Анализ данных контроля загрязнения атмосферного воздуха

По данным испытаний определяются концентрации загрязняющих веществ  в пробе выхлопных газов исследуемого двигателя (диоксида углерода – CO2, оксида углерода – СО, суммарных углеводородов – СН и оксидов азота NOx для i-режима). Определяются коэффициенты атомарного соотношения содержания водорода и углерода (Н/С и c) соответствующие применяемому при испытаниях топливу. Значения измеренных по штатным приборам оборотов ротора каскада низкого давления приводятся по атмосферным условиям. Рассчитывается соотношение воздуха к топливу:

где 

[CO]i [CO2]i [HC]i – концентрации  оксида углерода, диоксида углерода  и суммарных углеводородов соответственно.

Рассчитываются значения коэффициента избытка воздуха:

Рассчитываются значения отношения концентраций оксида азота  к сумме оксидов азота в  пробе:

[NO];/[NО]x;

где [NO] ; [NОx] – концентрации оксида азота и оксидов азота соответственно.

Рассчитывается индексом эмиссии оксидов азота (NОx), оксида углерода (СО) и углеводородов (Нс);

ЕINOxi = 46,008 [NОx]i /А;

ЕICOi = 28,011 [CO]i /А;

ЕIHci = 16,043 [Hc]i / А;

Рассчитываются также  значения полноты сгорания

hi = 1 – 24,10-5 (EICOi + 4,83 EIHci)

и значения соотношения индекса  оксида углерода и индекса углеводородов:

b = EICOi / EIHci

 

2.3Снижение эмиссии и источников.

Двигатели воздушных судов  отечественного производства не удовлетворяют  требованиям международного стандарта  Приложение 16 и Конвенции о международной  гражданской авиации, т. П. Эмиссия  авиационных двигателей.

Двигатели подпадающие под действие международного стандарта (Приложение 16, т. П. Эмиссия авиационных двигателей) должны отвечать следующим требованиям по эмиссии газообразных веществ:

масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателем за условный валентно-посадочный цикл определенный в соответствии с процедурами установленными стандартами, отнесенная к валентной тяге, не должна превышать:

углеводороды (НС) – 19,6 г/кН

оксид углерода (СО) – 118 г/кН

оксиды азота (NОx) – 40,2 Пк

где ПК – степень повышения  давления за компрессором.

На эксплуатируемых двигателях, не подпадающих под действие стандарта  или подлежащих замене, дающих значительный вклад в загрязнение воздушной  среды, в соответствии со сложившейся  международной практикой также  должны быть снижены уровни эмиссии.

Нормативы, предложенные ИКАО и включают более жесткие по сравнению с действующим стандартом требования по эмиссии газообразные веществ

углеводороды (НС) – 9,06 г/кН при Пк < 16,2

-  35 (0,92)ПК г/кН при 16,2  ПК < 25

-  4,35 г/кН при ПК <25

оксид углерода (СО) – 100 г/кН при ПК < 16,5

-  26300/ПК г/кН при 16,5  ПК < 25

-  42 г/кН при ПК  < 25

оксида азота (NОx) – (32 + 0,8 ПК) г/кН

где ПК – степень повышения  давления за компрессором.

Эти нормативы распространяются на турбореактивные к турбореактивные двухконтурные двигатели. В соответствии с имеющимися рекомендациями ИКАО, эти нормативы могут быть распространены на турбовинтовентиляторные двигатели нового поколения двигателей. Предполагается провести разработку таких предложений в рамках ИКАО.

Доработка турбовинтовых  двигателей и газотурбинных двигателей малой тяги (меньше 26,7 к/Н) не представляется целесообразной (Рекомендации ИКАО) из-за незначительного вклада двигателей этого типа в суммарное загрязнение  воздушной среды и относительно большей стоимости таких доработок.

Отдельно рассматриваются  ограничения по эмиссии вертолетных  двигателей. Это связано, в первую очередь с тем, что вертолеты  используются в большем приближении  к населенным пунктам, часто непосредственно  в зоне города. Подготовка предложений но нормированию вертолетных двигателей ведется в рамках ИКАО. В этой связи предполагается продолжить начатые ГосНИИ ГА работы по оценке выброса загрязняющих веществ двигателями вертолетов, в том числе, при использовании в качестве топлива газа.

3.3 Эксплуатационные методы снижения эмиссии двигателей.

Эксплуатационные методы снижения эмиссии двигателей связаны  со снижением эмиссии в источнике , выбором режимов выполнения отдельных операция ВС в зоне аэропорта, позволяющих уменьшить выброс загрязняющих веществ .

4.3 Регулировка двигателей

Снижение эмиссии двигателя  эксплуатационными методами связано  с установлением более жестких  допусков на регулировку двигателей, обеспечивающих снижение валовых выбросов загрязняющих веществ или снижению эмиссии двигателей на отдельных  точках в зоне аэропорта или прилегающей  к нему местности.

В частности, смещение допуска  регулировки оборотов ротора низкого  давления в области режима малого газа существенно влияет на величину индекса эмиссии НС и СО, что подтверждается данными испытаний. Однако, эффективность таких методов с учетом экземплярного разброса параметров двигателей и их регулировки двигателей невелика.

Оптимизация режимов  полета.

Оптимизация режимов полета на этапах разбега взлета, набора высоты, а также захода на посадку в  общем случае при некотором возможном  снижении массы выброса загрязняющих веществ практически не оказывает влияние на концентрации загрязняющих веществ на поверхности. Исключение может составлять выполнение ВС, когда это позволяет длина ВПП, на номинальном режиме работы двигателей. Такой прием предусматривается руководствами по летной эксплуатации некоторых типов ВС с целью увеличения ресурса работы двигателей.

Применение взлета ВС на номинальном режиме работы двигателей дает существенное снижение выброса  NОx в зоне аэропорта. Вместе с тем, использование этого метода возможно только на некоторых типах ВС при обеспечении безопасности полетов (длина ВПП, условия видимости т и. п.) и не является определяющим в настоящее время.

 Оптимизация  режимов и схем выполнения  операций ВС в зоне аэропорта.

По данным анализа взлетно-посадочных циклов ВС около 80 % сумраков массы выброса  загрязняющих веществ приходится на этапы запуска и прогрева двигателей, руления самолета от мест стоянки до ВПП, ожидание взлета.

При осуществлении посадочного  цикла движения вклад этапа руления  в общий уровень загрязнения  составляет около 50 %, при этом более 90 % суммарной массы выброса загрязняющих веществ при рулении ВС составляет продукты неполного сгорания. Оптимизация режимов и схем выполнения руления ВС в зоне аэропорта, включая прогрев двигателей и запуск двигателей, позволяет существенно уменьшить загрязнение воздушной среды в зоне аэропорта.

В таблице 1. приведены эксплуатационные приемы уменьшения массы выброса  загрязняющих веществ и эффективность  их использования на этапе руления  ВС.

Наиболее эффективными приемами уменьшения массы выброса загрязняющих веществ является руление ВС на части  работающих двигателей или применение буксировщика для транспортировки  самолета. При выполнении руления  ВС на части двигателей требуется  дополнительные затраты времени  для выполнения запуска и прогрева неработающего двигателя. Выполнение руления на меньшем числе работающих двигателей для выполнения руления. Эффективность выполнения руления  на меньшем количестве двигателей определяется величиной эффективного времени  руления:

где ∆Hi – приращение массы выброса загрязняющих веществ для данного ингредиента загрязнения;

∆Qi – приращение производительности выброса загрязняющих веществ для данного ингредиента загрязнения.

Выполнение руления на части работающих двигателей, также  как и буксировка самолета позволяет  добиться перераспределения поля концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта  и снизить уровни концентрации загрязняющих веществ в отдельных точках в  зоне аэропорта на прилегающей к  нему населенной местности.

Таблица 1.

Эффективность применения эксплуатационных приемов снижения выброса загрязняющих веществ при рулении ВС

Эксплуатационные приемы	Уменьшение массы выброса, %
продуктов не полного сгорания СО, Нс	оксидов азота NOx	расхода топлива Gт
1. Применение буксировки  самолета	35-50	5-10	26
2. Руление самолета на  части двигателей	30	-	3
3. Упорядочение графики  движения, уменьшение задержек	7	1-3	1-2
4. Оптимальное распределение  ВС	15	5	10

5.3 Выбор схем руления ВС.

Оптимизация схем руления  ВС в зоне аэропорта, включая возможность  выбора преимущественного направления  курса взлета и посадки ВС в  данном аэропорту позволяет дополнительно  использовать возможности более  благоприятного перераспределения  поля концентрации загрязняющих веществ вблизи зон размещения авиапассажиров (аэровокзал) или прилегающей к аэропорту населенной местности.

Выбор схем и режимов выполнения операция ВС в зоне окрестности аэропортов осуществляется по данным модели загрязнения, рассчитанной для данных атмосферных  условий, интенсивности движения ВС и уровней предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ применительно к зоне и окрестности аэропорта.

Применимость  рекомендаций.

При разработке мероприятий  по снижению загрязнения воздушной  среды в отдельном аэропорту  необходимо исходить из следующих оценок:

-  валового выброса загрязняющих веществ в данном регионе и непосредственного вклада рассматриваемого аэропорта в это загрязнение;

-  концентрации загрязняющих веществ в зоне и окрестности аэропорта и возможности превышения предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему населенной местности;

-  соответствия характеристик эмиссии двигателей, которыми оснащены ВС, выполняющие операции в данном аэропорту, стандарту по эмиссии, Приложение 16 ИКАО,  Эмиссия авиационных двигателей, и наличие сертификата соответствия двигателя этому стандарту;

-  массы выброса загрязняющих веществ двигателями ВС за взлетно-посадочный цикл или при пролете ВС над территорией данного региона.

Последнее определяет размеры  возможной компенсации (штрафа) за принесенный  ущерб. Система таких штрафов, взимаемых  двигателями ВС в зоне и окрестности  аэропорта или при пролете  территории данного региона (страны) устанавливается начиная с 1989 г. рядом стран. Предполагается, что независимо от наличия на борту ВС сертификата соответствия стандарту ИКАО по эмиссии двигателей.

В то же время властями аэропорта  в соответствии о существующей практикой  может быть наложен запрет на полеты того или иного типа ВС, если последний  не имеет сертификата соответствия двигателей, установленных на этом ВС, международному стандарту.

Фактические уровни загрязнения (масса выброса и концентрация загрязняющих веществ в зоне аэропорта  и прилегающей к нему населенной местности) определяется в каждом отдельном  случае в объеме необходимом для  решения той или иной задачи в  рамках контроля загрязнения воздушной  среды. При этом измерения производятся в точках, где ожидается появление  максимальных концентраций загрязняющих веществ или превышение предельно  допустимых концентраций.

При превышении предельно  допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и  его окрестности необходимо идентифицировать источники загрязнения воздушной  среды в зоне аэропорта и провести необходимые мероприятия по снижению эмиссии двигателей ВС в зоне аэропорта, рекомендуемых настоящей методикой.

 

 

 

Контроль загрязнения  атмосферного воздуха в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности.

Загрязнение воздушной среды  в зоне аэропорта и прилегающей  к нему местности определяет валовый  выброс (М) загрязняющих веществ в  зоне данного аэропорта (региона) и  концентрации загрязняющих веществ  в зоне аэропорта и прилегающей  к нему населенной местности.

По данным модельных исследований устанавливаются область распространения  и концентрации загрязняющих веществ  от двигателей ВС в зоне и окрестности  аэропорта при наиболее неблагоприятных  условиях распространения (скорость и  направление ветра) примеси загрязнения, определяющих загрязнение примывающей к аэропорту населенной местности, или отдельных зон аэропорта, в которых могут находиться авиапассажиры, или других зон, защищаемых от загрязнения.