動升力抵消自身重力，氣動升力的計算公式為：0.5×Cy×ρ×v²×S，其中Cy為升力係數，S為飛機參考面積，都是由飛機自身外形、尺寸決定的固有參數，無法改變。而ρ為空氣密度，與升力為一次函數關係；v為飛行速度，為二次函數關係；這兩個參數在飛行中是隨時變化的。
飛機必須依靠氣動升力抵消自身重力
機翼上下表面空氣流速不同、造成壓力差而產生氣動升力
根據USSA76模型和升力公式可知：10km處空氣密度約是100km處的74萬倍；同一架飛機如果想在100km高度維持10km處的同等升力，必須付出約860倍的速度！
而這種速度，則已遠遠超過人造衛星環繞地球飛行所需要的軌道速度（所需的最小速度為第一宇宙速度7.9km/s），飛行器根本不需要氣動升力也完全可以保持飛行。
基於這種理論，著名航空航天大師馮·卡門（錢學森的老師）提出了一條100km高度的分界線：在此線之上，空氣動力已經對飛行器失效，而天體力學起主導作用，飛行器無法依靠空氣飛行，而是像人造衛星一樣運行。這條100km高度的「卡門線」也獲得了國際航空聯合會的認可。
因此，一般以卡門線為界，其下方稱稠密大氣層，其上方稱稀薄大氣層。
主要在稠密大氣層內活動的飛行器稱為航空器，主要在稀薄大氣層活動的飛行器則稱為太空飛行器。
火箭與飛彈由於其活動空間貫穿於兩者，因此一般給它們單獨分為一類。
飛行器的通常分類方法
至此，馮·卡門先生徹底解決了航空、航天兩大門派的恩恩怨怨，給它們劃分好了各自的地盤。
#頭條知士#
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