Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии экологического менеджмента при эксплуатации воздушных судов. Учебное пособие
.pdf
5.5. ШУМ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕГО
Шум – это наложение звуков различной частоты и интенсивности.
С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Современные реактивные двигатели могут создавать шум интенсивностью в 160 дБ. Это в два раза больше допустимого уровня в рабочей зоне промышленного производства. Особенно хорошо слышен
рев турбин при взлете и посадке – это подтвердит каждый, кто когдалибо жил по соседству с аэропортом. Например, в августе 2019 г. более
1800 граждан официально пожаловались на шум от аэропорта Хитроу
в Лондоне. Однако авиационные компании стремятся сделать самолеты тише не только из-за жалоб людей, но и чтобы сохранить за собой
коммерчески успешные слоты. В настоящее время самое шумное воздушное судно Boeing 747 – признанный лидер среди всех пассажирских самолетов, который эксплуатируется уже более 40 лет (рис. 5.4).
Шум – одна из существенных экологических преград для дальнейшей
экспансии авиаперевозок. Даже выбросы углекислого газа не представляют такой проблемы.
Рис. 5.4. Boeing 747 во время взлета
С 1970-х годов на коммерческих самолетах для защиты от шума используются довольно простые резонансные звукопоглотители – маленькие легкие сотовые решетки, состоящие из миллионов крошечных полостей. Если поставить больше поглотителей, двигатели станут тише,
61
но при этом возрастут масса самолета и сопротивление воздуха, а следовательно, и расход топлива. Поэтому инженерам приходится балансировать. Разработчики попытались применить другой подход – увеличить двигатели, поскольку вентиляторы и турбины большего размера
и с более медленной скоростью вращения турбины генерируют более
низкий, приятный звук, но тогда остается мало места для звукопоглотителей, которые для низких частот должны быть еще и толще. Существует и другая дилемма. Большие двигатели просто не поместятся под
самолетом, т. е. увеличивать двигатели без изменения конструкции самолета нельзя. Возможный выход: возрождение радикальной идеи
30-летней давности – двигатели с открытым ротором выносятся наружу
корпуса самолета.
По иронии судьбы, в 1980-х от этой идеи отказались, потому что
в условиях авиационных технологий тех лет такие двигатели считались
слишком шумными. Еще один из способов снизить шум в двигателях
закрытого типа – это повысить так называемую степень двухконтурности, т. е. сделать так, чтобы двигатель обтекало больше воздуха, чем
проходит через него. Еще одно преимущество этого двигателя заключается в том, что он потребляет меньше топлива, чем современные модели: экономия может составлять до 30 %. Однако для этого придется
полностью изменить конструкцию самолета. Такие двигатели могут изменить и внешний вид, и звук самолетов. Не только высота, но и качество шума станет другим. Однако эти изменения вряд ли произойдут
быстро. Специалисты уже прошли 90 % пути для установки таких силовых установок на серийные пассажирские воздушные суда. Возможно,
лет через 10 этими двигателями будет оборудовано следующее поколение узкофюзеляжных самолетов. В настоящее время силовые установки, серийно эксплуатируемые на большинстве новых магистральных летательных аппаратов, более экономичны, работают тише по
сравнению с самолетами 1990-х гг. Например, двигатель PurePower
PW1000G от Pratt & Whitney, установленный на самолетах Bombardier
CSeries, в 4 раза тише самолетов, находящихся в эксплуатации. Двига-
тели могут также иметь зубчатые края или «шевроны» на задней части
гондолы для уменьшения шумового воздействия. Зубчатые края гондолы на Rolls-Royce Trent 1000 установлены на Boeing 787 (рис. 5.5).
К основным проблемам снижения шума относится увеличение трафика в более мелких и региональных аэропортах. Авиационные власти
разработали процедуры захода на посадку с непрерывным снижением
62
(CDA), что не только сокращает расход топлива, но и позволяет авиа-
компаниям обеспечивать более тихий заход на посадку на части снижения до взлетно-посадочной полосы. Поскольку мощность двигателей
близка к мощности холостого хода, производится меньше шума, а в сочетании с новой технологией двигателей снижение уровня шума может
быть значительным. Текущие применяемые стандарты шума, действующие с 2014 г., – это этап 4 FAA и (эквивалентный) EASA. Самолеты
с более низкими стандартами ограничены временным окном или во
многих аэропортах полностью запрещены. Следующий этап реализуется с 2017 г. Количественная оценка и сравнение шумовых эффектов
в зависимости от расстояния между сиденьями принимается во внимание. Обнаружено, что шум от крейсерских эшелонов обычно не использует поверхность земли (в отличие от наземного транспорта), а концентрируется в аэропорту и в непосредственной близости.
Рис. 5.5. Шевроны на задней части гондолы силовой установки
самолета
Запреты на полеты в ночное время позволяют снизить шумовое загрязнение. В международном аэропорту Будапешта им. Ференца Листа
(Венгрия) с августа 2019 г. по соглашению между городом Будапештом
и Министерством транспорта введен запрет на полеты в ночное время
с полуночи до 05:00. Жители близлежащих окрестностей получили государственную субсидию на установку звуконепроницаемых окон. Аэропорт Кельн-Бонн (Германия) ввел запрет на ночные полеты пассажирских
63
самолетов с полуночи до 05:00 с апреля 2012 г. по согласованию с правительством Северного Рейна-Вестфалии. Административный суд Буэнос-Айреса наложил запрет на полеты в ночное время в аэропорту ЭльПаломар (Аргентина) в 2019 г. Верховный суд Гессена наложил запрет
на ночные полеты с 23:00 до 05:00 в аэропорту Франкфурта (Германия)
в октябре 2011 г. Это решение было подтверждено Федеральным административным судом Лейпцига в апреле 2012 г. В аэропорту Цюриха
(Швейцария) с 29 июля 2010 г. с 23:30 действует строгий комендантский
час в ночное время до 06:00. Время с 23:00 до 23:30 может использоваться только для сокращения количества задержек в рейсах.
5.6. ВЫБРОСЫ СОЕДИНЕНИЙ СВИНЦА
На местных авиалиниях и частными владельцами применяются самолеты и вертолеты с двигателями внутреннего сгорания – поршневыми силовыми установками. Выбросы ЗВ в процессе их работы содержат свинец. Например, около 167 000 самолетов с поршневыми двигателями (примерно три четверти частных самолетов в США)
выбрасывают в воздух свинец (Pb), который входит в состав этилированного
авиационного топлива. По данным Агентства по охране окружающей
среды, с 1970 по 2007 г. самолеты авиации общего назначения выбросили в атмосферу около 34 000 т свинца. Федеральное управление гражданской авиации признает свинец серьезной опасностью для окружающей среды при вдыхании или проглатывании, что
приводит к неблагоприятным последствиям для нервной системы, красных кровяных телец, сердечно-сосудистой и иммунной системы. Младенцы и маленькие
дети особенно чувствительны даже к низкому уровню свинца, что может привести к проблемам с обучением, снижению IQ и аутизму. Поэтому необходимо располагать аэропорты, производственные помещения, обслуживающие самолеты и
вертолеты с поршневыми двигателями, в пределах отведенных им санитарных защитных зон в малонаселенной местности. В перспективе целесообразна замена поршневых силовых агрегатов на более экологичные.
64
5.7. ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ЖИДКОСТИ
НА ТЕРРИТОРИИ АЭРОПОРТОВ
К химическим веществам, исключающим образование льда и инея
на поверхности летательных аппаратов во время взлетно-посадочного
цикла, относятся противообледенительные жидкости на основе этиленгликоля или пропиленгликоля. (табл. 5.1). Основным показателем,
определяющим тип противообледенительной жидкости (ПОЖ), является ее вязкость. Условия применения ПОЖ зависят от погодных условий и вида поверхности летательного
аппарата, подлежащей обработке.
Испытания показывают, что отложения льда, ледяного налета или снега
на передней кромке и верхней поверхности крыла толщиной и шероховатостью внешне похожи на среднюю или грубую наждачную бумагу
и могут уменьшить подъемную силу крыла на 30 % и увеличить лобовое
сопротивление на 40 %.
Таблица 5.1
Перечень противообледенительных жидкостей, разрешенных
к применению на воздушных судах гражданской авиации
Наименование
ПОЖ
«Арктика ДГ»
«OCTAFLO EG»
«Safewing EG I 1996 (88)»
«DF Plus»
«Safewing MP II 1951»
«АВС-3»
«Safewing MP IV LAUNCH»
«Maxflight 04»
Тип
ПОЖ
ТУ 2422-003-26759308-
I
2005 SAE AMS 1424
ТУ 2422-001-70090832-
I
2007 SAE AMS 1424
ТУ 2422-002-78928795-
I
2009, SAE AMS 1424
SAE AMS 1424 «Kilfrost Limited)) (Великобри-
I
SAE AMS 1428 «Clariant Produkte Deutschland
II
SAE AMS 1428 «Kilfrost Limited)) (Великобри-
II
SAE AMS 1428 «Clariant Produkte Deutschland
IV
ТУ 2422-002-70090832-
IV
2007 SAE AMS 1428
ТУ,
сертификация
Поставщик/
производитель
НПП «Арктон» (Россия)
ЗАО «ОКТАФЛЮИД» (Россия)
ОАО «ТЕХНОФОРМ» (Россия)
тания)
GmbH» (Германия)
тания)
GmbH» (Германия)
ЗАО «ОКТАФЛЮИД
Эти изменения в подъемной силе и сопротивлении значительно по-
вышают скорость сваливания, ухудшают управляемость и отражаются
65
на летно-технических характеристиках воздушного судна. Более толстые или шероховатые отложения в виде ледяного налета, снега или
льда могут оказать еще большее влияние на подъемную силу, лобовое
сопротивление, скорость сваливания, устойчивость и управляемость.
Лед на поверхности воздушного судна может также отделиться во время
взлета и быть затянутым в двигатели с
возможным повреждением лопаток вентилятора и компрессора. Лед, образовавшийся на приемниках
воздушного давления (полного и статического давления) или датчиках
угла атаки, может быть причиной искажения вводимой в системы пилотажных приборов информации об абсолютной высоте, воздушной скорости, угле атаки и мощности двигателя. Поэтому крайне важно, чтобы
взлет не выполнялся
до тех пор, пока не будет установлено, что все критические поверхности и датчики приборов свободны от налипшего
снега, ледяного налета или других ледяных образований. Это требование известно как «концепция чистого воздушного судна». Лед, ледяной
налет и снег, образовавшиеся на этих поверхностях на земле, иначе вли-
яют на летно-технические
характеристики самолета, чем лед, образовав-
шийся в полете. Погодные условия на земле, которые способствуют об-
разованию льда, могут стать причиной отложения ледяного налета,
снега или льда на поверхностях самолета, которые оборудованы системами противообледенительной защиты, функционирующими только
в полете.
Авиационной отраслью на протяжении многих лет на основе эксплу-
атационного опыта
разработаны также различные методы противообледенительной защиты самолетов на земле (деайсинг). Наиболее общепринятым методом является использование противообледенительных
жидкостей для удаления и предупреждения обледенения на земле и создания защитной противообледенительной пленки, что позволяет замедлить процесс образования ледяного налета, снега или льда на поверхности воздушного судна (рис. 5.6).
Единственным известным
методом обеспечения полной гарантии
того, что самолет чист перед взлетом, является тщательный визуальный
осмотр всех критических поверхностей и зон самолета. В условиях выпадения осадков или тумана, либо когда влага может разбрызгиваться,
приноситься порывами ветра или сублимироваться на критических поверхностях при температуре ниже точки замерзания, многие факторы
влияют на
то, появится ли и в каком количестве лед, ледяной налет или
66
снег, приводящие к шероховатости поверхности. Однако даже в погодных условиях, когда температура выше точки замерзания, у самолета,
который только что приземлился после снижения с большой высоты
или дозаправился очень холодным топливом, крылья могут иметь температуру ниже 0 °С из-за чего топливо в крыльевых баках имеет отрицательную температуру. Этот
эффект переохлаждения (топливное обле-
денение) может вызвать образование льда на поверхностях крыльев.
Рис. 5.6. Обработка воздушного судна противообледенительной
жидкостью
Ниже перечислено большинство факторов, которые способствуют
накоплению замерзающих осадков и топливному обледенению:
1) температура окружающего воздуха;
2) относительная влажность;
3) тип и интенсивность осадков;
4) тип и плотность тумана;
5) тепловое излучение;
6) скорость и направление ветра;
7) температура поверхности самолета (включая температуру топ-
лива в крыльевых баках);
8) наличие жидкости
для удаления обледенения;
9) тип и температура противообледенительной жидкости;
67
10) водный раствор жидкости для устранения /предотвращения/ обле-
денения (концентрация);
11) порядок применения противообледенительной жидкости;
12) период, который прошел после противообледенительной обработки;
13) нахождение в непосредственной близости от реактивной струи
другого самолета, оборудования и конструкций;
14) эксплуатация на аэродромах, покрытых снегом, слякотью или вла-
гой;
15) угол наклона, обводы и шероховатость
поверхности самолета;
16) условия парковки самолета (вне ангара, частично или полностью
в ангаре).
Лед, снег, слякоть и иней должны удаляться с поверхности самолета
до его отправления или перед процедурой защиты от обледенения. Для
получения максимального эффекта жидкость следует наносить как
можно ближе к поверхности обшивки, чтобы свести к минимуму потери
тепла. Рекомендуемая температура жидкости у распылительного сопла
равна примерно 85 °С. Температура жидкости у распылительного сопла
форсунки не должна превышать 90 °С и не должна быть ниже 60 °С.
Химические антиобледенители используются также на взлетно-посадочных полосах, рулежных дорожках и других аэродромных покрытиях
для удаления снега и наледи. Эта масса собирается снегоуборочными ма
шинами в специально отведенное место на территории аэропорта для
дальнейшей транспортировки в снегоплавильные пункты, из которых загрязненная вода поступает в очистные сооружения (рис. 5.7, 5.8). Такая
технология реализована во всех аэропортах г. Москвы. При отсутствии
снегоплавильных установок снеговые массы накапливаются в специально организованных местах, исключающих загрязнение почвы, грунтовых вод,
поверхностных водоемов талыми водами.
Когда покрышки шасси приземляющегося самолета соприкасаются
со взлетно-посадочной полосой, часто можно наблюдать облако дыма
(рис. 5.9). В течение долей секунд покрышки шасси ускоряются от нуля
до посадочной скорости. В процессе ускорения, до достижения числа
оборотов, соответствующих посадочной скорости, шины скользят по
бетону, тем самым часть резины
испаряется, а другая часть остается
в виде тормозного следа на взлетно-посадочной полосе. Эта стертая резина собирается на взлетно-посадочной полосе и образует при дожде
скользкую пленку. Поэтому в зависимости от режима эксплуатации
аэродрома следует с интервалом в несколько месяцев очищать взлетнопосадочную полосу от остатков стершейся резины.
-
68
Рис. 5.7. Снегоуборочная машина на территории аэропорта
Рис. 5.8. Шнековый уборщик снега
69
Рис. 5.9. Посадка воздушного судна
В летнее время в зависимости от региона температура бетонной поверхности взлетно-посадочной полосы может достигать 50 °C. При таких условиях стершуюся резину невозможно удалить щетками, для
этого необходимы высокопроизводительные установки.
В настоящее время разработана концепция автомобилей-уборщиков, оснащенных собственными системами насосов высокого давления,
для профессиональной обработки взлетно-посадочных полос и
других
поверхностей, и осуществляется их поставка иностранным заказчикам.
Под воздействием высокого давления (250 атм) стершаяся резина удаляется с поверхности взлетно-посадочной полосы в специальную емкость. Особенность состоит в том, что насос высокого давления и установка для очистки поверхностей полностью приводятся в действие гидравлическим способом. Антиобледенители для дорожных
покрытий могут содержать ацетат калия, соединения гликоля, ацетат натрия, мочевину и другие химические вещества.
Использование жидкостей для борьбы с обледенением может вызвать загрязнение почв, грунтовых вод, открытых водоемов, поскольку
большая часть жидкостей, применяемых при обработке воздушных судов и аэродромного покрытия, не собирается в полном объеме. Этиленгликоль
и пропиленгликоль имеют высокие уровни биохимической
потребности в кислороде (БПК) в процессе разложения в поверхностных водах, поэтому они отрицательно воздействуют на экологическое
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]