Глава 6. вредные выбросы газотурбинных

ДВИГАТЕЛЕЙ

Загрязнение окружающей среды авиацией нашло своё отражение в издании в 1973 году агентством по защите окружающей среды США (EPA – Environmental Protection Agency) норм для гражданских поршневых и турбореактивных самолётов и инструкций для военных реактивных самолётов [15].

Увеличение в последние годы авиационных перевозок привело к тому, что вклад авиационных газотурбинных двигателей в общее загрязнение городских районов с большими аэропортами существенно увеличился. Так, по данным ряда исследований, приведённых в работе [15], в 1980-м году выбросы в атмосферу оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NO_x) должны были составлять 13,6; 2,5 и 5,7%, соответственно.

Основой норм EPA на эмиссию авиационных двигателей является цикл взлёт - посадка, который охватывает влияние гражданских самолётов при полётах в зоне аэропортов. Цикл взлёт – посадка включает в себя два предельных режима работы – малый газ и взлётный режим, причём первый режим даёт основную часть эмиссии несгоревших углеводородов и оксида углерода (97,3 и 94,3%, соответственно), а взлётныё режим максимальную концентрацию оксидов азота и дыма [15].

Поскольку принципы конструирования военных самолётов отличаются от принятых в гражданской авиации (в нормах EPA параметр эмиссии выражается в граммах вредного вещества на единицу тяги за цикл взлёт – посадка), то нормы ВВС США выражаются как абсолютные предельные уровни эмиссии.

Сравнение норм EPA и предельных уровней по инструкции ВВС США по данным за 1979 год частично представлено в таблице 6.1 [15].

Таблица 6.1

Сравнение норм EPA на 1979 год и инструкции ВВС США

Класс двигателя по EPA	Изготовитель и марка двигателя	Нормы полноты сгорания на малом газе	Предельный индекс эмиссии вредных веществ на взлёте
EPA*	ВВС США	EPA*	ВВС США
T1	Дженерал Электрик J85	99,6	98,0	7,0	6,0
T2, T3	Пратт Уитни JT9D	99,0	99,0	10,5	31,5/10,5**
P2	Аллисон T56	98,4	99,0	20,5	10,0
* Параметр EPA в кг/Н тяги в час за цикл для CO и CH переведён в эквивалентную полноту сгорания, или EINOx ** Ожидаемое снижение на 75% в случае применения впрыска воды

Если допустимые пределы эмиссии углеводородов и оксида углерода включить в расчётную формулу полноты сгорания, то получим:

где – коэффициент полноты сгорания, EI_x – индекс эмиссии вещества x, представляющий собой количество выбросов вещества x в граммах на один килограмм топлива. Если принять, как представлено в [15], Q_CH = Q_Т для топлива JP-4 (аналог авиационного керосина) и подставить численные значения в формулу для , то получим:

В этой формуле нужно использовать индексы эмиссии на режиме малого газа. Эмиссии NO_x для больших ГТД для простоты расчётов устанавливаются только для режима взлёта (26,7 % от общего цикла [15]).