Конструктивные методы улучшения экологических характеристик камер сгорания авиационных ГТД

«Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»

(БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова)

Кафедра: «Двигатели и энергоустановки летательных аппаратов»

Реферат на тему:

"Конструктивные методы улучшения экологических характеристик камер сгорания авиационных ГТД"

Выполнил: студент группы А852

Бондарчук Антон

Санкт-Петербург, 2020

Поскольку с каждым годом объем авиаперевозок в мире растет, становятся все более актуальным усилия по уменьшению негативного воздействия авиационного транспорта на окружающую среду.

Стандарты выбросам вредных веществ существуют как в России, в СНГ и т.п., так и во всем мире. Международный уровень представлен организацией ИКАО, которая регулирует все вопросы, связанные с гражданской авиацией, в том числе и вопросы экологии, которые регламентируются в 16 приложении ко 2-му тому Конвенции о международной гражданской авиации. В пределах СНГ регулировка эмиссии вредных веществ осуществляется Авиационными правилами АП-34, которые хоть и менее требовательны к экологичности авиационных ТРД, но практически соответствуют мировым стандартам. Данные международные и отечественные законы нормируют эмиссию оксидов азота (NOх), оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (HC), твердой фазы.

Самыми опасными выбросами авиационных двигателей являются:

• Оксид углерода СО – так как данное вещество чрезвычайно ядовито для человека и стабильно ведет себя в атмосфере, не взаимодействуя с атмосферой. Относится к 4 классу опасности. Его разложение происходит в почве с помощью микроорганизмов. Выделяется наиболее активно на режимах малого газа из-за неполного сгорания и на взлетном режиме из-за диссоциации СО2 при высоких температурах, поэтому может произойти превышение ПДК в зоне аэропортов. [2]

• Оксиды азота NOх – негативно воздействуют на окружающую среду, активно растворяясь в воде и образуя кислую среду, вызывая кислотные дожди. NO2 способствует появлению в атмосфере фотохимического смога возле аэропортов. N2O обладает в 300 раз большим парниковым эффектом, чем CO2. Оксиды азота продуцируется в КС только при высоких температурах и наибольшее выделение происходит на взлетных режимах. NOх относятся к 3 классу опасности и вредны для человека [1].

Основное направление работ сосредоточено на узле камеры сгорания, так как именно в этой части двигателя происходят все основные процессы, в результате которых в атмосферу выбрасывается некоторое количество загрязняющих веществ. Поэтому ключевой задачей является создание КС с измененными параметрами топливно-воздушной смеси (ТВС), обеспечивающими минимальный уровень вредных выбросов.

Поскольку наибольшая доля в выбросах вредных веществ образуется в самой горячей зоне пламени – в зоне стехиометрического соотношения компонентов (α ≈ 1), то все усилия по созданию низкоэмиссионных КС направлены именно на борьбу с этим явлением – конструкторы стремятся максимально возможно отдалить область соотношений «топливо-воздух» от стехиометрии и уменьшить время пребывания смеси в горячей зоне. Проблема заключается в том, что СО образуется на режимах малой тяги при недостатке воздуха – на богатой смеси (посадка, руление на ВПП), а выбросы NOx максимальны на взлетных режимах, при наборе высоты и крейсерском полете. И решение проблемы выбросов одного компонента может привести к нестабильной работе двигателя на определенных режимах, что недопустимо. И решение данной конструкторской задачи является компромиссным по отношению к надежности работы двигателя на различных режимах тяги, экономичности

...