В авіації застосовується два види нафтового палива: гас та бензин. Різниця між ними полягає в тому, що в бензині, який використовується як паливо для поршневих літаків, міститься свинець – найбільш токсичний забруднювач довкілля. Однак доля поршневих літаків серед загальної кількості повітряних кораблів в ЦА незначна (близько 5 і постійно зменшується [3]. У зв’язку з цим доцільно обмежитись розглядом забруднювачів довкілля, що утворюються при горінні гасу. Крім вуглекислого газу, водяної пари, азоту та деяких природних компонентів, продукти горіння гасу містять також окис вуглецю (СО), різні вуглеводні С х Н у ; окисли азоту (переважно NO та NO 2 , позначаються NO x ); окисли сірки, тверді частки вуглецю у вигляді сажі, що утворюється при неповному згорянні гасу в вихідному соплі авіаційного двигуна, і деякі інші речовини в незначних кількостях. Трапляються також викиди з повітряних кораблів і вихідного палива, причому не тільки в аварійних ситуаціях, але й при нормальній експлуатації при продувці чи спорожнюванні дренажних ємкостей, – після невдалого запуску двигуна перед початком польоту чи після виключення двигуна після закінчення польоту. Слід відмітити, що навмисний викид в атмосферу палива при невдалому запуску двигуна чи після його виключення забороняється. Виконання цієї вимоги підтверджується поданням відповідно сконструйованої замкнутої дренажної системи. Згідно з сучасними уявленнями зона впливу забруднюючих довкілля відходів авіаційних двигунів в районі аеропорту обмежується зоною аеропорту, в якій проходять наземні операції з повітряним судном, набір висоти до 1 км після зльоту і зниження з висоти 1 км перед приземленням. Стосовно найбільш розповсюдженого в сучасній ЦА типу авіаційного двигуна – турбореактивного двоконтурного (ТРДД) можна виділити п’ять основних режимів (табл.1.4), тривалість яких відповідає максимальній тривалості режимів, що складають середнє значення 47 тривалості цих режимів для найкрупніших та найбільш завантажених аеропортів світу. Таблиця 1.4 Режими роботи авіаційного двигуна в зоні аеропорту омер жиму Найменування режиму Відносна тяга, R лість режиму t, хв. 1 Холостий хід і руління перед злетом (режим малого газу) 0,07 15 2 Зліт 1 0,7 3 Набір висоти 0,85 2,2 4 Захід на посадку 0,3 4 5 Руління після посадки (режим малого газу) 0,07 7 Підраховано викиди шкідливих речовин в зоні аеропорту за такий злітно-посадочний цикл для літаків різних типів (табл.1.5). Таблиця 1.5 Емісія з авіаційних двигунів за злітно-посадочний цикл для літаків різних типів Викиди шкідливих речовин, кг Тип літака СО С х Н у NO x O x Попіл 48,8 45,5 68,3 0,6 2,0 7,8 1,5 12,7 0,2 0,7 М 53,2 9,3 15,6 0,5 1,8 22,5 4,5 4,7 0,1 0,5
Номінальний режим роботи двигуна, як один з найбільш економічних, є і одним з найбільш екологічно чистих (табл.1.6). Таблиця 1.6 Маса шкідливих викидів при роботі двигуна на номінальному режимі за годину 48 Викиди шкідливих речовин, кг/год. Тип ітака п двигуна на літак) СО х Н у NO x SO x опіл 4 8-2У 0,6 2,3 228 3,6 4,7 ,6 ,2 177 1,2 4,9 4М КУ 2,5 ,9 183 3,4 3,5 5 1,2 ,6 3,5 0,5 1,8 Кількісною характеристикою викидів шкідливих речовин з авіаційного двигуна є так званий індекс емісії ЕІ, що визначає кількість викидів шкідливої речовини в кілограмах при спалюванні 1 кг авіаційного палива. Залежності викидів від режимів роботи авіаційних двигунів різних типів показані на рис.1.8, 1.9. Як свідчать графіки, максимальні викиди СО та С х Н у утворюються при найменших значеннях відносної тяги внаслідок того, що на режимах малого газу найменші значення мають температура і тиск повітря в камері згоряння, які зумовлюють мінімальну повноту згоряння палива. На режимах малого газу погіршуються і умови розпилювання авіаційного палива, що також погіршує повноту його згоряння. 49
Рис.1.8. Зміна викидів газоподібних шкідливих речовин з авіаційних двигунів при зміні відносної тяги двигунів різних типів Δ – АІ-25 (літак Як-40); О – JTЗD (літак В-707, DC-8); • – JT9D (літак В-747); ▲ – Д-36 (літак Як-42)
В міру збільшення відносної тяги викиди СО та С х Н у різко зменшуються і на злітному режимі складають всього 0,1–0,5 % від максимальних викидів на режимі малого газу. Викиди ж NO x , навпаки, збільшуються із збільшенням тяги R і досягають максимального значення на злітному режимі при R =1. Аналогічно змінюється і ступінь димності газів, що відпрацювали (рис.1.9). На графіку умовне число димності є зменшення коефіцієнта відображення у відсотках стандартного паперового фільтра, в результаті його потемніння при осіданні на нього часток сажі в процесі сертифікаційних випробувань двигуна. Сажа утворюється в камерах згоряння з великими надлишками палива при високих температурах, тобто на режимах тяги, близьких до максимальних. Викиди з авіаційного двигуна та його економічність взаємнопов’язані. Як відомо, економічність визначається значенням параметрів термодинамічного циклу, визначальними серед яких є температура газу перед турбіною, ступінь підвищення тиску π к і ступінь двоконтурності. Підвищення вказаних параметрів в міру вдосконалення двигунів впливає в свою чергу на робочий процес камери згоряння двигуна і в результаті повинно впливати на рівень викидів шкідливих речовин. Можна сподіватись, що подальше вдосконалення двигунів призведе до зменшення викидів СО та С х Н у на одиницю тяги завдяки підвищенню їх економічності на режимі малого газу і зменшенню індексу емісії цих речовин. Головним параметром, що визначає викиди NО x , є температура повітря за компресором на вході в камеру згоряння. З підвищенням π к в перспективних двигунах температура повітря буде підвищуватись, що призведе до збільшення викидів NО x . Можна лише припускати, що підвищення емісії NО x буде більш менш компенсоване зниженням питомих витрат С пит палива в перспективних двигунах.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Викиди шкідливих речовин з авіаційних двигунів» з дисципліни «Екологія, авіація і космос»
і постійно 