Владимир Скибин,
генеральный директор ФГУП “ЦИАМ”,
доктор технических наук, профессор
Сергей Волков,
начальник отдела,
член комитета ИКАО по защите окружающей среды от воздействия авиации
Аэрокосмический курьер
2003.02, стр. 18-19
Международный стандарт на выбросы (эмиссию) вредных веществ от авиационных двигателей существует в виде тома II «Эмиссия авиационных двигателей» Приложения 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. В рамках СНГ этот вопрос регулируется Авиационными правилами АП-34 «Охрана окружающей среды. Нормы эмиссии для авиационх двигателей», в которых нормы на эмиссию практически соответствуют международным требованиям.
В соответствии с международным и национальным стандартами в настоящее время нормируется эмиссия несгоревших углеводородов (HC), оксида углерода (CO), оксидов азота (NOх), дыма (SN) и зарещается преднамеренный выброс топлива в атмосферу в зоне аэропортов. Нормируемым параметром эмиссии газообразных вредных веществ является условный валовый выброс каждого вещества, отнесенй к тяге двигателя на взлет
ном режиме. Эмиссия дыма нормируется по максимальому замеренному значению условного числа дымности SN, определяемого по загрязнению бумажного фильтра выхлопными газами.
Впервые международный стандарт на эмиссию был прият в 1981 году. С 1996 года по настоящее время действуют более жесткие (на 20%) нормы на эмиссию NOх. C 2004 года они будут еще ужесточены (приблиительно на 16%) для новых двигателей и модификаций существующих, созданных после 31 декабря 2003 года. C 2006 или 2008 года ИКАО предолагает ввести запрет на производство двигателей, не соответствующих нормам на эмиссию вредных веществ. Страны Европейского союза (ЕС) проводят еще более жесткую, чем ИКАО, политику по защите окружающей среды от воздействия авиации. Некоторые из них (например, Швеция, Швейцария, Норвегия), не дожидаясь окончательных решений ИКАО по эксплуатационным ограниениям по эмиссии, ввели штрафные санкции за выбросы вредных веществ от авиадвиателей.
На фоне постоянного ужестоения международных норм по экологии состояние отечественх авиадвигателей по эмиссионным характеристикам следует признать неудовлетворительным. Более 80% парка авиационных двигателей гражданской авиации не соответ-ствует международным и национальным нормам на эмиссию вредных веществ. В настоящее время Д-30, Д-30КУ154, Д-30КУ, Д-30КП, НК-8-2У многократно превышают нормы ИКАО на эмиссию HC и CO. Зарубежные же фирмы еще в 1980-х годах модифицировали (доработали камеры сгорания) практически все свои двигатели и обеспечили их соответствие требованиям ИКАО. Проблема двигателя ПС-90А в том, что он на пределе удовлетворяет действующим с 1996 года нормам ИКАО на эмиссию оксидов азота (79,2 г/кН при норме 80,6 г/кН), а на последующие его модификации распространяется действие еще более жестких (примерно на 16%) норм 2004 года. Двигатель Д-36 также не соответствует нормам ИКАО 2004 года на эмиссию NOх (примерно на 7%). И только Д436Т1/ТП (сертифицирован в 2001 году) для самолетов Ту334 и Бе-200 составляет исклюение.
Сейчас принимаются решительные меры по исправлению сложившейся ситуации с эколоическими характеристиками отечественных двигателей. Постановлением Правительства РФ № 728 от 15.10.2001 г. утверждена федеральная целевая программа по развитию гражданской авиации, предусматривающая обеспечение соответствия российской авиационной техники международным стандартам. Кроме тоо, в соответствии с поручением Правительства РФ № ИК-П720696 от 06.12.2001 г. разработана и утверждена межведомственная «Комплексная прорамма работ на период 20022010 гг. по проблеме снижения шума, эмиссии вредных веществ и повышения точности навигации отечественных самолетов и вертолетов в обеспечеие требований ИКАО и ЕС».
Предлагаемая программа работ по уменьшению выбросов вредных веществ от авиационных двигателей должна обеспечить:
•соответствие эксплуатируемых двигателей нормам ИКАО до 2006 года (момента предполагаемого ввода запрета на производство двигателей, не соответствующих нормам на эмиссию);
•создание научнотехничесого задела (НТЗ) для соответствия новых и модифицированных двигателей перспективным нормам ИКАО, более жестким по сравнению с действующими в 2-3 раза.
В рамках первого этапа работ (2002-2005 гг.) должно быть обеспечено соответствие двиателей на эксплуатируемых самолетах гражданской авиации нормам ИКАО 2004 года и созданы условия для дальнейшего улучшения их экологических характеристик. Для этого запланированы:
•модификация двигателей Д30КУ-154 и Д-30КУ для самолетов Ту-154М и Ил-62М путем внедрения в серийное производство новой малоэмиссионой камеры сгорания (КС);
•сертификация двигателей Д18Т для Ан-124-100, НК-93 для Ил-96Т, Ту-214, Ту-204 и Ту-330, Аи-22 для Ту-324 и НК-86МА для Ил-86;
•разработка и сертификация двигателя ПС-90А2 (доработка камеры сгорания) для Ил96мод. и Ту-204мод.;
•модификация и сертификация двигателя Д-36 для Як-42 путем доработки камеры сгораия;
•создание НТЗ по камерам сгорания с двукратным снижеием эмиссии вредных веществ;
•совершенствование экспериментальной и сертификационной базы для двигателей;
•гармонизация международх и национальных стандартов на выбросы вредных веществ от двигателей.
Самолеты Ту-134 и Ил-76 достигают соответствия нормам ИКАО 2004 года путем ремоторизации (установка двигателей Д-436Т1/ТП и ПС-90А2).
В рамках второго этапа работ (2006-2010 гг.) должен быть создан научнотехнический задел для обеспечения соответствия новых и модифицируемых двигателей гражданской авиации перспективным нормам ИКАО и требованиям ЕС на эмиссию вредных веществ. Для этого запланированы:
•разработка камер сгорания с двукратным снижением эмиссии для двигателей ПС-90А2 и НК-93;
•разработка камер сгорания с двукратным снижением эмиссии для двигателей самолетов нового поколения (ДМС, БСМС, регионального и грузового);
•освоение современной техологии разработки и изготовления малоэмиссионных камер сгорания;
•создание НТЗ по сжиганию топлива с трехкратным снижеием эмиссии вредных веществ.
На сегодняшний день существуют научнотехнические и организационные основы для решения в короткие сроки пролемы обеспечения соответствия отечественных двигателей международным требованиям на эмиссию вредных веществ.
|
Улучшение эмиссионных характеристик двигателей |
||||||
|
ПС-90А |
Ил-96 Ту-204 Ил-76 (R=16 тс) |
NOx на пределе |
NOх (>15%) |
NOx (>50%) |
1 этап - доработка трубчато-кольцевой КС для снижения эмиссии NOx на 15% до норм 2004 г.(двигатель ПС-90А2) 2 этап - разработка новой кольцевой КС для снижения эмиссии NOx на 50% до перспективных норм |
|
|
Ил-76 (R=14,5 тс) |
NOх (>5%) |
NOх (>50%) |
Доработка трубчато-кольцевой КС для снижения эмиссии Nox на 5% до норм 2004 г.(двигатель ПС-90А2) |
|||
|
Д-30КУ-154 |
Ту-154М |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
Сертификация, внедрение разработанной малоэмиссионной КС (2003 г.) |
| Д-30КУ | ИЛ-62 |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
Доработка мало-эмиссионной КС, cертификация и внедрение (2003-2004 гг.) |
|
НК-93 |
Ил-96мод Ту-204/214 Ту-330 |
HC, CO |
1этап - сертификация КС (2003-2004 гг.) 2 этап - разработка новой кольцевой КС для снижения эмиссии NOx на 50% до перспективных норм |
|||
|
Д-30 |
Ту-134 |
HC, CO, SN |
HC, CO, SN |
HC, CO, SN |
HC, CO, SN |
Замена двигателей на Д-436 |
|
НК-86 |
Ил-86 |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
HC, CO |
Внедрение модификационной КС |
|
НК-8-2У |
Ту-154Б |
HC, CO |
HC, CO, SN |
HC, CO, SN |
HC, CO, SN |
Замена двигателей на Д-30КУ-154 с модифицированной КС |
|
Д-436 |
Ту-334 Ту-200 |
NOx |
Модификация КС до перспективных норм |
|||
Обозначения:
HC - несгоревшие углеводороды,
CO - оксид углерода,
NOx - оксиды азота,
SN - дым.
