Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии экологического менеджмента при эксплуатации воздушных судов. Учебное пособие
.pdf
Окончание табл. 3.6
КОЛИЧЕСТВО ИСПЫТАНИЙ 3 3 3 3
КОЛИЧЕСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ 1 1 1 1
Dp/ F00(г/кН) (СРЕДНЕЕ) или SN (МАКС) 0,9 13,6 74,2 13
Dp/ F00(г/кН) или SN (СИГМА) – – – –
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ
ОТБОР МОЩНОСТИ 0 (кВт) ПРИ РЕЖИМЕ (РЕЖИМАХ) ТЯГИ
ОТБОР ВОЗДУХА ОТ СТУПЕНИ % ОСНОВНОГО ПОТОКА ПРИ: РЕЖИМЕ ТЯГИ
АТМОСФЕРНЫЕ УСЛОВИЯ ТОПЛИВО
ДАВЛЕНИЕ кПа 102,9…104 СПЕЦИФИКАЦИЯ Н/С
ТЕМПЕРАТУРА 0С 8…12 TS-1 2 19
АБС. ВЛАЖНОСТЬ кг/кг 0,00348-0,00607
ИЗГОТОВИТЕЛЬ АО «Aviadvigatel»
ОРГАНИЗАЦИЯ, ПРОВОДИВШАЯ ИСПЫТАНИЯ АО «Aviadvigatel»
ДАТА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ С 17 апр. 89 до 18 апр. 89
ПРИМЕЧАНИЕ For aircraft IL-96 and TU-204
Примечание. Dp/ F00 – масса, г, загрязняющего вещества, выделяемого в течение стандартного
цикла при посадке и взлете (LTO), разделенная на расчетную мощность двигателя, кН.
АРОМАТИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ (%)
Удельные показатели выбросов отнесены к единице времени (килограмм ЗВ за час работы силовой установки). Документ содержит сведения о реактивных двигателях, используемых на отечественных воздушных судах типа Ту-154, Ту-134, Ил-62, газотурбинных двигателях для
вертолетов и винтовых самолетов, авиационных поршневых двигателях
для легких винтовых самолетов, вспомогательных силовых установках
(ВСУ).
Происходит формирование отечественного банка данных уточненных данных по удельным показателям выбросов авиадвигателей существующих и новых типов, которые планируются к эксплуатации на
воздушных судах в ближайшие годы. Следует иметь в виду, что уровень
экологического совершенства авиадвигателя зависит не только от
удельного показателя выброса ЗВ, но и от экономичности двигателя.
Так
, среди двух различных двигателей при одинаковых значениях
удельного показателя выброса с рассматриваемых позиций лучше тот,
который для создания единицы тяги потребляет меньше топлива.
История развития авиации наглядно демонстрирует постоянное снижение интегральной топливной эффективности, отнесенной к итоговому показателю авиатранспортной работы – количеству грузов (пассажиров), перевезенных на определенное расстояние.
31
Так, реактивный самолет первого поколения Ту-104 имел топливную эффективность 70 г/пасс.-км, самолет второго поколения Ту-154 –
35 г/пасс.-км, а самолет третьего поколения Ту-204 – 19 г/пасс.-км. Международной организацией гражданской авиации ИКАО негативное воздействие отработавших газов того или иного авиадвигателя на атмосферу а зоне аэропорта принято
характеризовать отношением массы (М)
ЗВ, выброшенной в зоне конкретного аэродрома за взлетно-посадочный
цикл, к взлетной тяге данного авиадвигателя F00. Отношение М/F00
называют контрольным параметром выброса в атмосферу отдельного ЗВ
для определенного двигателя. Масса М каждого ЗВ, образовавшегося в
авиадвигателе и выброшенного в атмосферу за полный взлетно-посадочный цикл, кг, может
быть рассчитана по зависимости
MEIG
iii
где
– удельный показатель выброса рассматриваемого ЗВ;
EI
i
расход топлива в данном режиме работы двигателя;
топл
,
G
– продолжитель-
i
топл i
–
ность работы двигателя. Суммирование производится по режимам работы, относящимся к ВПЦ. Контрольный параметр выброса в атмосферу служит удобной удельной характеристикой авиационного двигателя как абсолютной, так и относительной. В табл. 3.7 приведена форма
представления в документах ИКАО сведений о контрольных параметрах выбросов отечественных и широко распространенных иностранных
двигателей, рассчитанных для стандартного ВПЦ ИКАО. Международная методология расчетного определения выброса ЗВ при эксплуатации
гражданских ВС (воздушных судов) базируется на нормативных документах ИКАО и предполагает несколько уровней сложности методик,
зависящих от решаемых задач и используемой информации. Усредненные показатели выбросов ЗВ ряда отечественных и зарубежных силовых установок для
крейсерских режимов полета воздушных судов регламентируются ИКАО. Данные о контрольных параметрах выбросов
в атмосферу ЗВ с отработавшими газами отечественных и ряда зарубежных авиадвигателей содержатся в «Банке данных ИКАО …» (1995 г.)
(табл. 3.8). Следовательно, складывается общий сценарий формирования выбросов ЗВ от работы авиационных двигателей на всех режимах
полета летательного аппарата
.
Примером оценочной (простейшей) методики расчета выбросов ЗВ
служит методика САЕР по определению массы парниковых газов,
32
выделяемых при работе авиадвигателей, в зависимости от количества
сожженного авиатоплива G (kal), которая (для случая применения
стандартного авиационного керосина) содержит следующие расчетные соотношения:
СО (кг)
2
= 3,16G (kal) (кг),
SO (кг)
= 0,0009G (kal) (кг).
2
НО(кг)
2
= 1,23G (kal) (кг),
Методики усредненной оценки предполагают использование заранее рассчитанных и обобщенных показателей выбросов ЗВ по отдельным ингредиентам и их сумме.
Таблица 3.7
Интенсивность выброса в атмосферу ЗВ некоторых отечественных
авиадвигателей и вспомогательных М силовых установок
(по данным МАП-89)
Тип
двигателя
Д-30 Взлетный
Д-30У Взлетный
Д-25В Взлетный
ТА-8 Полная нагрузка
Режим работы
двигателя
Номинальный
0,88 номинального
0,7 номинального
0,6 номинального
о,53 номинального
Малый газ
Номинальный
0,9 номинального
0,7 номинального
0,6 номинального
0,42 номинального
Малый газ
Номинальный
Малый газ
Холостой ход
Интенсивность выброса,
кг/ч для вещества
CO Углеводороды NOx
5,5
5,5
5,5
6
6
17
6
7,5
8,8
10
11
16
47,5
2,0
2,5
3,5
2,5
3,5
1,8
1,4
1,4
1,4
1,4
2,9
2,5
2,3
2,5
2,5
2,2
2,8
8,2
0,5
0,3
1,0
0,3
1,0
80
40
40
20
15
2,5
89
61
53
37
30
16
2,1
12,5
10
3
0,5
0,3
Тип воздуш-
ного судна
Ту-134
Ил-62М
Ту-154М
Ми-6
Ту-134
33
Таблица 3.8
Данные о контрольных параметрах выбросов в атмосферу ЗВ
с отработавшими газами отечественных и ряда зарубежных
авиадвигателей
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: АО «Aviadvigatel»
Тип
Назв.
двиг.
D-30 (II series) IAA001 18,4 66,6 207,8 257,6 75,5 45,5 R C003
D-30
KP-2
D-30
KU
D-30
KU-154
PS-90A IAA005 30,9 156,9 1,4 16,7 86,0 16,7 C C007
NK-8-2U IKK001 10,8 103,0 505,1 532,0 49,0 30,2 R C059
NK-86 IKK003 13,4 127,5 157,5 171,1 43,7 28,4 R C061
NK-86A IKK004 13,2 130,5 69,6 148,2 53,4 – R C062
NK-86MA IKK005 13,2 130,5 15,2 100,5 37,3 10,5 R C063
D-36 IZM001 19,9 63,8 14,0 52,8 59,6 17,4 C C148
CFM56-3C1 ICM007 25,5 104,6 4,3 65,7 53,1 9,9 R C014
CFM56-5A1 ICM008 26,6 111,2 4,0 34,2 46,9 20,3 R C015
CFM56-5A3 ICM009 27,9 117,9 3,5 30,8 50,3 21,6 C C016
CFM56-5C2 ICM010 28,8 138,8 11,6 57,9 59,0 14,3 C C017
CFM56-5C3 ICM011 29,9 144,6 10,8 54,6 62,4 15,2 C C018
CF6-80 C2A3 IGE017 31,6 262,2 14,7 60,0 54,9 9,1 C C035
PW-2037 IPW039 26,9 167,3 4,9 39,3 55,8 14,7 C C102
PW-2040 IPW040 27,9 181,8 5,1 43,2 63,9 15,2 C C103
RB-211-535C IRR012 21,5 163,3 4,0 40,3 60,4 8,8 C C134
RB-211-535E3 IRR013 25,4 176,1 9,3 32,6 84,6 2,0 C C135
RB-211-535E4 IRR014 25,4 176,1 2,6 32,6 84,6 2,0 R C136
Иден. № Ст. пов.
давл.
IAA002 19,5 117,6 47,2 208,6 49,5 25,5 R C004
IAA003 17,4 112,7 37,4 191,4 43,8 29,5 R C005
IAA004 17,4 112,7 37,4 191,4 43,8 29,5 R C006
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: «Kuibeshev Engine Design Bureau (KKBM)»
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: «Zaporozhye Mashin-Building Design Bureau
Расчет.
мощн. кN
Progress (ZMKB Progress)»
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: CFM International
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: General Electric
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: Pratt and Whitney
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: Rolls Royce Ltd
НС СО NO
SN
x
данных
Стра-
ница
34
В районе аэропорта нормируются выбросы ЗВ (СО, углеводороды,
NO ,
х
от маршевых двигателей при выполнении самолетами
SO )
2
взлетно-посадочных операций до высоты 900 м, ВСУ, маршевых двигателей при их плановой проверке в процессе технического обслуживания
ВС. В этом случае количество загрязняющих веществ (или суммы ЗВ),
поступающее в атмосферу в зоне конкретного аэродрома от всех воздушных судов в течение определенного периода (
за сутки, месяц, сезон,
год), для каждого ЗВ может быть рассчитано по формуле
AП BПЦ ОП
BПЦ
M
где
за стандартный ВПЦ;
– количество нормируемого ЗВ, выбрасываемого ВС типа Т
T
ОП
– количество нормируемого ЗВ, выбрасыва-
M
T
емого за цикл опробования двигателей ВС типа Т;
BПЦ ОП
T
Т
,MMN MN
T
Т
BПЦ
N
– количество
Т
ВПЦ, совершенных всеми ВС типа Т за рассматриваемый промежуток
OП
N
времени;
– количество циклов опробования двигателей ВС типа Т
T
за рассматриваемый промежуток времени (определяется по регламенту
технического обслуживания ВС типа Т и наработки ВС, приписанных
к авиационно-технической базе); Т – индекс ВС соответствующего
типа. В табл. 3.9 приведены суммарные значения выбросов от всех маршевых двигателей и от ВСУ ВС указанного типа за
Масса ЗВ, выбрасываемых отечественными ВС при стандартных
атмосферных условиях, кг (по методике ГосНИИ ГА, 1991 г.).
Тип ВС Углеводороды
Ил-86 90,0 60,6 25,3 175,9
Ил-62М 16,2 89,8 17,6 123,6
Ту-154Б 309,0 109,1 17,9 436,0
Ту-154М 12,2 67,4 13,2 92,8
Ту-134 3,4 12,3 8,9 24,6
Ил-96-300 0,56 8,5 46,6 55,7
Ту-204/214 0,28 4,3 23,3 27,8
Окись
углерода
стандартный ВПЦ.
Таблица 3.9
Оксиды
азота
Сумма
выбросов
35
Окончание табл. 3.9
Тип ВС Углеводороды
Окись
углерода
Оксиды
азота
Сумма
выбросов
Ил-76Т/ТД 15,8 90,6 19,0 125,4
Як-42 2,29 909,33 10,8 22,4
Як-40 12,0 57,3 1,59 70,9
Ан-24 0,86 4,32 1,96 7,14
Ан-26 1,12 4,62 2,14 7,88
Для отдельной оценки выбросов маршевых авиадвигателей при
опробовании на земле и ВСУ следует пользоваться данными табл. 3.10
и 3.11.
Таблица 3.10
Масса ЗВ, выбрасываемых за цикл операций опробования маршевых
двигателей отечественных воздушных судов в наземных условиях
(по методике ГосНИИ ГА, 1991)
Тип
двигателя
НК-8-2у Ту-154Б 1,909 8,948 4,787 391
НК-86 Ил-86 3,623 3,199 6,088 522
Д-30 Ту-134 0,475 1,692 4,167 267
Д-30КУ Ил-62М 1,140 6,277 3,641 389
Д-30КП Ил-76Т/ТД 1,260 6,970 3,772 404
Д-30КУ-154 Ту-154М 1,284 7,069 4,074 436
Д-36 Як-42 0,137 0,673 4,311 227
ПС-90А
АИ-25 Як-40 0,575 2,612 0,327 54
АИ-24 2сер, Ан-24РВ /24Б 1,134 0,746 0,422 98
АИ-24Т/24ВТ
Тип ВС
Ту-204/214
Ил-96-300
Ан-26,
Ан-30,
Ан-24Б
Углеводо-
роды,
кг за цикл
0,084 0,733 15,421 551
0,174 0,788 0,465 100
Окись
углерода,
кг за цикл
Оксиды
азота,
кг за цикл
Масса
сожженного
топлива, кг,
36
Таблица 3.11
Я
Я
Я
Масса ЗВ, выбрасываемых при работе ВСУ за один самолето-вылет
(по методике ГосНИИ ГА, 1991)
Углеводо-
Тип
двигателя
ТА-6А
ТА-6А Ил-62М 0,334 3,217 0,606 130
ТА-6В
ТА-6 Ил-62 0,334 3,217 0,606 130
ТА-8 Ту-134 0,039 1,402 0,184 47
ТА-12
АИ-9
ВСУ-10
Тип ВС
Ту-154Б/М
Ил-76
к-42 0,167 1,608 0,303 65
Ту-204,
к-42
к-40 0,050 0,250 0,075 19
Ил-86,
Ил-96
роды,
кг, за самолето-вылет
0,501 4,825 0,909 195
1,119 2,535 0,283 64
0,105 0,848 1,650 210
Окись угле-
рода, кг, за са-
молето-вылет
Оксиды
азота, кг,
за само-
лето-вылет
Масса
сожжен-
ного топ-
лива, кг
Количество ЗВ от ВС типа Т, поступающего в атмосферу на крейсерских высотах (более 914 м), рассчитывается для каждого ЗВ по формуле
КрВ КрВ
0,001 ,M ЕIG G
Т T Ттопл
КрВ
ЕI
где
– удельный показатель выброса ЗВ для крейсерских условий
T
полета ВС типа Т, г/кг топлива;
G
T топл
T топл
G
,
ВПЦ
ВПЦ
– расходы топлива дви-
Т топл
гателями ВС типа Т за весь полет и за ВПЦ в базовом и конечном аэропорте, кг.
В связи с тем, что выбросы соединений в атмосферу с отработавшими газами прямо пропорциональны содержанию серы в топливе,
удельный показатель выброса оксидов серы, г/кг топлива, во всех режимах работы авиадвигателей определяется соотношением:
20SЕI
SO
х
,
где S – общее содержание серы в топливе в соответствии с паспортными
данными топлива.
37
При определении выбросов ЗВ ВС гражданской авиации по оценоч-
Е
ной методике и по методикам усредненной оценки в качестве исходных
данных рекомендуется использовать материалы действующего Указания Департамента воздушного транспорта Минтранса России от
10.04.96 № ДВ-45/И «Об утверждении нормативов расхода топлива
и технических скоростей на эксплуатацию воздушных судов». В случае,
когда
требуется оценить выбросы для отечественных самолетов или
вертолетов, фактические характеристики удельных нормативов выбросов остаются пока еще недостаточно изученными. Допустимо использовать метод аналогий и (или) выбирать прототип ВС. Таким образом,
методы усредненной оценки выбросов ЗВ авиадвигателями используют
средние для двигателя данного типа показатели удельного образования
и выброса ЗВ в атмосферу
, а также осредненные показатели режимов
работы двигателей. Однако двигатели одного и того же типа имеют типичный разброс удельных показателей выброса ЗВ, обусловленный
фактическими отклонениями в пределах установленных допусков геометрических размеров деталей конкретных экземпляров, в настройке
автоматического регулирования. Наиболее точные расчеты могут быть
выполнены по методикам детальной оценки при
использовании удельных показателей выбросов не средних для типа ВС, а индивидуальных
для конкретного ВС. При таком подходе применяются данные о фактической длительности режимов работы в условиях конкретного аэропорта, а также учитываются атмосферные условия (давление, температура и влажность воздуха и др.) во время полета. Расчеты при детальных
оценках
выбросов ведут с использованием ЭВМ и специальных расчетных программ. При таком подходе количество ЗВ, выброшенных в атмосферу конкретным экземпляром ВС при полете на крейсерских высотах, рассчитывают как
t
M
эээ.топл
0
IG dt
,
где интегрирование проводится от начала до окончания полета на высоте более 900 м;
– удельный показатель выбросов ЗВ данного эк-
ЕI
э
земпляра двигателя на режимах полета ВС на высотах более 900 м;
G
– расход топлива двигателями экземпляра в соответствующих
э.топл
режимах полета ВС, кг; t – параметр интегрирования (текущее время
полета).
38
Для детальной оценки выбросов ЗВ в зоне аэродрома рассчитываются удельные показатели выбросов по специальным формулам в зависимости от технических характеристик конкретного двигателя (дроссельных характеристик, параметра форсирования и объема жаровой
трубы камеры сгорания, частоты вращения ротора и др.), атмосферных
условий в зоне аэропорта, качества используемого топлива и прочих
конкретных
данных. В методике Европейского агентства по охране
окружающей среды EMER/CORINAIR (2001 г.) при детальном расчете
учитывается дополнительная информация, например ведение полета по
приборам или правилам виртуальных полетов. Получить исходные данные для таких расчетов очень трудоемко, дорого и экономически не
оправдано. Поэтому в повседневной природоохранной деятельности
авиапредприятий столь точные расчеты не проводятся,
они целесообразны для научно-исследовательских целей при разработке путей совершенствования авиатехники и т. п. В настоящее время сформированы
и действуют требования к деятельности гражданской авиации по показателям химического загрязнения атмосферы. Международная организация гражданской авиации ИКАО разработала и к 1996 году ввела комплекс нормативных требований на удельные выбросы
ЗВ в зоне аэропорта двигателями ВС, используемых для международных перевозок.
С этого времени контрольные параметры выбросов ЗВ в атмосферу, измеренные в течение стандартного ВПЦ (цикла LTO) в соответствии с
положениями Тома 2 Приложения 16 к Конвенции о международной
гражданской авиации, не должны превышать для турбореактивных турбовентиляторных двигателей дозвуковых самолетов следующих
нормативных значений (для двигателей с установленной взлетной тягой более
26,7 кН):
для несгоревших углеводородов Dp / F00 = 19,6 г/кН;
г/кН.
00
= 118 г/кН;
для оксида углерода СО Dp / F
для оксидов азота
NO ,
х
а) для двигателей тех типов или моделей, первый серийный образец
которых изготовлен до 31.12.1995, а конкретный экземпляр до 31.12.1999.
Dp/ F00 = 40 + 2П
00
, где П00 – степень повышения давления;
б) для двигателей тех типов или моделей, первый серийный образец
которых изготовлен после 31.12.1995 и конкретный экземпляр которых
изготовлен после 31.12.1999. Dp/ F00 = 32 + 1,6П
00
;
39
для числа дымности SN – 83,6 (F00)(–0,224) или величины 50,
в зависимости от того, какое из этих значений ниже.
В 2002 г. Межгосударственный авиационный комитет (МАК) разработал и в 2003 г. ввел в практику документ Часть 34 Авиационных правил «Охрана окружающей среды. Эмиссия загрязняющих веществ авиационными двигателями. Нормы и испытания» (АП-34). Структура
АП-34 (разделы, параграфы
, пункты) гармонизирована со структурой
FAR-34. В АП-34 ужесточены (введены дополнительно) требования
к выбросам оксидов азота, предъявляемые к типу и модели турбореактивных и турбовентиляторных двигателей дозвуковых самолетов
с установленной взлетной тягой более 26,7 кН (2720 кгс), первый серийный образец которых изготовлен позднее 31.12.2003. Для них нормативное (максимально допустимое) значение выбросов, г/кН
по следующим формулам: при П
Dp/ F00 = 19 + 1,6П
Если П
00
< 30 и 26,7 кН (2720 кгс) < F00 < 89 кН (9075 кгс), тогда
Dp / F00 = 37,572 + 1,6П
При 30 < П
30 < П
Dp / F00 = 42,71 + 1,4286П
П
00
< 62,5 и 26,7 кН (2720 кгс) < F00 < 89 кН (9075 кгс), тогда
00
> 62,5, тогда Dp / F00 = 32 + 1,6П00.
00
.
00
00
< 62,5 и F00 > 89 кН (9075 кгс) Dp/ F00 = 7 + 2П00, если
– 0,2087 F00.
00
< 30 и F00 > 89 кН (9075 кгс)
00
– 0,4013 F00 + 0,00642П00 F00. Если
, определяется
В АП-34 содержатся также требования к турбореактивным и турбовентиляторным двигателям сверхзвуковых самолетов. Имеющиеся математические модели атмосферных физико-химических процессов еще
не дали однозначной оценки особенностей воздействия авиадвигателей
ВС на тропосферу. Для окончательного решения проблемы должна
быть единая гетерогенная фотохимическая модель взаимодействия
струи отработавших газов и атмосферного воздуха в
условиях крейсерского полета. Самые широкомасштабные исследования воздействия выбросов ВС на глобальные процессы проводятся в США, которые используют для натурных исследований летающие лаборатории ER-2 (созданы на базе разведчика U-2) и DC-8. Страны Объединенной Европы
проводят аналогичные чрезвычайно дорогостоящие исследования, совместными усилиями привлекая специализированные летающие лаборатории (NRANSALL, Fokker -27, Airbus A-340 и др.)
В нашей
стране для подобных исследований также создана летающая лаборатория – зондировщик. Постоянно усиливающиеся требования снижения выбросов ЗВ в атмосферу в зоне аэропортов и общепланетарные экологические проблемы привели к тому, что еще в 1996 г.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]