Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу двигателями основных типов воздушных судов гражданской авиации
Актуально на 10.11.2026.
Как цитировать: "Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу двигателями основных типов воздушных судов гражданской авиации". https://bukva.ai/docs/metodika-rascheta-vybrosov-zagryaznyayuschih-mga-sssr-ministerstvo
(утв. МГА СССР 09.12.1991)
Утверждаю Заместитель Министра МГА В. В. Горлов 9 декабря 1991 года
Согласовано Начальник Главного управления методологии и организации государственного экологического контроля А. П. Львов 28 ноября 1991 года
Заместитель начальника Главного управления научно-технического прогресса МГА В. Е. Тригони 5 ноября 1991 года
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ДВИГАТЕЛЯМИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Введение
Настоящая методика предназначена для определения валовых выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) при эксплуатации воздушных судов (ВС). Методика распространяется на следующие типы самолетов: Ил-86, Ил-76, Ил-62 М, Ту-с54, Ту-154 М, Ту-134, Як-42, Як-40, Ан-24, Ан-26, Ан-30, Ил-96 и Ту-204 и позволяет определять выбросы оксида углерода (CO), суммарных несгоревших углеводородов (CH), суммарных оксидов азота (NOх) на земле, в приземных слоях и в полете при любых атмосферных условиях, скоростях и высотах полета.
Настоящей методикой следует руководствоваться при оценке воздействия ВС на окружающую среду (ОВОС) и при определении размеров платежей за загрязнение атмосферы в районе аэропорта.
Методика ориентирована на проведение расчетов с помощью ЭВМ.
1. Выбросы в районе аэропорта
При эксплуатации ВС в районе аэропорта в расчет принимаются выбросы CO, CH, NOх и SOх от маршевых двигателей при выполнении самолетами взлетно-посадочных операций до высоты 900 м, выбросы от работы вспомогательных силовых установок (ВСУ) и при опробовании двигателей в процессе технического обслуживания.
1.1. Исходная информация
- Эмиссионные характеристики данного типа двигателя в координатах
EIСО, EIСН = f( \Omega ) и EI'NOx = f(Tк) (таблица 1), где:
EI — индекс эмиссии, представляющий собой отношение ингредиента в граммах к килограмму сожженного топлива;
EI'NOx — приведенный по давлению и влажности к стандартным атмосферным условиям (САУ) индекс эмиссии NOx:
EI'_{NO_{x}} = EI_{NO_{x}}*(\frac{P_{k_{\text{пр}}}}{P_{k}})^{0,5}*exp[19*(0,622h_{\text{в}} - 0,00629)],(1)
hв — объемное влагосодержание воздуха на входе в двигатель в (рассчитывается через температуру, давление и относительную влажность);
пр — подстрочный индекс, обозначающий приведение к САУ;
PK и TK — давление и температура воздуха на входе в камеру сгорания;
\Omega — параметр форсирования камеры сгорания:
\Omega = \frac{G\text{в}_{\text{КС}}}{V_{\text{КС}}*\text{Р}_{\text{К}}^{1,6}*\text{ехр}(\text{Т}_{\text{К}}/300)} ,(2)
VКС — объем жировой трубы камеры сгорания (КС);
S — массовое содержание общей серы в топливе, %;
- Дроссельные характеристики данного типа двигателя (расход топлива (GТ), воздуха (GвКС), температура и давление на входе в КС);
- Атмосферные условия в зоне аэропорта (температура TН, давление PН и относительная влажность \varphi_{n} ;
- \tau_{i} — время работы двигателя на i-м режиме в данном аэропорту;
- n — количество двигателей на данном типе воздушного судна;
- N — количество взлет-посадок данного типа судна в аэропорту за рассматриваемый интервал.
ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ГА
EI_{CO},EI_{CH} = [\text{г}/\text{кгтоплива}];
\Omega = [\text{кг}*\text{с}^{- 1}*\text{Н}^{- 1,6}*\text{М}^{0,6}*10^{9}];
\text{Т}_{\text{к}} = [\text{К }];
1.2. Расчет индексов эмиссии
Расчет начинается с определения параметров воздуха на входе в камеру сгорания (Tк, Pк, Gвкс) и Gт для каждого из эксплуатационных режимов работы двигателя для заданных атмосферных условий (Tн, Pн, \varphi_{\text{н}} ). Для турбореактивных двигателей это можно сделать с помощью дроссельных характеристик двигателя, представленных в виде:
Tкпр, Pкпр, GвКСпр = f (nвд пр),
где: nвд — приведенная к САУ частота вращения ротора высокого давления.
При этом предварительно определяют nвд пр по известным программам и законам регулирования для данного типа двигателя. Приведение и «расприведение» указанных параметров можно производить по утвержденным для данного типа двигателя формулам или стандартным формулам:
G_{\text{Т}_{\text{пр}}} = G_{\text{Т}} \frac{760}{\text{Р}_{\text{Н}}} * \sqrt{\frac{288}{\text{Т}_{\text{Н}}}} ;
\text{Т}_{\text{кпр}} = \text{Т}_{\text{К}}* \frac{288}{\text{Т}_{\text{Н}}} ;
\text{Р}_{\text{кпр}} = \text{Р}_{\text{К}}* \frac{760}{\text{В}_{\text{Н}}} ;
G_{\text{В}_{\text{пр}}} = G_{\text{В}} \frac{760}{\text{Р}_{\text{Н}}} * \sqrt{\frac{\text{Т}_{\text{Н}}}{288}} ;
n_{\text{пр}} = n* \sqrt{\frac{288}{\text{Т}_{\text{Н}}} ;}
Далее по формуле (2) вычисляется параметр форсирования КС \Omega , а затем по формулам из таблицы 1 вычисляются значения EIСО и EIСН.
Для определения EINOx сначала определяют значения EI'NOx по формулам из таблицы 1, а затем по формуле (1) определяют EINOx.
Полученные значения индексов эмиссии умножаются на поправочные коэффициенты, характеризующие влияние качества топлива. Поправки определяются согласно «Методу определения склонности авиационных топлив к выбросу загрязняющих веществ при сжигании в камерах сгорания газотурбинных двигателей», утв. ГлавНТУ МГА от 28.12.84. Поправки определяются в процессе проведения экологической сертификации и экспертизы топлив и отражаются в сертификате на топливо и в сертификате на применение топлива для каждого типа ВС. До введения в действие системы экологической сертификации топлив для топлива ТС-1 и РТ допускается производить расчет выбросов CO, CH и NOх без поправочных коэффициентов.
Индекс эмиссии оксидов серы определяется следующим образом:
(величину общего содержания серы в топливе S определяют по паспортным данным топлива).
1.3. Расчет валовых выбросов ЗВ
Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых ВС за взлетно-посадочный цикл, для каждого ингредиента X рассчитывается по формуле:
\text{М}_{\text{х}} = \sum {}_{i}n*EI_{ix}*G_{Ti}*t_{i} + M_{x\text{ВСУ}},
i — индекс эксплуатационного режима (режим руления, как правило, малый газ, взлетный режим, режим набора высоты до 900 м, режим захода на посадку);
ti — время работы двигателя на i-м режиме (определяется по среднестатистическим значениям для условий эксплуатации данного типа ВС в окрестностях данного аэропорта);
MxВСУ — масса загрязняющего вещества X, выбрасываемого ВСУ за один самолетовылет и посадку (значения берутся из таблицы 2).
ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ОТ ВСУ ЗА ОДИН САМОЛЕТОВЫЛЕТ
При определении выбросов ЗВ в аэропорту за какой-либо промежуток времени T производится суммирование по количеству взлет-посадок № для каждого самолета:
\text{М}_{\text{х}}^{\text{Т}} = \sum {}_{\text{К}}N_{k}*M_{x} + \sum {}_{\text{К}}N_{\text{оп}}*\text{М}_{\text{хоп}},
Mхоп — масса загрязняющего вещества, выбрасываемого при опробовании двигателей (значения берутся из таблицы 3);
Nоп — количество опробований двигателей за рассматриваемый интервал (определяется по регламенту технического обслуживания данного типа ВС и переработки приписанных к данной АТВ ВС).
ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОПРОБОВАНИИ ДВИГАТЕЛЕЙ
Примечание: при определении размеров платежей за выбросы в атмосферу ЗВ расчеты по настоящей методике производят по среднемесячным значениям давлений, температур и влажности с учетом фактической интенсивности движения ВС, а затем суммируют за квартал и год.
2. Выбросы в полете
Расчет начинается с определения индексов эмиссии всех компонентов и расхода топлива (GT) на всех участках полета самолета. При этом в зависимости от высоты (H) и скорости (V) полета сначала определяются значения полной температуры и давления воздуха на входе в двигатель:
| Tвх = TН/ \tau (M); | Pвх = PН/ \pi (M), |
|---|
\tau (M) и \pi (M) — газодинамические функции;
Далее рассчитывается EIСО, EIСН и EISOx по методике, изложенной в разделе 1.2, но вместо значений TH и PH используют соответственно TВХ и РВХ.
Индекс эмиссии NOх рассчитывается следующим образом.
Сначала рассчитывается комплексный параметр K по следующему алгоритму:
\text{К } = 2,61*I_{o}*W*\tau;
\tau = 355,4 \frac{\text{Р}_{k}V_{k}}{T_{k}G_{\text{в}}} ;
W = 8,4*10^{- 4}(0,102*\text{Р}_{k})^{1/3}*10^{15,4(\Delta Ts/Ts)};
\Delta T_{s} = 0,616\text{Т}_{\text{к}} - \frac{18 + 0,306*\text{Т}_{\text{к}}}{(\text{Р}_{\text{к}}/1,033)^{0,286}} - 68;
\text{Т}_{s} = 2262 + \Delta\text{Т}_{s};
\text{В } = lg(\tau*(0,102*P_{\text{к}})^{2});
Затем по зависимости EINOx = f(K) из таблицы 1 определяют значение EINOx.
Масса выбросов ЗВ за полет рассчитывается следующим образом:
M_{x} = \int_{0}^{t_{n}} EI*G_{T}*dt,
tn — время полета на высотах выше 900 м.
В общем случае интегрирование включает этапы набора высоты с 900 м до высоты крейсерского эшелона, полет по маршруту на эшелоне и снижение до высоты 900 м.
В качестве примера в таблице 1 приведены значения масс выбросов ЗВ различных типов ВС в стандартных атмосферных условиях (TН = +15 °C, PН = 760 мм рт. ст., \varphi_{\text{н}} = 60%) в стандартном взлетно-посадочном цикле, используемом в процедуре сертификацией авиадвигателей на соответствие предъявляемым требованиям.
Соотношение режимов и времени работы двигателя в стандартном цикле приведены ниже:
Необходимо отметить, что при оценке загрязнения атмосферы в зоне аэропорта данные из таблицы 4 следует рассматривать лишь как ориентировочные, так как реальный взлетно-посадочный цикл различных типов ВС в разных аэропортах может существенно отличаться от стандартного как по соотношению тяг двигателей, так и по временам работы на эксплуатационных режимах.
МАССА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМАЯ ВОЗДУШНЫМИ СУДАМИ В СТАНДАРТНОМ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОМ ЦИКЛЕ ПРИ СТАНДАРТНЫХ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЯХ, КГ
ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ГА
\text{ТК}_{\text{пр}} = [\text{К }];\text{РК}_{\text{пр}} = [\text{кг }/\text{см}^{3}];GBKC_{\text{пр}} = [\text{кг }/\text{с}];
GT_{\text{пр}} = [\text{кг}/\text{ч}];R_{\text{пр}} = [\text{кгс}];\overline{N_{o}} - \text{относит }.\text{мощн}.;N\text{вд}_{\text{пр}} = [\%].