Введение к работе
/
Актуальность темы. Воздушные суда (ВС) гражданской и военной авиации оказывают отрицательное воздействие на экологическую обстановку аэродромных и приаэродромных территорий. Результатом воздействия авиации на окружающую среду является загрязнение атмосферы продуктами сгорания авиационного, автомобильного и других видов топлива, загрязнение почв и подземных вод горючесмазочными материалами (аварийные сливы топлива с самолетов, проливы во время заправки и пр.), шумовое загрязнение и ряд других факторов.
В результате работы силовых установок воздушных судов и обслуживающих их средств наземного обеспечения полётов (СНОП) создаются неблагоприятные условия на стартовом участке взлетно-посадочной полосы и технической позиции. Эмиссия вредных газообразных веществ самолетных двигателей особенно велика на холостом режиме работы и во время руления (малый газ) при выходе на старт, посадке и последующем рулении воздушного судна к месту послеполетного обслуживания. Выброс вредных веществ происходит на ограниченной площадке обслуживания (время движения самолета по летному полю почти в 4 раза превышает время взлета, набора высоты и посадки). Средства аэродромно-технического обеспечения полетов (САТОП), использующие в качестве силовых установок привода спецоборудования дизельные и карбюраторные двигатели, в процессе работы на технической позиции создают концентрации продуктов сгорания автомобильного топлива значительно превышающие предельно допустимые.
В процессе подготовки воздушного судна к полету участвует аэродромный кондиционер (АК), подающий воздух, забираемый непосредственно с площадки, в салон (кабину) и пододежное пространство высотного снаряжения летчика. Воздушная система АК оснащена фильтрами третьего класса для очистки воздуха от пыли и не способна эффективно очищать воздух от вредных веществ.
Таким образом, вопросы пространственного формирования и определения уровня загрязнения приземного слоя атмосферы на технической позиции обслуживания воздушного судна и обеспечения самолета чистым воздухом представляются актуальными.
Вопросы мониторинга и моделирования загряз? еід^пщ^нд^ОлЩ^я^тмо-
БИБЛИОТЕКА {
СПетербургуу^ j 09 Щ **Н% %
2 сферы различными видами транспорта освещены в работах Аксенова И.Я., Безуглой Э.Ю., Васильева В.П., Евгеньева И. Е., Жестовского, Ю. Н., Квитка Е.В., Козлова, Ю.С., Святкина И.А., Луканина В.Н. и др.
Цель работы: разработка математической модели пространственного формирования загрязнения приземного слоя атмосферы на технической позиции во время аэродромно-технического обеспечения полётов и положений по обеспечению воздушного судна чистым воздухом, подаваемым в салон (кабину) аэродромным кондиционером.
Задачи исследований включают:
1. Разработка эмпирических зависимостей на основе математического моделиро
вания для расчёта загрязнения воздуха от работающих двигателей самолетов и
средств аэродромно-технического обеспечения полетов;
2. Проведение натурных экспериментов по определению полей концентрации
вредных веществ, разработка алгоритма и методики расчета загрязнения приземно
го слоя атмосферы на технической позиции обслуживания воздушного судна во
время проведения полётов;
3. Разработка концепции по очистке наружного воздуха, подаваемого аэродромным
кондиционером;
Научная новизна работы:
1. Разработана математическая модель загрязнения приземного слоя атмосферы на
технической позиции обслуживания воздушного судна во время аэродромно-техничесоко обеспечения полётов, учитывающая диффузионное рассеивание продуктов сгорания авиационного и автомобильного топлива и нестационарность источника.
-
На основе развития трёхмерной нестационарной теории диффузионного рассеивания решена задача с введением функции Грина для мгновенного источника при граничных условиях третьего рода, учитывающая взаимное воздействие источников загрязняющих веществ, что позволяет с высокой точностью определять поля концентраций вредных веществ.
-
Получена инженерная методика для расчета эмиссии продуктов сгорания топлива, отличающаяся применимостью к различным режимам работы средств аэродромно-технического обеспечения во время обеспечения полетов и климатическим условиям.
4. На основе математической модели разработан алгоритм расчета полей концентраций вредных веществ на площадке обслуживания воздушного судна.
На защиту выносятся:
математическая модель комплексной оценки загрязнения приземного слоя атмосферы на технической позиции обслуживания воздушного судна;
зависимости для расчета выбросов вредных газообразных веществ в атмосферу при эксплуатации средств наземного обеспечения полетов;
алгоритм расчета поля концентрации вредных веществ на площадке обслуживания воздушного судна;
комплекс мероприятий по снижению эмиссии вредных веществ от средств аэро-дромно-технического обеспечения полетов в процессе обслуживания воздушного судна и по обеспечению воздушного судна чистым воздухом, подаваемым в салон (кабину) аэродромным кондиционером.
Достоверность исследований, научных положений и выводов подтверждена использованием закономерностей, фундаментальных законов термодинамики, применением апробированных способов физических и натурных исследований. Для решения полученных систем уравнений применялись численные методы, хорошо зарекомендовавшие себя при решении задач подобного класса.
Практическое значение:
разработана инженерная методика расчета полей концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы во время аэродромно-технического обеспечения полетов с применением ЭВМ;
разработана методика расчета выбросов вредных газообразных веществ в атмосферу при эксплуатации средств наземного обеспечения полетов;
разработан комплекс мероприятий технического решения задачи по обеспечению салона (кабины) воздушного судна чистым воздухом аэродромным кондиционером и по снижению вредного воздействия средств наземного обеспечения полетов.
Методика расчета концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы на технической позиции обслуживания воздушных судов принята к проект-
4 ной деятельности ООО «Экологические проекты центрально-черноземного региона», используется при разработке учётно-отчётной документации в авиационно-технической базе г. Воронеж, войсковая часть 23326.
Работа выполнялась в рамках совместной научно-исследовательской работы Воронежского Военного авиационного инженерного института и инженерно-аэродромной службы ВВС РФ «Исследование процессов воздухообмена помещений объектов авиационно-технических частей», per. № 40104 шифр «Вентиляция».
Отдельные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Экология», «Техническая эксплуатация машин для ремонта и содержания аэродромов».
Апробация работы. Основные разделы диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (2000...2002 гг.) и ВВАИИ; на всероссийской научно-практической конференции «Аэрозоли в промышленности и атмосфере» г. Пенза, 2001 г. и международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» г. Пенза, 2002 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, общим объемом 373 страницы. Личный вклад автора составляет 74 страницы. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в [1, 13]-классификация загрязняющих веществ; в [2]-математическая модель загрязнения приземного слоя атмосферы; в [3]-дана классификация современных устройств нейтрализации продуктов сгорания автомобильного топлива; в [4]-приведен механизм образования вредных веществ в двигателях; в [12]-техническое решение задачи по снижению воздействия продуктов сгорания топлива на аэродромах; в [10, 11]-изложены способы высокой эффективной очистки воздуха в аэродромных кондиционерах; в [14]-разработка методики расчета выбросов загрязняющих веществ при эксплуатации средств наземного обеспечения полетов.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти
5 глав, основных' выводов, списка литературы и приложений. Объём диссертации составляет 166 страниц, в том числе 146 страниц основного машинописного текста, 23 таблицы, 35 рисунков, список литературы из 159 наименований и 7 приложений.
