Расчет эмиссии авиационного двигателя

Эмиссия двигателей воздушного судна будет не одинаковой в зоне аэропорта и во время полета по маршрутом, потому что двигатели в этих случаях работают на принципиально разных режимах. В этом плане загрязнения в зоне аэропорта является “ более вредными” . Кроме того, локальное загрязнение приземного слоя воздуха в зоне аэропорта, где работают многие люди, является более концентрированным и более стойким, чем общее загрязнение верхних слоев тропосферы на маршруте полета, которое быстро рассеивается. И по этим обстоятельствам загрязнения в зоне аэропорта являются “более вредными”. Поэтому и расчет эмиссии двигателей воздушных судов в зоне аэропорта является более важным, который мы и выполним.

“Степень вредности” каждого авиадвигателя характеризуется, как было сказанный выше, его контрольными параметрами эмиссии по разным ингредиентам . То есть задача по расчету эмиссии двигателя

сводится к определению массы каждого ингредиента, выброшенного из двигателя за определенное время его работы (или - тяга двигателя на взлетном режиме – величина, известная из документации, в частности из формуляра двигателя). Будем рассчитывать величину для зоны аэропорта, то есть = M_{i АП}, на тех режимах и за тот период времени его работы, пока воздушное судно находится в этой зоне с работающими двигателями.

Воздушное судно в зоне аэропорта как минимум делает взлетно-посадочный цикл (ВПЦ) полета, состоящий из таких этапов:

· запуск и прогрев двигателей;

· руление на исполнительный старт;

· набор высоты 1000м;

· снижение до высоты 1000м;

· пробег;

· руление до остановки двигателей.

Двигатели самолета на этих этапах работают на разных режимах. Поэтому для удобства расчеты взлетно-посадочного цикла воздушного корабля разделим на два вида операций: наземные операции и операции взлет – посадка, то есть

.

Наземные операции – это запуск двигателей, их прогрев, руление самолета перед взлетом и после посадки.Важной характеристикой этих операций (с точки зрения расчета эмиссии двигателя) является то, что двигатели воздушного судна работают на одном режиме – режиме малого газа (холостого хода), и по времени это самые длительные операции в зоне аэропорта. Это обстоятельство упрощает расчеты.

Определение ведется за формулой:

,

где - коэффициент выброса і–ого ингредиента во время наземных операций ( ).

Очевидно, что (по определению, то есть это тот же индекс эмиссии).

Как и ЕL, К определяется во время сертификации.G_Пн – масса топлива (кг), использованного двигателем самолета во время наземных операций взлетно-посадочного цикла.

,

где С_удМГ – удельный расход топлива во время работы двигателя на режиме малого газа (приводится в формуляре двигателя, как одна из его важных технических характеристик);

R_МГ – тяга двигателя на режиме малого газа (приводится в формуляре двигателя, как одна из его важных технических характеристик);

t_МГ – наработка двигателя на режиме малого газа за взлетно-посадочный цикл.

Операции взлет-посадка – это взлет, набор высоты 1000м, снижение до высоты 1000м и посадка.

В этом случае для расчета эмиссии двигателей самолета, находящегося в воздухе, эмисийной характеристикой является массовая скорость эмиссии Wi (кг_ингр./час) (а не индекс эмиссии), которая показывает, сколько данного вредного вещества выделяется на данном режиме работы двигателя за единицу времени.

Wi также определяется во время сертификационных испытаний двигателя.

Тогда определение М_із-п ведется по формуле:

,

где W_i-1,2,3 – массовая скорость эмиссии ингредиента при соответствующих режимах работы двигателя соответственно на взлете, во время набора высоты 1000м и во время снижения с высоты 1000м;

Т_1,2,3 – режим наработки двигателя соответственно на взлете, во время набора высоты 1000м и во время снижения с высоты 1000м.

Величины t_МГ, Т_1,2,3 берутся из вышеприведенной таблицы режимов работы двигателя в зоне аэропорта.

Высчитав таким образом М_{i АП} = М_{i Н} + М_{i З-П} рассчитываем контрольный параметр эмиссии двигателя и сравниваем его с нормами ICAO, делая вывод о соответствии данного двигателя современным требованиям по эмиссии

относительно данного ингредиента.

Такой же расчет сделаем по всем основным ингредиентам.

Рассчитаем контрольные параметры эмиссии двигателя Д-30КПсамолета Ил-76 по ингредиентам CO, CxHy и NOx и сделаем вывод о соответствии этого двигателя современным требованиям ICAO.