Авиация и ракетоносители

Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и самолеты (кроме пропеллерных), на которые стоят ДВС используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТРУ) содержат такие токсичные компоненты, как CO, NO, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Исследование состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах "Боинг-747", показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл. 4.З.).

Таблица 4.3 Содержание токсичных веществ в продуктах сгорания

Число оборотов двигателя

Содержание, г / кг. топлива

СО

NO

C n H m

0.56 п *

87.9

0.7

9.8

0.83 п

2.3

1.5

0.3

0.90 п

-

4.4

-

n - номинальное число оборотов двигателя

Как следует из таблицы 4.3, высокие концентрации CO и C n H m характерные для ГТРУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку) .Вмист оксидов азота NOx (NO, N0 2, N 2 0 5) существенно возрастает при работе на режимах, близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим). Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТРУ неуклонно растет (табл .. 4.4), что обусловлено повышением расхода топлива до 20 -30 т. / Ч. и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).

Таблица 4.4 Суммарный выброс токсичных веществ самолетами

Года

+1975

1985

1990

Самолеты, шт.

5 629

6 028

6721

Суммарное топливо, млн. Т. / Год.

45,5

97

142

Выбросы NOx, млн. Т. / Год.

0,287

0,548

0,832

Наибольшее влияние на условия жизни выбросы ГТРУ делают в аэропортах и зонах, примыкающих к опытных станций. Опытные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТРУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода - 55%, оксиды азота - 77%, углеводороды - 93%, Аэрозоль - 97% остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС. Загрязнения воздушной среды транспортом с ракетными подвижными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а также при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из С0 2, NOx, OH и др. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются Н 2 0, С0 2, НС1, CO, NO, Cl, а также твердые частицы А1 2 0 3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм) .В двигателях космического корабля " Шаттл "сжигается как жидкое, так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы (табл. 4.5), но в основном в тропосферу.

В условиях запуска в пусковой системе образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени работы установки на стартовой площадке (обычно 20 с.) И в приземном слое. После запуска высокотемпературная облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30-60 км. Она может рассеяться, но может стать и причиной кислотных дождей.

При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли.

Таблица 4.5 Проникновение продуктов сгорания топлива космического корабля "Шаттл" в разные слои атмосферы Земли

Атмосферное

слой

Высота,

KM

Продукты сгорания, кг

НСИ

СИ

NO

CO

С02

Н20 (пар)

А120,

Приземный

слой

0-0,5

24666

2741

11697

131

55075

46674

39284

Тропосфера

0,5-13

78517

+9657

+4618

839

172570

152677

26385

Стратосфера

13-50

59732

11727

239

+2189

147684

146393

110304

Нижняя мезосфера

50-67

0

0

0

0

0

15542

0

Мезосфера-термосфера

67

0

0

0

0

0

119045

0

Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и позднее в России сделано более 1800 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI веке для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т. / С.

Согласно ГОСТу 17.2.1.01-76 выбросы в атмосферу классифицируют:

1) по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это - газообразные и парообразных (S0 2, CO, NO x углеводороды и др.);

жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов); твердые (свинец и его соединения, органический и неорганический пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

2) по массовому выбросу, выделяют шесть групп, т. / Сут .:

1) менее 0,01;

2) более 0,01- 0,1;

3) более 0,1 - 1,0;

4) более 1,0-10;

5) более 10-100;

6) более 100.

В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях хозяйства, существенно вырос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако, на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >