Экология и природопользование

Основы экологии и природопользования. Учебное пособие / Дикань В.Л., Дейнека А.Г., Позднякова Л.А., Михайлов И.Д., Каграманян А.А.
— Харьков: ООО «Олант», 2002.- 384 с.
12.5. Меры предупреждения загрязнения атмосферы воздушным транспортом
Воздушный транспорт в основном влияет на атмосферу Земли. Особенности воздействия летательных аппаратов на среду обитания связаны, во-первых, с тем, что современный парк самолетов и вертолетов имеет газотурбинные двигатели (ГТД). Самолеты старых типов с поршневыми двигателями внутренне-

346

го сгорания (ДВС) составляют небольшой процент от общего наличия машин, а удельный вес их токсичных выбросов еще меньше. Даже в США, где эксплуатируется более 170 тыс. частных самолетов с ДВС, они потребляют лишь 5-6 % расходуемого авиацией топлива. Во-вторых, газотурбинные двигатели работают на авиакеросине, химический состав которого несколько отличается от автомобильного бензина и дизельного топлива. И, в-третьих, основная масса отработанных газов выбрасывается летательными аппаратами непосредственно в воздушном пространстве на сравнительно большой высоте, и лишь меньшая часть — в приземном слое и на земле в пределах аэродромов.

Общий выброс токсичных веществ аппаратами гражданской авиации может быть приблизительно оценен объемом потребляемого авиацией топлива, который составляет примерно 4 % от общего расхода топлива на всех видах транспорта.

Таким образом, доля загрязнений, вносимых авиатранспортом в атмосферу, невелика, и к тому же токсичные вещества рассеиваются в пределах больших пространств.
Тем не менее, конструкторы авиационных двигателей ведут большие научно-экспериментальные работы по дальнейшему снижению содержания токсичных компонентов в отработанных газах, что приобретает важное значение в связи с ростом авиаперевозок в перспективе и совпадает с требованиями экономии жидкого топлива. Необходимость этой работы определяется также жесткими нормами на токсичность отработанных газов, разрабатываемыми Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). ГТД выбрасывают с отработанными газами в основном окись углерода, несгоревшие углеводороды, окислы азота и сажу. На стадии холостого хода (на стоянке) и рулении, при заходе на посадку в отработанных газах существенно повышается содержание окиси углерода и углеводородов, но при этом снижается наличие окислов азота. В крейсерском полете, когда двигатели работают в наиболее оптимальном режиме, содержание окиси углерода и углеводородов падает, но возрастает выделение окислов азота. Наибольшее дымление (выброс сажи) происходит на взлете и наборе высоты, когда двигатели

347

работают в форсажном режиме и, как правило, на обогащенной смеси.

Для снижения удельного содержания токсичных веществ в отработанных газах наряду с совершенствованием эксплуатируемых типов ГТД создаются новые ГТД с новыми конструкциями камеры сгорания, системы впрыска топливно-воздушной смеси, компрессорами, обеспечивающими наивыгоднейшее соотношение в смеси топливо-воздух, лучшее распыление и перемешивание смеси, подаваемой в камеру, и более полное ее сгорание. Создаются новые двухзонные камеры, где топливо сгорает в два этапа в разных местах камеры, причем одна из этих зон обеспечивает наилучшее сгорание топлива на режиме малой тяги, допустим, руления (в этом случае топливо во вторую зону не подается), а вторая зона совместно с первой позволяет оптимизировать процесс горения на режимах взлета, набора высоты и крейсерского полета. В последнем случае процесс горения во второй зоне идет при меньшей температуре, что позволяет снизить выделение окислов азота.

Уменьшение общего расхода топлива, а следовательно, и выброса токсичных веществ достигается также совершенствованием методов эксплуатации самолетов, а именно: повышением степени заполнения самолетов полезной нагрузкой, уменьшением пробега самолетов на аэродромах под собственной тягой, в частности, путем буксировки их тягачами на исполнительный старт, доставки пассажиров от самолетов в вокзал и на посадку автобусами или движущимися конвейерами с тем, чтобы самолет мог находиться на стоянке, максимально приближенной к взлетно-посадочной полосе.

Наряду с указанными мерами, направленными на решение задач ближайшей перспективы, развернуты фундаментальные и прикладные исследования проблем авиации будущего.

В этом плане идут поиски летательных аппаратов с лучшими аэродинамическим качеством и весовой отдачей, а также новых, еще более экономичных, типов двигателей и новых «чистых» энергоносителей (топлива).

348

На перспективных магистральных самолетах ожидается широкое использование: новых конструкций крыльев (так называемого сверхкритического профиля), позволяющих существенно уменьшить лобовое сопротивление воздуха в полете; мощных систем механизации крыла в виде сложнейших закрылков и предкрылков, снижающих расход топлива на взлете; улучшенных форм сопряжения отдельных элементов (крыла с фюзеляжем и гондолами двигателей, оперения с фюзеляжем и др.).

Изучаются и другие направления совершенствования летательных аппаратов, которые могут принести более значительные результаты.

Кроме того, на перспективных аппаратах авиадвигатели должны иметь более высокие параметры рабочего процесса (температура, давление и др.). Это может быть достигнуто дальнейшим повышением так называемой двухконтурности и давления воздуха в компрессорах, но потребует решения сложных проблем газодинамики и охлаждения, а также создания новых, в особенности жаропрочных материалов.

Другое направление связано с исследованием турбовентиляторных двигателей, у которых силу тяги осуществляет многолопастный высокооборотный винт относительно небольшого диаметра. Расчеты показывают, что такие двигатели могут оказаться даже более эффективными, чем реактивные с высокой степенью двухконтурности. Однако и здесь успех будет зависеть от решения многих научно-технических задач.

Поиск новых, более «чистых» топлив приводит исследователей к выводу о том, что самым перспективным может оказаться водород, свойства которого уже рассматривались применительно к проблемам автомобильного транспорта.

Несмотря на недостатки водорода как транспортного топлива, связанные с его малой плотностью и низкой температурой кипения (20 К), он признается более перспективным для воздушного транспорта, чем для всех других видов. При этом, чем выше скорость и масса самолета, тем целесообразнее применение водородных двигателей. А для гиперзвуковых аппаратов со скоростями полета 6-7 М (М — число Маха — единица измерения скорости, равная скорости звука в воздухе (приблизительно 1200 км/ч

349

и более), водород рассматривается как единственно приемлемое

топливо.

вернуться к содержанию
вернуться к списку источников
перейти на главную страницу

Релевантная научная информация:

  1. Основы экологии и природопользования. Учебное пособие / Дикань В.Л., Дейнека А.Г., Позднякова Л.А., Михайлов И.Д., Каграманян А.А. — Харьков: ООО «Олант», 2002.- 384 с. - Экология и природопользование
  2. 12.5. Меры предупреждения загрязнения атмосферы воздушным транспортом - Экология и природопользование
  3. 12.6. Утилизация твердых отходов, рекультивация земель и защита почвы от загрязнения транспортными средствами - Экология и природопользование
  4. 3.5. Сочетание требования экологизации производственных процессов с требованиями экономического роста отраслей народного хозяйства - Экология и природопользование
  5. 9.5. Добыча, транспорт и переработка угля - Экология и природопользование
  6. 11.9. Необходимость экологического учета предприятия - Экология и природопользование
  7. 12.4. Экологические требования к объектам морского и речного транспорта - Экология и природопользование
  8. Использование средств поражения космического эшелона для ударов по воздушным и наземным объектам - Технические науки
  9. 7.1. Общие военно-политические вопросы, связанные с созданием противоракетной системы - Технические науки
  10. 6.2. Критерий и показатели экологической оценки материального производства - Экология и природопользование
  11. 9.2. Влияние окружающей среды на экономический рост - Экология и природопользование
  12. 11.1. Деятельность предприятия как потенциальный источник техногенной опасности для окружающей среды - Экология и природопользование
  13. 12.2. Экологические требования к объектам железнодорожного транспорта - Экология и природопользование
  14. 12.3. Экологические требования к объектам автомобильного и городского транспорта - Экология и природопользование
  15. 13.3. Мировой океан - Экология и природопользование
  16. 13.4. Атмосфера - Экология и природопользование
  17. 15.1. Характеристика закономерностей воспитания - Педагогика
  18. § 16. Экодеструкция основных сфер жизни - Валеология
  19. § 2. Атмосфера и здоровье человека - Валеология
  20. Культура и цивилизация - Культурология

Другие научные источники направления Экология и природопользование: