Екологія – Васюкова Г. Т. – 4.4.3. Авіація і ракетоносії

Застосування газотурбінних рухових установок в авіації і ракетобудуванні воістину величезне. Усі ракетоносії і літаки (крім пропелерних), на які коштують ДВЗ використовують тягу цих установок. Вихлопні гази газотурбінних рухових установок (ГТРУ) містять такі токсичні компоненти, як CO, NO, вуглеводні, сажу, альдегіди й ін.

Дослідження складу продуктів згоряння двигунів, установлених на літаках “Боїнг-747”, показали, що вміст токсичних складових у продуктах згоряння істотно залежить від режиму роботи двигуна (табл. 4.З.).

Таблиця 4.3 Вміст токсичних речовин у продуктах згоряння

Число обертів двигуна

Вміст, г./кг. палива

СО

NO

CNHM

0.56 п*

87.9

0.7

9.8

0.83 п

2.3

1.5

0.3

0.90 п

4.4

N – номінальне число обертів двигуна

Як випливає з таблиці 4.3, високі концентрації CO і CNHM характерні для ГТРУ на знижених режимах (холостий хід, рулювання, наближення до аеропорту, захід на посадку).Вміст оксидів азоту NOx (NO, N02, N205) істотно зростає при роботі на режимах, близьких до номінального (зліт, набір висоти, польотний режим). Сумарний викид токсичних речовин літаками з ГТРУ невпинно росте (табл.. 4.4), що зумовлено підвищенням витрати палива до 20 -30 т./год. і неухильним ростом числа експлуатованих літаків (дані США).

Таблиця 4.4 Сумарний викид токсичних речовин літаками

Роки

1975

1985

1990

Літаки, шт.

5629

6028

6721

Сумарне паливо, млн. т. / рік.

45,5

97

142

Викиди NOx, млн. т. / рік.

0,287

0,548

0,832

Найбільший вплив на умови життя викиди ГТРУ роблять в аеропортах і зонах, що примикають до дослідних станцій. Дослідні дані по викидах шкідливих речовин в аеропортах показують, що надходження від ГТРУ в приземний шар атмосфери складають:

Оксиди вуглецю – 55%, Оксиди азоту – 77%, Вуглеводні – 93%, Аерозоль – 97% інші викиди виділяють наземні транспортні засоби з ДВЗ. Забруднення повітряного середовища транспортом з ракетними рухомими установками відбувається головним чином при їхній роботі перед стартом, при зльоті і посадці, при наземних випробуваннях у процесі їхнього виробництва і після ремонту, при збереженні і транспортуванні палива, а також при заправленні паливом літальних апаратів. Робота рідинного ракетного двигуна супроводжується викидом продуктів повного і неповного згоряння палива, що складаються з С02, NOx, OH і ін. При згорянні твердого палива з камери згоряння викидаються Н20, С02, НС1, CO, NO, СІ, а також тверді частки А1203 із середнім розміром 0,1 мкм (іноді до 10 мкм).У двигунах космічного корабля “Шатл” спалюється як рідке, так і тверде паливо. Продукти згоряння палива у міру віддалення корабля від Землі проникають у різні шари атмосфери (табл. 4.5), але здебільшого в тропосферу.

В умовах запуску в пусковій системі утворюється хмара продуктів згоряння, водяної пари від системи шумоглушіння, піску і пилу. Обсяг продуктів згоряння можна визначити за часом роботи установки на стартовому майданчику (звичайно 20 с.) і у приземному шарі. Після запуску високотемпературна хмара піднімається на висоту до 3 км і переміщується під дією вітру на відстань 30-60 км. Вона може розсіятися, але може стати і причиною кислотних дощів.

При старті і поверненні на Землю Ракетні двигуни несприятливо впливають не тільки на приземний шар атмосфери, але і на космічний простір, руйнуючи озоновий шар Землі.

Таблиця 4.5 Проникнення продуктів згоряння палива космічного корабля “Шатл” у різні шари атмосфери Землі

Атмосферний

Шар

Висота,

KM

Продукти згоряння, кг

НСІ

СІ

NO

CO

С02

Н20 (пар)

А120,

Приземний

Шар

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

Нижня мезосфера

50-67

0

0

0

0

0

15542

0

Мезосфера-термосфера

67

0

0

0

0

0

119045

0

Масштаби руйнування озонового шару визначаються числом запусків ракетних систем і інтенсивністю польотів надзвукових літаків. За 40 років існування космонавтики в СРСР і пізніше в Росії зроблено понад 1800 запусків ракет-носіїв. За прогнозами фірми Aerospace у XXI сторіччі для транспортування вантажів на орбіту буде здійснюватися до 10 запусків ракет у добу, при цьому викид продуктів згоряння кожної ракети буде перевищувати 1,5 т./с.

Відповідно до Держстандарту 17.2.1.01-76 викиди в атмосферу класифікують:

1 )по агрегатному стану шкідливих речовин у викидах, це – газоподібні і пароподібні (S02, CO, NOX вуглеводні й ін.);

Рідкі (кислоти, луги, органічні сполуки, розчини солей і рідких металів); тверді (свинець і його сполуки, органічний і неорганічний пил, сажа, смолисті речовини й ін.);

2) по масовому викиду, виділяють шість груп, т./доб.:

1) менш 0,01;

2) понад 0,01- 0,1;

3) понад 0,1 – 1,0;

4) понад 1,0-10;

5) понад 10-100;

6) понад 100.

У зв’язку з розвитком авіації і ракетної техніки, а також інтенсивним використанням авіаційних і ракетних двигунів в інших галузях господарства, істотно зріс їхній загальний викид шкідливих домішок в атмосферу. Однак, на долю цих двигунів приходиться поки не більш 5% токсичних речовин, що надходять в атмосферу від транспортних засобів усіх типів.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)

Екологія – Васюкова Г. Т. – 4.4.3. Авіація і ракетоносії