Способы уменьшения вредных выбросов самолета

     Это даст возможность быстрее, с меньшими затратами выявлять и решать возникающие  технологические, конструкционные, эксплуатационные и другие проблемы использования  газовых топлив в авиатехнике, оценить эффективность различных технических решений, определить область рационального применения таких топлив и, главное, создать научный и экспериментальный задел и приобрести необходимый опыт для решения аналогичных задач для газа с более низкой температурой кипения 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчет  эмиссии

     Расчёт  эмиссии авиационного двигателя  производится по программе Gas Nurb [30].

     "Степень  вредности" каждого авиадвигателя  характеризуется его контрольными  параметрами эмиссии различных  ингредиентов -

     Задача расчёта эмиссии двигателя сводится к расчёту:

     М_i – массы каждого вредного вещества, выброшенного за время его работы.

     R₀ – тяга двигателя на взлётном режиме – величина, известная из документации, или из формуляра двигателя.

     Рассчитаем величины М_i для зоны аэропорта, на тех режимах и за тот период времени работы, когда воздушное судно находится в зоне аэропорта с работающими двигателями.

     Воздушное судно в зоне аэропорта производит взлётно-посадочный цикл полёта, который  состоит из следующих этапов:

     – запуск и прогрев двигателей;

     – руление до ВПП;

     – взлёт;

     – набор высоты 1000 м;

     – снижение с высоты 1000 м;

     – пробег;

     – руление до остановки двигателей.

     Двигатели воздушного судна на этих этапах работают на различных режимах. Поэтому для удобства расчёта разделим взлётно-посадочный цикл воздушного судна на два вида операций: наземные операции и операции взлёт-посадка, тогда:

      .                                                                                 (3.1)

     Наземные операции – это запуск двигателей, их прогрев, руление воздушного судна перед взлётом и после посадки. Главной характеристикой этих операций (с точки зрения расчёта эмиссии двигателей) является то, что двигатели воздушного судна работают на одном режиме – режиме малого газа, и по времени это самые продолжительные операции в зоне аэропорта. Это обстоятельство упрощает расчёт.

     Определим М_iH по формуле:

                                                                                            _(3.2)

     где К_iH – коэффициент выброса i-го ингредиента во время наземных операций .

     Очевидно, что  (по определению), т.е. это тот же индекс эмиссии. К_i так как EI_i, определяется во время сертификационных испытаний двигателей.

     G_ПН – масса топлива (кг), использованного двигателем за время взлётно-посадочного цикла:

                                                                              _(3.3)

     где – удельный расход топлива за время работы двигателя на режиме малого газа;

     R_МГ [H]– тяга двигателя на режиме малого газа;

     t_МГ [ч] - наработка двигателя на режиме малого газа за время взлетно-посадочного цикла .

     Операции  взлёт-посадка – это взлёт, набор высоты 1000 м, снижение с высоты 1000 м и посадка.

     В этом случае для расчёта эмиссии  двигателей воздушного судна, которое  находится в воздухе, эмиссионной  характеристикой является массовая скорость эмиссии - .

     Массовая  скорость эмиссии W_i также определяется во время сертификационных испытаний двигателей.

     Тогда определим М_{i В-П} по формуле:

      ,                                         (3.4)

     где – массовая скорость эмиссии ингредиента i при соответствующих режимах работы двигателя соответственно на взлёте, во время набора высоты 1000 м и во время снижения с высоты 1000 м;

       – режимная наработка двигателя соответственно на взлёте,во время набора высоты 1000 м и во время снижения с высоты 1000 м.

     Определив, таким образом , вычисляем контрольный параметр эмиссии двигателя , (где R₀ – взлётная тяга двигателя в кН) и сравниваем его с нормами ИКАО, делая вывод про соответствие данного двигателя современным требованиям по эмиссии в отношении данного ингредиента.

Данные  для самолета Ту-154 [22]

1. Тяга двигателя Д-30-КУ-154: R₀ =103 кН , R_МГ = 7,2 кН ;
2. Удельный расход топлива двигателя Д-30КП: =0,065 .

     Используя данные двигателя, заносим результаты в таблицу 3.1: 

      Таблица 3.1 -  Параметры выбросов  двигателя Ту-154

 

     По  данным режимов работы двигателя  в зоне аэропорта города Уфы имеем:

     

;

     

;

     

     

.

     Тогда:

     

;

     

     

     

     

 

Данные  для самолета Ту-156 [22]

1. Тяга двигателя НК-89: R₀ =102900 Н , R_МГ = 7195,8 Н ;
2. Удельный расход топлива двигателя НК-89: =0,49 .

     Используя данные двигателя, заносим результаты в таблицу:

      Таблица 3.2 - Параметры выбросов двигателя Ту-156

     По  данным режимов работы двигателя  в зоне аэропорта города Уфы имеем:

     

;

     

;

     

     

.

     Тогда:

     

;

     

     

     

Таблица 3.3 – Сравнительная таблица эмиссии  двигателей Ту-154 и Ту-156

 

     Таким образом, двигатель самолета Ту-156, работающий на сжиженном газе, выбрасывает в окружающую среду на 42% меньше оксидов углерода, на 15% меньше углеводородов, чем двигатель самолета Ту-154. Выбросы двигателя Ту-156 составляют пары воды, безвредные для окружающей среды.  

     На  сегодняшний день разработана система  контроля за выбросами воздушных  судов в атмосферу. Суть системы  состоит в торговли квотами на выброс  парниковых газов. 

     С 2010 года все авиакомпании обязаны  сообщать о коммерческой загрузке по всем своим рейсам на европейских маршрутах, а начиная с 2012 года информировать об уровнях выбросов углекислого газа на этих линиях. Также, со следующего года для каждого перевозчика будет установлено допустимое количество выбросов CO2 на последующее десятилетие (2012–2020 гг.) на основании отчетов о выполненных перевозках (в тонно-километрах).

     Для авиакомпаний это означает новые  обязательства и расходы, поскольку  речь идет о соблюдении большего количества стандартов и нормативов, а также  об увеличении объема предоставляемой отчетности. В этой связи компанией SITA разрабатывается программа, нацеленная на упрощение бизнеса в условиях возрастающей экологической ответственности авиации.

     Разработанная SITA система контроля за выбросами  воздушных судов в атмосферу Aircraft Emission Manager (AEM) обеспечит сбор релевантной информации по коммерческой загрузке и расходуемому топливу с последующим составлением отчетов. Система AEM может использовать данные одного из бортовых компьютеров – блока сбора цифровых полетных данных, который считывает показания всех бортовых измерительных приборов и передает эти данные всем остальным компьютерам. К таким данным относится и информация о количестве топлива в баках.  Конечная цель – добиться того, чтобы решение проблем предоставления отчетности европейским регуляторам стало в большей мере рутинным, незаметным для авиакомпании процессом.

     Загрязнение окружающей природной среды выбросами  вредных (загрязняющих) веществ в  атмосферный воздух является платным (ст. 1, п. п. 1, 2 ст. 16 Федерального закона от 10.01.2002 N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", ст. 28 Федерального закона от 04.05.1999 N 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха", п. 1 Порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия, утвержденного Постановлением Правительства РФ от 28.08.1992 N 632, п. 9 Методических рекомендаций по администрированию платы за негативное воздействие на окружающую среду в части выбросов в атмосферный воздух РД-19-02-2007, утвержденных Приказом Ростехнадзора от 12.09.2007 № 626).

     Плата за негативное воздействие на окружающую среду - это индивидуально возмездный платеж, взимаемый с юридических  лиц и индивидуальных предпринимателей, а также иностранных юридических и физических лиц во исполнение их обязательства (обязанности) по компенсации негативного воздействия на окружающую среду, производимого в результате хозяйственной или иной деятельности, осуществляемой на территории РФ.