2017年第3期总第353期
文章编号：1004-7182(2017)03-0017-05
导弹与航天运载技术 MISSILES ANDSPACEVEHICLES
DO1: 10.7654/j-issn.1004-7182.20170304
20~85km高空大气密度与风场研究
黄世勇，闻悦
（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）
No.3 2017 SumNo.353
摘要：20~85km大气密度与风场对再入飞行器的安全及返回（即飞行器可控可达）有非常重要影响。分析了高空大气参数变化影响固素，基于CIRA-86大气模型与美国航天飞机飞行实测数据，分析了大气密度偏差范国；基于国外实测文献数据及等概率分布椭圆模型，给出了风失量剖面，研究了风失量削面在飞行器设计中的应用。
关键词：大气密度；风场；风失量剖面
中图分类号：TJ760.11
文献标识码：A
ReasearchforAtmosphericDensityand WindFieldfrom20kmto85km
Huang Shi-yong, Wen Yue
(China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)
Abstract: The atmospheric density and wind field from 20 km to 85 km are of importance for the reentry flight and accurate retum, in other words the controllability and accessibility of the vehicle. In this article, influence factors of the atmospheric parameters at high altitude are analyzed. Based on the CIRA-86 atmospheric model and NASA space shuttle flight data, the atmospheric density range is analyzed. Based on literature data and the probability ellipse model, the vector wind profile is given and its application in vehicle design is studied.
Key words: Atmospheric density; Wind field; Vector wind profile
引言 0
标准大气，也称为参考大气，以平均海平面的空气温度、压力和密度为初始常数，每层大气温度作为势高度的线性函数，采用理想气体定律与静力学方程计算得出["]。事实上大气随时间与空间的变化极为复杂，因此实际大气参数与标准大气存在显著差异。
大气参数变化直接导致作用在飞行器上的气动力与力矩变化。对于弹道式再入飞行，再入段下降比较陡峭，所经历航程和时间较短，大气参数影响相对较小。对于升力式再入（如航天飞机），85km以上为低热层大气，空气稀薄，密度偏差大，由于无法建立准平衡滑翔条件，飞行时间较短，横向机动距离有限，且85km以上主要采用反作用控制系统实现稳定控制： 20km以下大气逐步过渡到平流层下部及对流层，现有无线电探空仪等多种手段可获取20km以下大气数据。升力式再入飞行器主要在20~85km平流层与中间层长时间飞行，航程控制能力主要在此高度区间，因此
收稿日期：2016-06-24：修回日期：2016-09-01
20~85km大气密度偏差与风场对飞行安全和可控返回，即飞行器可控可达都有非常重要的影响。
高空大气参数变化影响因素
大气参数主要受经纬度-季节、昼夜、太阳活动及地磁因素等多种因素影响。
随经纬度-季节变化
1.1
高空大气参数随经纬度-季节变化受太阳辐射因素影响。通过观测数据发现，高空大气密度偏差最主要因素为季节与纬度，纬度越高，密度偏差越大，特别是在冬季。由于地球关于极轴对称，当其它条件不变只有经度因素变化时，在构成大气的多种气体中只有部分微量元素发生了细微的改变，对气体总密度造成的影响可忽略不计[3]。从长时间尺度考虑，经度虽然对高空大气参数也有影响，但总影响甚微，可以忽略。 1.2
随登夜变化
地球自转使大气存在查夜变化，密度和风速查夜
作者简介：黄世勇（1983-），男，高级工程师，主要研究方向为飞行器总体设计万方数据