CC BY
97
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
УДК 621.452.322.034
ПУТИ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЭМИССИИ ГТД
А. А. Калашников, А. Г. Кучкин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Для защиты окружающей среды Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) ужесточаются ограничения на эмиссию вредных веществ от авиационных двигателей. Проводится анализ возможных путей снижения уровня эмиссии и методы их достижения.
Ключевые слова: эмиссия, распылитель, авиационный газотурбинный двигатель, пневматические форсунки.
WAYS TO REDUCE EMISSIONS TURBINE ENGINES
A. A. Kalashnikov, A. G. Kuchkin
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
To protect the environment of the International Civil Aviation Organization (ICAO ) tougher restrictions on emissions of pollutants from aircraft engines. The article analyzes the possible ways of reducing emissions and the methods to achieve them .
Keywords : emission , sprayer, aircraft gas turbine engines , pneumatic nozzles .
Ухудшение экологического состояния окружающей среды и ужесточение норм на вредные выбросы требуют разработки путей по совершенствованию газотурбинных двигателей, направленных на снижение эмиссии. Основное внимание здесь уделяется снижению в продуктах сгорания оксидов азота (NOx), монооксида углерода (СО), несгоревших углеводородов (HC).
Для авиационных ГТД выбросы вредных веществ (ВВ) нормируются в виде параметра эмиссии, равного общей массе ВВ в течение стандартного цикла «взлет-посадка», отнесенного к взлетной тяге. Благодаря такому подходу к нормированию этот параметр пропорционален индексу эмиссии, т. е. отражает качество рабочего процесса камеры сгорания (КС) - с одной стороны, а также совершенство как двигателя, так и самолета - с другой [1].
В связи с вышеизложенным задача данного исследования сформулирована следующим образом: поиск метода снижения уровня эмиссии ГТД. Эта задача с каждым годом становится все актуальнее. На рисунке представлены параметры эмиссии вредных веществ для двигателей в сравнении с нормами ИКАО за 2004 и 2008 годы [2]. По данному рисунку видно, что нормы на выбросы становятся все ниже, а уровень эмиссии остается неизменным.
Рассмотрены два пути решения данной проблемы: изменение состава авиационного топлива и совершенствование процесса смесеобразования. Несомненно каждый из них приводит к снижению выброса ВВ, но наиболее эффективный является метод совершенствования процесса смесеобразования, который заключается в применение пневматический форсунок, как способа распыливания топлива.
• Главной особенностью таких форсунок является то, что мелкость капель распыленного топлива, обеспечиваемая данным устройством, достигает 20-40 мкм уже на режиме малого газа, что позволяет достичь минимальных значений выбросов вредных веществ [3-4].
• При применении пневматических форсунок снижается нагрузка на топливный насос регулятор. Обусловлено это тем, что дробление жидкости происходит за счет совместной работы давления топлива и воздуха [5]. За счет обеспечения необходимого расхода топлива и воздуха с увеличением
Секция «Промышленная безопасность »
или снижением давления последнего, происходит образование качественной топливовоздушной смеси что на режиме малого газа, что на крейсерском.
Характерным уровень ■ Норма 2004 г. Норма 2008 г.
Параметры эмиссии вредных веществ для двигателей в сравнении с нормами ИКАО
Таким образом, совершив переход на пневматические форсунки, как способ распыла топлива мы обеспечиваем снижение уровня эмиссии по основным показателям, которые нормируются ИКАО, такие как оксид азота (NOx), монооксид углерода (СО) и несгоревшие углеводороды (HC).
Библиографические ссылки
1. Калашников А. А., Никитевич Н. В., Турчанов А. М. Расчет эмиссии авиационных двигателей // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Т. 1. 2014. С. 219-220.
2. Electronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: http://www.pmz.ru/pr/other/aviadv/ib-13a/ib13A_26-28 (дата обращения: 03.04.2016).
3. Лефевр А. Н. Процессы в камерах сгорания ГТД : пер. с англ. М. : Мир, 1986. 566 с.
4. Кутыш Д. И. Оптимизация геометрических и газодинамических параметров устройства двухступенчатого смешения топлива и воздуха малоэмиссионной камеры сгорания конвертированного авиационного двигателя : дис. ... кан. тех. наук: 05.07.05. М., 2004. 215 с.
5. Резников М. Е. Авиационные топлива и смазочные материалы. 2004. 323 с.
© Калашников А. А., Кучкин А. Г., 2016
