Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.
Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл. 2.1.).
Таблица 2.1.
| Число оборотов двигателя | Содержание г/кг топлива | ||
| СО | NOx | CnHm | |
| 0.56 n* | 87.9 | 0.7 | 9.8 |
| 0.83 n | 2.3 | 1.5 | 0.3 |
| 0.90 n | -- | 4.4 | -- |
n – номинальное число оборотов двигателя
Как следует из таблицы 2.1., высокие концентрации СО и CnHm характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).
Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).
1975 г. 1985 г. 1990 г.
Самолеты, шт. 5629 6028 6721
Суммарное топливо, млн. т в год. 45,5 97 142
Выбросы NОx, млн. т в год. 0,287 0,548 0,832
Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:
Оксиды углерода – 55%
Оксиды азота – 77%
Углеводороды – 93%
Аэрозоль – 97%
остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными 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 так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.
При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы (табл. 2.2), но большей частью в тропосферу.
Таблица 2.2
| Атмосферный слой | Высота, км | Продукты сгорания, кг | ||||||
| HCl | Cl | NO | CO | CO2 | H2O (пар) | Al2O3 | ||
| Приземный слой | 0 – 0,5 | 24666 | 2741 | 1697 | 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 |
Интересное по теме
Природные ресурсы - как основа функционирования мировой экономики Актуальность темы исследования. Гармоничное сотрудничество человека с природой, его разумная общественная деятельность, которая регулирует и контролирует обмен веществ между природой и обществом, стало в современную эпоху одной из актуальн ...
Чернобыльская катастрофа Сигнал тревоги, прозвучавший в мирной ночи на Чернобыльской атомной электростанции 26 апреля 1986 года в 1 час 23 минуты, всколыхнул весь мир. Он стал грозным предупреждением человечеству о том, что колоссальная энергия, заключенная ...