Эмиссия авиационных двигателей что это

Эмиссия авиационных двигателей что это

Для защиты окружающей среды Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) введены ограничения на шум самолетов и эмиссию (выбросы) вредных веществ от авиационных двигателей. Международные стандарты по экологии гражданских самолетов существуют в виде тома I «Авиационный шум» и тома II «Эмиссия авиационных двигателей» Приложения 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. В рамках СНГ уровни шума самолетов нормируются Авиационными правилами АП-36, а уровни эмиссии авиадвигателей (до разработки Авиационных правил АП-34 в соответствии с Директивным письмом Авиарегистра МАК от 15.03.95 №5-93) нормируются в соответствии с томом II Приложения 16.

Нормируемым параметром авиационного шума самолетов является максимальное значение EPN — эффективного уровня воспринимаемого шума в дБ (децибелах), определяемого по измерениям шума при взлете, наборе высоты и посадке самолета. Нормы на авиационный шум дозвуковых реактивных самолетов, заявка на сертификацию которых принята до 6 октября 1977 г. (с некоторыми исключениями), указаны в Главе 2 и более жесткие нормы — в Главе 3 тома 1 Приложения 16 (если заявка на сертификацию принята после 6 октября 1977 г.).
Более 80 % отечественных пассажирских самолетов соответствуют требованиям Главы 2 стандарта ИКАО. Из 23 реактивных самолетов и их модификаций, прошедших сертификацию по шуму на 1 июля 1997 г., только 9 соответствуют требованиям Главы 3 (см. таблицу).
В соответствии с Резолюцией А28-3 Ассамблеи ИКАО «Возможные эксплуатационные ограничения в отношении дозвуковых реактивных воздушных судов, уровни шума которых превышают требования Главы 3 Приложения 16» с 1995 г. должны вводиться ограничения на эксплуатацию пассажирских самолетов в форме штрафных санкций и запретов на посадки в отдельных аэропортах. Эксплуатация самолетов Ил-86 и Ил-76ТД разрешается без ограничений до 2002 г.
США планируют в 2000 г. ввести запрет на полеты самолетов, не соответствующих по шуму Главе 3, а европейские страны, Канада, Австралия, Новая Зеландия и Япония — в 2002 г. В первую очередь это касается Ту-154 с двигателем НК-8-2У, Ил-76 с двигателем Д-30КП и Ил-86 с двигателем НК-86. Эти самолеты, находящихся в массовой эксплуатации, не имеют сертификаты на соответствие требованиям Главы 3.
При введении в действие планируемых ужесточенных норм Главы 3 при «мягком» варианте за их пределами окажутся Ту-154М, Ил-62М и Ил-96 с двигателем PW 2337, а при «среднем» и «жестком» — Ил-96 с двигателями ПС-90А и Як-42. Из 23 самолетов только Ту-204 и Як-40 будут соответствовать по шуму международному стандарту.

В настоящее время ИКАО нормирует эмиссию несгоревших углеводородов (HC), оксида углерода (CO), оксидов азота (NOх) и дыма от турбореактивных и турбовентиляторных двигателей гражданских самолетов в зоне аэропортов, а также запрещает преднамеренный выброс топлива после останова двигателя. Требования международного стандарта для дозвуковой авиации распространяются по дыму на двигатели, изготовленные после 1982 г., по газообразным веществам — на двигатели с тягой более 26,7 кН, изготовленные после 1985 г.
Двигатели семейства Д-30 и двигатель НК-8-2У значительно превышают нормы ИКАО по эмиссии HC и CO. Такое превышение норм на фоне зарубежных двигателей производит крайне негативное впечатление об отечественных двигателях.
ИКАО приступила к разработке штрафных санкций за эмиссию авиадвигателей на несколько лет позже по сравнению с санкциями за авиационный шум. В ближайшее время будет создана система ограничений и запретов на эксплуатацию авиационных двигателей, превышающих нормы на эмиссию, аналогичная системе по шуму. В этом случае, наиболее массовые отечественные двигатели для гражданской авиации при существующих эмиссионных характеристиках не смогут эксплуатироваться на международных авиалиниях. Из отечественных двигателей только ПС-90А соответствует, да и то на пределе, действующим с 1996 г. нормам ИКАО на эмиссию оксидов азота NOх (79,2 г/кН против нормируемого уровня 80,6 г/кН).
Прошедшая в 1998 г. 32-я сессия Ассамблеи ИКАО в своей Резолюции А32-11 подтвердила свое стремление к дальнейшему ужесточению политики в области охраны окружающей среды от воздействия авиации. Совет ИКАО одобрил предложение Комитета по дополнительному ужесточению норм на эмиссию NOх приблизительно на 16 % для двигателей и их модификаций, созданных после 2003 г. И любая модификация двигателя ПС-90А с существующей камерой сгорания, созданная после этой даты, не будет соответствовать новым нормам.
Прогнозируемый на 2000-2015 гг. рост пассажирских потоков и увеличение объемов сжигаемого авиационного топлива должны сопровождаться общим снижением эмиссии оксидов азота NOх. Это можно обеспечить в первую очередь разработкой камер сгорания с существенно, в 2:3 раза, меньшей эмиссией NOх.
Если не будут приняты срочные меры по доведению экологических характеристик российских самолетов и их двигателей до требований международных стандартов, то неминуемо наступит время, когда наши самолеты не будут принимать в зарубежных аэропортах, а еще раньше перестанут их покупать.

Читайте также:  Как прибавить топливо 245 двигателе

Источник

Эмиссия авиадвигателей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Сентября 2013 в 22:57, реферат

Краткое описание

Быстрое увеличение объема авиаперевозок, дальности и высоты полета воздушных судов (ВС) потенциально может оказать существенное воздействие на окружающую среду. Пока эта проблема не является критической и, действуя осмотрительно, мы можем избежать значительных последствий для окружающей cреды, обеспечив одновременно значительный рост авиаперевозок, дающих определенные преимущества экономического развития.

Содержание

эмиссия авиадвигателей – 3
снижение расхода топлива — 4
снижение выброса загрязняющих веществ — 6
альтернативные виды топлива — 8
переход на экологически чистые технологии — 10
выброс загрязняющих веществ в зоне/окрестности аэропорта — 13
выброс загрязняющих веществ по трассам полета – 14
эксплуатационные методы снижения эмиссии двигателей воздушных судов – 15
оптимизация операций воздушных судов в аэропортах – 16
выбор оптимальной схемы и режимов руления – 17
руление на части двигателей – 17
режимы выполнения руления до взлета и после посадки — 18
применение буксировщика для транспортировки самолета 20
совмещение прогрева двигателей с выполнением руления – 21
выполнение взлета на номинальном режиме – 21
измерения эмиссии двигателей на самолете – 22
эмиссия авиадвигателей

Вложенные файлы: 1 файл

реферат экология.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЛЬЯНОВСКСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИШИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

Тема: «Эмиссия авиадвигателей »

Руководитель: Морозова М.М.

Содержание

эмиссия авиадвигателей – 3

снижение расхода топлива — 4

снижение выброса загрязняющих веществ — 6

выброс загрязняющих веществ в зоне/окрестности аэр опорта — 13

выброс загрязняющих веществ по трассам полета – 14

применение буксировщика для транспортировки самолета 20

совмещение прогрева двигателей с выполнением руления – 21

выполнение взлета на номинальном режиме – 21

измерения эмиссии двигателей на самолете – 22

эмиссия авиадвигателей

Быстрое увеличение объема авиаперевозок, дальности и высоты полета воздушных судов (ВС) потенциально может оказать существенное воздействие на окружающую среду. Пока эта проблема не является критической и, действуя осмотрительно, мы можем избежать значительных последствий для окружающей cреды, обеспечив одновременно значительный рост авиаперевозок, дающих определенные преимущества экономического развития.

В связи с этим в последнее время все большее внимание уделяется снижению загрязнения от двигателей ВС. Значительно снижен выброс загрязняющих веществ от авиадвигателей, ведутся работы по совершенствованию методов контроля загрязнения воздушной среды в результате полетов воздушных судов, разработаны стандарты и рекомендации, направленные на снижение воздействия авиации на окружающую среду и население.

Воздушные суда дают около 1% от общего антропогенного загрязнения. В окрестности аэропортов, где плотность полетов существенно больше, доля выбросов от самолетов может достигать 3 -4% от общего объема выбросов в атмосферный воздух.

При этом на долю авиации в странах Содружества Независимых Государств приходится 13,5 процента потребления топлива (на автомобильном транспорте — 58 процентов, железных дорогах — 21 процент и судах -7,5 процента).

Относительная величина выбросов различными видами транспорта составляет:

относительная величина выбросов различными видами транспорта

Обычно различают две области загрязнения: локального загрязнения — область в зоне и окрестности аэропорта, где наблюдаются значительные концентрации загрязняющих веществ и загрязнение на больших высотах полета, связанное с воздействием их на озоновый слой. Считается, что озоновый слой защищает поверхность земли от жесткого ультрафиолетового излучения.

Читайте также:  Строение автомобильного двигателя схема

В отсутствии в настоящее время стандартов, ограничивающих выброс загрязняющих веществ в верхние слои атмосферы двигателями воздушных судов, предложены схемы двигателей, позволяющие добиться практически минимально возможных выбросов загрязняющих веществ от авиадвигателей.

Одновременно ведутся работы по снижению выбросов эксплуатационными методами, к числу которых следует отнести четкую организацию воздушного движения, оптимизацию схем и режимов различных этапов взлетно-посадочного цикла и режимов набора высоты и снижения воздушного судна, выполнение руления воздушного судна на части двигателей и др.

снижение расхода топлива

Снижение расхода топлива представляет собой основное направление, которому следуют все производители и эксплуатанты авиационной техники, затронутые топливным дефицитом. Здесь имеются значительные резервы. Так при среднем значении топливной эффективности 2Ог/пас.-км., достигнутой в настоящее время на современных самолетах, все еще остается в эксплуатации самолет Як-4О, расходующий почти 1ООг топлива на пас.-км.

Снижение выброса загрязняющих веществ двигателями ВС непосредственно связано с увеличением топливной эффективности.

Этого можно достичь на двигателе с высокой степенью повышения давления и высокими температурами термодинамического цикла, характерными для двигателей нового поколения, типа ПС-90.

Благодаря этому на таких двигателях существенно снижен выброс оксида углерода (СО) и углеводородов (НС). Вместе с тем, из-за более высоких температур, реализуемых на таких двигателях, выброс оксидов азота (NОх) увеличен, что является платой за повышение топливной эффективности двигателя. Последнее несколько компенсируется за счет сжигания меньшего количества топлива двигателями при большой топливной эффективностью таких двигателей.

Выброс оксидов азота в стратосферу при полете сверхзвуковых самолетов и частично дозвуковых самолетов, выполняющих полеты на границе тропосферы и стратосферы, потенциально связан с изменением содержания озона в верхних слоях атмосферы. Считается, что для двигателей сверхзвуковых транспортных самолетов (СТС) выброс NOх должен быть значительно снижен или последние окажутся экологически неприемлемыми. Предполагается, что такой двигатель будет выбрасывать около 5О г NO на кг сжигаемого топлива и, что возможно, по крайней мере, теоретически, снизить уровни загрязнения до 3-8 г NO на кг сжигаемого топлива. Возможности снижения выброса загрязняющих веществ здесь связаны с появлением двигателей переменного цикла, применением каталитического горения или нейтрализаторов.

Существующие сценарии развития авиации показывают, что в ближайшем будущем вклад авиации в общее загрязнение должен возрасти. Эта проблема является общей для всех стран. Вместе с тем, можно говорить о ряде особенностей, определяющих развитие отечественной авиации. Это, прежде всего:

§ свертывание промышленного производства в результате экономического кризиса, который переживает в настоящее время Россия, и соответственно значительное падение объема авиаперевозок, сокращение вы пуска самолетов и двигателей и как результат этого — сокращение парка самолетов;

§ слабое обновление парка самолетов (двигателей), неоправданно большие устанавливаемые эксплуатационные ресурсы на авиационную технику, вызванные в значительной мере отсутствием новых поставок;

§ низкая топливная эффективность, что в значительной мере определяет высокий уровень выброса загрязняющих веществ и повышенное потребление топлива (расходование природных ресурсов);

§ недостаточно глубокая переработка нефти и соответственно использование более легких фракций авиационных керосинов. При переходе на более тяжелые фракции в будущем уровни загрязнения также возрастут.

За счет более глубокой переработки нефти можно получить значительные резервы топлива. В настоящее время промышленный выход жидкого топлива в нефтеперерабатывающей промышленности в нашей стране составляет 9-1О процентов массы исходного сырья против 3О процентов в других промышленно-развитых странах мира. За счет этого и экономии топлива только за 5 лет после скачка цен на нефть на мировом рынке США, например, удалось снизить годовое потребление нефти на 2ОО млн. т. при соответствующем снижении нагрузок на экологию.

Вместе с тем, более глубокая переработка нефти, и соответственно переход на использование в авиации более тяжелых керосинов, одновременно ведет к дополнительному загрязнению за счет использования экологически более грязных топлив. Это означает, что характеристики авиационных двигателей для топлив отечественного производства, несколько завышены по сравнению с характеристиками двигателей, работающих на керосинах зарубежного производства.

снижение выброса загрязняющих веществ

Большая часть двигателей воздушных судов отечественного производства, продолжающих широко использоваться в эксплуатации, не подпадает под действие стандарта по выбросам загрязняющих веществ и не подлежит сертификации, а их доработка в эксплуатации обычно затруднена или связана со значительными затратами. К числу таких двигателей, прежде всего, относится самый массовый двигатель, используемый в отечественной авиации НК-8-2У.

Читайте также:  Как бороться с вибрацией двигателя

Валовой выброс загрязняющих веществ от двигателей этого типа составляет ежегодно около 180 тыс.т при общем объеме выброса около 325 тыс.т от всего парка самолетов. При этом в зоне аэропортов этими двигателями выбрасывается ежегодно примерно 40 тыс.т загрязняющих веществ (примерно 24,8 тыс.т СО, 7,7 тыс.т НС и 4,1 тыс.т NOх) и 141,7 тыс.т загрязняющих веществ выбрасывается по трассе полета (из них примерно 82,3 тыс.т NОх).

Доработки, требующие изменения конструкции двигателя, на уже существующем парке двигателей (самолетов) при значительной стоимости таких работ требуют значительных затрат времени и средств на их проведение, что в условиях постоянного обновления парка самолетов (двигателей) делают проведение таких работ экономически нецелесообразным.

Вместе с тем, в последнее время предложены нетрадиционные методы, позволяющие существенно снизить выброс загрязняющих веществ этим двигателем без существенной его доработки, только за счет перераспределения подачи топлива в I и II контуры двигателя. Удачным решением такого рода являются двигатели НК-8-2У и НК-86МА с модифицированными регуляторами подачи топлива. На таком двигателе снижен выброс НС в два раза и СО — в 1,5 раза по сравнению с двигателем со штатным регулятором топлива. Одновременно на этих модификациях двигателя достигнуто значительное снижение расхода топлива. Двигатель с модифицированным регулятором топлива прошел полный объем испытаний, в том числе и испытания по высотному запуску. Несмотря на значительные преимущества таких двигателей, работы по их внедрению прекращены из-за отсутствия необходимого финансирования.

уровни выброса загрязняющих веществ модифицированными двигателями, Dp/Ro — масса, отнесенная к взлетной тяге

альтернативные виды топлива

Проблемы дефицита традиционных видов топлива заставили искать возможности использования альтернативных топлив. Наиболее удобным топливом такого типа является сконденсированная (сжиженная) смесь газов пропана, бутана, пентана и гексана, получившая название «авиационное сконденсированное топливо» (АСКТ). Метан (природный газ, имеющийся в достаточных количествах), обладает несколько худшими с точки зрения использования на летательных аппаратах характеристиками (более низкая температура кипения, меньшая плотность). Однако их применение в авиации требует решения ряда практических задач, связанных с производством, хранением и транспортировкой такого топлива.

Заманчивым является возможность использования в качестве топлива водорода. Но до сих пор возможность его применения в авиации остается проблематичной и требует достаточно сложных инженерных решений. При современном уровне технологии это достаточно дорогой носитель энергии: на каждый джоуль энергии, запасенный в водороде, приходится от 4 до 1О Дж, затраченных на его добычу и сжижение. Эта энергия производится на обычных энергетических станциях, использующих то же ископаемое топливо. Считается, что применение сжиженного водорода на транспорте, на достигнутом в настоящее время уровне технологии, не приведет к снижению топливного дефицита. Так как при его получении будет сжигаться больше топлива, и соответственно приведет к увеличению выброса загрязняющих веществ, к тому же водородное топливо само не является достаточно экологически чистым.

По-видимому, использование водорода в качестве моторного топлива станет возможным только после появления практически неисчерпаемого экологически чистого источника энергии, такого, например, как управляемый термоядерный синтез, реализация которого не ожидается в ближайшем будущем. Энергия, затраченная на производство и сжижение водорода, даже теоретически не может быть меньше запасенной в нем энергии, поэтому приемлемость концепции водородного топлива определяется тем, может ли человечество быть столь расточительным, даже обладая термоядерным синтезом.

Что касается других видов альтернативных топлив, то их внедрение в практику также связано с крупными капиталовложениями на разработку и промышленное освоение принципиально новых технологий.

переход на экологически чистые технологии

Недостатки прямого регулирования в области охраны окружающей среды, сопряженные с чрезмерными затратами на соблюдение требований охраны окружающей среды и создающих отставание в использовании новейших технологий, подчеркивают важность поиска методов, стимулирующих снижение выбросов или затрат, формирование рынка разрешений на загрязнение для управления качеством среды.

Источник

Adblock
detector