Содержание к диссертации
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 12
Показатели, характеризующие загрязнение атмосферы 12
Экологическое воздействие воздушного транспорта на 18 окружающую среду
Классификация и состав газообразных выбросов от 22 газотурбинных двигательных установок и турбовинтовых двигателей летательных аппаратов
Определение категорий источников выбросов и степени 26 энергетического воздействия объекта на окружающую среду
Акустическое воздействие воздушных судов на персонал 27 аэродромов и жителей приаэродромных территорий
Воздействие средств аэродромно-технического обеспечения 29 полетов на окружающую среду
Классификация и состав газообразных выбросов от 35 авиационных и автомобильных двигателей
Показатель условной токсичности отработавших газов 39
Недостатки существующей методики оценки загрязнения 42 окружающей среды в районе аэропорта
Теория определения уровней загрязнения окружающей 47 среды приаэродромных территорий летательными аппаратами
2. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДСТВ НАЗЕМНОГО 56 ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЁТОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
2.1 Образование вредных газообразных веществ в двигателях с 56 искровым зажиганием
Образование вредных газообразных веществ и сажи в 59 дизельных двигателях
Воздействие продуктов сгорания топлива на человека 63
Классификация и анализ методов оценки негативного 67 воздействия средств наземного обеспечения полётов на окружающую среду
Методика расчета выбросов вредных газообразных веществ 74 в атмосферу при эксплуатации средств наземного обеспечения полетов
МОДЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ВОЗДУШНОЙ 80 СРЕДЫ ПРИАЭРОДРОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Формирование уровня концентраций загрязняющих веществ 82 на выходе из газотурбинной двигательной установки
Диффузионная модель рассеивания легких загрязняющих 97 веществ
МОДЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ В ЗОНЕ 106 ОБСЛУЖИВАНИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА
і Моделирование процесса загрязнения воздуха средствами 106 наземного обеспечения полётов без учета работы воздушных судов в цикле «взлёт - посадка»
2 Комплексная оценка загрязнения приземного слоя НО атмосферы на площадке обслуживания и взлетно-посадочной полосе
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ' ИССЛЕДОВАНИЯ 122
ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
ПРИАЭРОДРОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ГАЗООБРАЗНЫМИ ВЫБРОСАМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Цель и программа экспериментальных работ 122
Планирование экспериментальных исследований 124
Методика экспериментов 128
Методика обработки опытных данных 131
Анализ результатов опыта по определению загрязнения 135 приаэродромных территорий
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 152
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ
ВОЗДУШНЫМИ. СУДАМИ И СРЕДСТВАМИ
АЭРОДРОМНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Цель и программа проводимых экспериментов 152
Обработка опытных данных 167
Результаты опытов по определению загрязнения приземного 171 слоя атмосферы на технической позиции
Формирование уровня загрязнения приземного слоя 183 атмосферы на технической позиции
Методика прогнозирования состояния приземного слоя 185 атмосферы на технической позиции во время аэродромно-технического обеспечения полетов
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 190 ИССЛЕДОВАНИИЙ
Методика прогнозирования состояния приземного слоя 190 атмосферы на технической позиции во время аэродромно-технического обеспечения полётов
Уменьшение эмиссии вредных веществ в продуктах 195 сгорания автомобильного топлива
Снижение числа средств аэродромно-технического 205 обеспечения полётов на автомобильном шасси
4 Мероприятия по обеспечению воздушного судна чистым 206 атмосферным воздухом
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 213 ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА И МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИАЭРОДРОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Методика прогнозирования формирования уровня 213 загрязнения воздушной среды от летательных аппаратов
Развитие методики прогнозных оценок уровня загрязнения 220 приаэродромных территорий газообразными выбросами воздушных судов
Алгоритм оценки уровней загрязнения приаэродромных 222 территорий газообразными веществами
Методика оценки шума в зоне влияния аэродромов 224
Разработка мероприятий по снижению шумов от 226 летательных аппаратов в цикле "взлет-посадка"
Мероприятия по регулированию газовых выбросов в цикле 230 "взлет-посадка" при неблагоприятных метеорологических условиях
Мониторинг окружающей среды приаэродромных 233 территорий
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 242
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 245
ПРИЛОЖЕНИЯ 269
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Сокращения: ГТДУ - газотурбинная двигательная установка; РД
- ракетные двигатели; ДВС - двигатели внутреннего сгорания;
ПДВ - предельно-допустимый выброс; ПДК - предельно-
допустимая концентрация; ПДУ - предельно-допустимый уровень;
ВС - воздушные суда; ЛА - летательные аппараты; ГТД -
газотурбинный двигатель; ТРД - турбореактивный двигатель; ТВД
- турбовинтовой двигатель.
Обозначения: п - число боротов двигателя, об/мин; q - расчетная концентрация, %; Н - высота, м; D - диаметр, м; С - концентрация, мг/м3; Ei - индекс эмиссии; L - длина, м; Р - давление, Па; р -плотность, кг/м ; V - объем, м ; t - время, с; W - скорость, м/с; а -угол, ; J - плотность потока, мг/м*с; D - коэффициент диффузии, м2/с.
\ I
Введение к работе
Актуальность темы. Летательные аппараты являются мощным источником загрязнения воздушной среды газообразными веществами и в местах сосредоточения на аэродромах и стартовых площадках сравнимым по мощности выбросов с работой крупных промышленных предприятий. По сравнению с загрязнением, вносимым в окружающую среду наземным транспортом, доля от двигателей воздушных судов невысока, однако удельные выбросы, приведенные к одному летательному аппарату, на порядки выше нежели от двигателей внутреннего сгорания. Решению вопросов загрязнения атмосферы двигателями летательных аппаратов посвящены работы Борисова Н. И., Жестовского Ю. Н., Иванова В. И., Цунко Н. И.
Мониторинг окружающей среды приаэродромных территорий требует значительных затрат, поэтому прогнозирование загрязнения воздушной среды двигателями летательных аппаратов на основе аналитических зависимостей является актуальной задачей. Кроме того, до настоящего времени не решена проблема акустического воздействия воздушных судов на персонал аэродромов и население приаэродромных территорий.
Целью настоящей работы является моделирование и прогнозирование пространственного загрязнения окружающей воздушной среды приаэродромных территорий газообразными выбросами от двигателей воздушного транспорта, разработка и обоснование математической модели пространственного формирования загрязнения приземного слоя атмосферы на технической позиции обслуживания воздушного судна, создание методики расчета выбросов загрязняющих веществ от средств наземного обеспечения полетов
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
ф задачи:
- создать математическую модель пространственного загрязнения
атмосферы приаэродромных территорий газообразными и твердыми
выбросами от двигателей воздушных судов и автомобильных двигателей на
ограниченном участке (технической позиции обслуживания воздушного
судна);
- разработать методику экспериментальных исследований уровня
загрязнения окружающей среды приаэродромных территории;
- установить новые эмпирические зависимости для расчета загрязнения
воздуха от работающих двигателей самолетов и средств аэродромно-
технического обеспечения полетов с учетом их количества,
месторасположения и погодно-климатических условий;
проверить адекватность математической модели реальным условиям заг-рязнения воздушного пространства и в зоне обслуживания воздушного судна средствами наземного обеспечения полетов (СНОП);
выработать методику прогнозирования загрязнения воздушной среды от двигателей воздушных судов;
разработать мероприятия по снижению вредного воздействия газообразных выбросов и генерируемого шума от летательных аппаратов на окружающую среду приаэродромных территорий;
- разработка методики расчета по определению уровня загрязнения
ф приземного слоя атмосферы на технической позиции обслуживания
воздушного судна;
- выработать предложения по осуществлению экологического
мониторинга окружающей воздушной среды приаэродромных территорий,
- разработка предложений по обеспечению воздушного судна воздухом,
aj из аэродромного кондиционера, очищенным от продуктов сгорания
авиационного и автомобильного топлива;
- обоснование мероприятий по нормализации состояния приземного слоя
Ш атмосферы на технической позиции во время проведения полетов.
Научная новизна:
, Разработка научно-методической основы прогноза пространственного загрязнения воздушной среды аэродромов и методология экспериментального определения концентрации вредных веществ при аэродромно-техническом обеспечении полетов для этих целей решены следующие взаимосвязанные задачи:
1. Разработана математическая модель прогнозирования загрязнения
^ воздушной среды аэродромов, отличающаяся от применяемых
использованием при расчете фактора рассеивания вредных веществ, выбрасываемых двигателями воздушных судов и впервые предложены зависимости для определения категории источников выбросов и оценки степени воздействия двигателей воздушных судов на загрязнение , атмосферного воздуха.
Разработан алгоритм расчетов требуемого расхода воздуха в режиме "взлет-посадка" воздушных судов, снижающего концентрации загрязняющих веществ до уровня предельно допустимых концентраций.
Предложены новые эмпирические зависимости, характеризующие динамику распространения вредных газообразных веществ во время работы средств наземного обеспечения полетов и предложены алгоритм и методика расчета поля концентрации вредных веществ на площадке обслуживания воздушного судна;
Разработаны положения по защите приземного слоя атмосферы в зонах обслуживания воздушных судов во время аэродромно-технического обеспечения полетов от продуктов сгорания топлива и обеспечению воздушного судна чистым воздухом, поступающим из аэродромного
^ кондиционера.
На защиту выносятся указанные выше положения, составляющие
научную новизну.
Достоверность результатов. Определена использованием
закономерностей, фундаментальных законов термодинамики, применением
$ аппробированных методов измерений. Для решения полученных систем
уравнений применялись численные методы, достаточно хорошо
ч$ зарекомендовавшие себя при решении задач подобного класса.
Адекватность математической модели подтверждается сходимостью с результатами экспериментальных исследований и работ других авторов. Практическое значение и реализация результатов исследований: * - предложена методика расчета концентраций загрязняющих веществ над приаэродромными территориями в цикле "взлет-посадка" воздушных судов и определения категории источников выбросов;
разработана программа расчета на ЭВМ полей концентраций и требуемого расхода воздуха для снижения концентраций загрязняющих веществ до уровня ПДК;
предложена методика для оценки степени воздействия двигателей воздушных судов на загрязнение атмосферного воздуха;
- предложены мероприятия для снижения вредного воздействия
двигателей летательных аппаратов на акустическую воздушную среду
приаэродромных территорий; ' щ
- разработаны рекомендации по размещению и количеству постов
контроля за состоянием окружающей среды на приаэродромных территориях.
Апробация результатов исследований проводилась на VI
Международной научно-практической конференции, Воронеж, ВГАСУ. 2003, Всероссийской научно-технической конференции «300 лет военному
^ образованию России», Воронеж, ВВАИИ, 2001. Всероссийском постоянно
действующем научно-технического семинаре «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (г.Пенза), 45, 46 научно-технических конференциях ВВАИИ в 2001-2002., в НИР 250002 «Безопасность -2», 250104 «Безопасность-3» и «Контроль» (на специальную
т тему)
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 научных работ ( из них 3 монографии «Экологический мониторинг приземного слоя атмосферы (на примере г.Воронежа)», «Экология техносферьі>іи «Проблемы загрязнения приземного слоя атмосферы в зоне обслуживания воздушного судна») 2 учебных пособия («Аэродромно-техническое обеспечение безопасности полетов», часть 2 и «Аэродромно-техническое обеспечение безопасности полетов», часть 3).
Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в сборе и обработке фондовых материалов геоэкологического характера. Участвовал в проведении замеров на аэродромах авиации , проводившихся на базе кафедры криогенных машин и установок Воронежского военного авиационного инженерного института.
Обработка исходного материала проводилась как при самостоятельных расчетах, так и на основе базы электронных таблиц Microsoft Excel 97 и программ Klass, Digger Gold.
Весь представляемый фактический материал обработан и представлен в виде текста и графического приложения
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, выводов, списка использованных источников из 276 наименований и содержит 283 страниц машинописного текста, 40 рисунков, 43 таблицы.
" VJ
