Введение к работе
Актуальность. Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предполагают повсеместное и экологически обоснованное применение современных химических препаратов и удобрений. Стоимость и эффективность этих препаратов требуют строгого дозирования и высоких технологий внесения с учетом ограничений, направленных на защиту окружающей среды (ОС). Это является основными предпосылками инноваций в области применения авиационно-химических работ в сельском и лесном хозяйствах и возникновения комплекса антропогенных (техногенных) воздействий на окружающую среду и здоровье человека.
Тема диссертационной работы непосредственно связана: - с планом госбюджетных научно-исследовательских работ и целевой федеральной программой, проводимых Оренбургским Государственным университетом на кафедре «Экологии и природопользования» ( № гос. Регистрации 019600057000 и 01960011341 ), Институтом Инноваций ОГУ ( № гос. Регистрации 01960011340); - с научно-технической программой Министерства оборонной промышленности (Постановления Правительства РФ № 878 от 17.11.1992 г. и № 15/16 от 28.12.1996 г.) на производственном объединении «Стрела»; - с программой 054.05 Департамента воздушного транспорта «Определение потребности в авиаработах с расширением сферы применения авиатехники» на Государственном унитарном авиапредприятии «Оренбургские авиалинии»; - с программой Межпарламентской ассамблеи государств-участников СНГ, разд. 2 «О природоохранной инноватике».
Цель исследований состоит в разработке концепции, принципов и методов минимизация нецелевого воздействия химических веществ (химикатов) и минеральных удобрений на компоненты окружающей среды при проведении специальных авиационных работ.
Объект исследований - компоненты окружающей среды при выполнении авиационно-химических работ (АХР) с использованием самолетов (СХС), вертолетов (СХВ) и мотодельтапланов (МДП).
Задачи исследований: . ..
-
Обобщение предыдущих исследований по охране ОС при проведении АХР. Анализ подходов к предупреждению неблагоприятных эффектов действия химикатов.
-
Разработка концепции и целевой схемы исследования нецелевого внесения.
-
Создание банков данных по:
объектам и субъектам ОС; средствам воздействия (химикатов);
сельскохозяйственным авиационно-химическим работам (объектам воздействия); средствам доставки.
-
Схематизация взаимодействия и взаимовлияния подсистем АСС и окружающей среды, разработка модели функционирования.
-
Создание алгоритмов параметрического анализа, технико-экономической оценки эффективности инноваций и защитных природоохранных мероприятий.
-
Определение экологической надежности АСС, анализ вариантов, синтез структуры и размерности парка ВС, средств воздействия, перспектив инновационных процессов.
-
Формирование требований по недопущению ущерба ОС к сельскохозяйственному оборудованию и к эксплуатационным характеристикам ВС.
Методы исследований. В работе использован системный подход, основанный на комплексном использовании моделей и результатов экологического мониторинга, многофакторного анализа, исследования операций и общей теории систем, методов декомпозиции задач большой размерности, релаксации ограничений, математического программирования. Использовались методы стендовых и летных (натурных) испытаний.
Научная новизна.
-
Разработан комплекс операционных и параметрических моделей и алгоритмов по определению экологической надежности основных операций и недопущения ущерба окружающей среде авиационной специализированной системой для сельскохозяйственных авиационно-химических работ.
-
Определены зоны рационального применения авиационных средств с минимизацией нецелевого воздействия химикатов на человека, животный мир и компоненты ОС.
-
Разработана программа инноваций в организации и технологии АХР.
-
Выявлены и проанализированы ограничения по природоохранной, технической, организационной, технологической и экономической целесообразности проведения АХР.
Практическая значимость.
-
Результаты работы позволили обосновать потребность в сельскохозяйственных авиаработах в зонах рационального применения химикатов.
-
Методики, разработанные в работе, использованы организациями: - опытно-конструкторскими бюро по новой сельскохозяйственной авиационной технике; - отделами ПАНХ региональных управлений гражданской авиации; - областными государственными комитетами по охране окружающей среды; - областными центрами санэпиднадзора; -станциями зашиты растений; - областными Управлениями сельского хозяйства; - руководителями хозяйств, экологами, специалистами и учеными смежных областей.
-
Благодаря гибкости и универсальности, разработанные модели могут быть применены при выборе состава и некоторых параметров технических мобильных объектов другого класса, которые оказывают воздействие на компоненты окружающей среды.
-
Формулы и методики расчета используются в практике определения экологической надежности технологических решений по внесению химических препаратов в сельском и лесном хозяйствах.
-
Доказана перспективность и безопасность для окружающей среды авиационной обработки посевов и внедрения новых видов АХР.
Достоверность результатов. Двухуровневая критериальная оценка позволяет проанализировать большее число вариантов с использованием апробированных методов исследования. Учет верхних пределов погрешности исключает потери зон возможных опти-мумов. Расчетные показатели эффективности с учетом затрат на недопущение ущерба при анализе сравниваются с отчетно-статистическими данными эксплуатации систем-аналогов на АХР. Использовались апробированные методы обработки данных эксперимента.
Реализация результатов работы. Материалы исследований реализованы при проведении сравнительного анализа и определении параметрических условий конкурентоспособности новой техники в зонах экологической надежности с учетом минимального воздействия на окружающую среду. Изданы методические указания, проведены семинары и специальные занятия для специалистов, выполнены серии плакатов, разработаны новые технологические и технические требования.
Основные положения работы использовались в экспериментальных исследованиях по программе «Томок» в 1979...86 годах совместно с ОКБ им. O.K. Антонова и ОКБ «Ка-мов» (темы III /79 и 5/84), в которых автор принимал участие, будучи командиром 356-го летного отряда ПАНХ и заместителем командира ОАО по летной работе. Результаты диссертационной работы также нашли отражение в учебном процессе Оренбургского Государственного университета.
Основные положения, выносимые на зашиту:
-
Концепция оптимизации параметров авиационной специализированной системы с минимизацией нецелевого воздействия хдмихатов на человека, животный мир и компоненты окружающей среды при проведении АХР.
-
Комплекс структурных, функциональных и параметрических моделей по определению экологической надежности основных операций.
-
Методика формирования оптимального парка ВС по зонам рационального применения химикатов (зоны специализации).
-
Программа инновационных решений в организации и технологии АХР по экологической целесообразности.
Апробация работы. Основные положения, материалы и результаты работы докладывались и обсуждались: - на ежегодных Международных научно-технических конференциях «Концепции развития и высокие технологии произв. и рем. трансп. средств в услов постиндустр. эконом.» (г. Оренбург, 1995...97 годы); - на Ученых советах и семинарам Оренбургского Государственного университета (1996...97 годы); - на НТС областной стан
ции защиты растений, отдела ПАНХ Оренбургского объединенного авиаотряда, главного упраштения сельского хозяйства Администрации Оренбургской области ( 1993...96 годы );
в отделе 011 «Перспективная авиационная техника» ГосНИИГА (г. Москва), Московский зональной лаборатории ВНИИПАНХ, лаборатории «Вертолетный транспорт» УзНПО «Кибернетика» (г.Ташкент), Ухтомском вертолетном заводе им. Н.И. Камова (1989...93 годы); - на ПО «Стрела» с участием главного конструктора ОКБ им. Камова (1995...97 годы);
на Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы в образов., науке и эконом. России на пороге XXI века», на Российской научно-практической конференции "Оптимизация природопользования и охрана окружающей среды Южно-Уральского региона" (г. Оренбург. 1998 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано двенадцать работ, в том числе раздел в монографии, отчеты по НИР, депонированные во ВНТИЦ, статьи в центральных изданиях, тезисы в материалах конференций, методические указания и информационные листки Оренбургского ЦНТИ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и выводов и занимает 153 страницы машинописного текста. Содержание иллюстрировано 72 рисунками и 46 таблицами. 11 приложений к диссертации оформлены на 70 страницах. Список литературы - 200 наименований.