Оптимизация процедур эксплуатации самолетов гражданской авиации с целью уменьшения их неблагоприятного воздействия на окружающую среду

• Автор: Запорожец, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 240 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ факторов неблагоприятного воздействия самолетов на окружающую среду и методов их снижения.

2. Моделирование характеристик шума самолетов с двухконтурными двигателями .

2.1. Разработка математической модели расчета акустических характеристик самолета

2.1 Л. Исследование характеристик излучения шума аэродинамическим профилем

2.1.2. Алгоритм расчета акустических характеристик самолета .

2.2. Методика построения контура равного уровня шума и определения площади ограниченной им поверхности
3. Разработка математической модели загрязнения атмосферного воздуха в районе аэропорта при авиа транспортных процессах
3.1. Методика расчета масс выброса загрязняющих веществ самолетами ГА на этапах взлетнопосадочного цикла . .
3.2. Разработка модели процесса распространения примеси загрязняющих веществ, образующихся при работе авиадвигателей .
3.3. Упрощенная методика расчета поля загрязнения атмосферного воздуха в районе аэропорта .
4. Математический метод поиска оптимальных решений задачи уменьшения неблагоприятного воздействия самолета на окружающую среду .
4.1. Математическая модель движения самолета
4.2. Обоснование метода определения оптимальных параметров движения самолета для рассматриваемой многоцелевой задачи
4.3. Результаты оптимизации параметров движения самолета при использовании в качестве функционала одного из рассматриваемых критериев неблагоприятного воздействия
4.3.1. Определение оптимальных параметров набора высоты самолета, обеспечивающих минимальное значение массы выбросов окислов азота .
4.3.2. Оптимизация параметров набора высоты самолета с ц целью снижения концентрации загрязняющих веществ под траекторией полета.
4.3.3. Оптимизация параметров набора высоты самолета, обеспечивающих минимальное значение площади поверхности, ограниченной контуром равного шума.
о. Определение оптимальных приемов пилотирования на различных этапах движения самолета в районе аэропорта
5.1. Определение оптимальных эксплуатационных процедур при выполнении руления самолета перед взлетом и после посадки
5.2. Оценка характеристик неблагоприятного воздействия на окружающую среду при выполнении взлета самолета на номинальном режиме работы двигателей
5.3. Определение оптимального режима набора высоты самолета
5.4. Определение оптимальных параметров снижения самолета перед посадкой
Выводы .
Литература


Значения концентраций ЗВ определяются двумя путями экспериментально в результате проведения непосредственных измерений концентраций в районе аэропорта и расчетным с применением моделей рассеивания ЗВ в атмосферном воздухе. Расчет концентраций ЗВ для котелен и других стационарных источников осуществляется по методике работы . Методика расчета поля концентрации ЗВ для самолетов изложена в третьем разделе настоящей работы. По каждому из ингредиентов производится оценка максимальных концентраций, которая не должна превышать ЦЦК для воздуха промышленной площадки. Определение ПДВ для каждого из источников осуществляется при условии, что фоновая концентрация является результатом действия всех остальных источников,выброса ЗВ. Методика второго уровня требует значительно больших затрат времени и средств для определения ЦЦВ каждого из источников. Одним из наиболее эффективных средств уменьшения вредного
воздействия авиации является ограничение жилой застройки вблизи аэропортов. В настоящее время данное мероприятие осуществляется в соответствии с ГОСТ 3 , который регламентирует допустимые уровни шума на территории жилой застройки вблизи аэропортов. Одним из главных направлений комплексного решения проблемы уменьшения уровней неблагоприятного воздействия на окружающую среду является создание малошумных самолетов и двигателей, а также камер сгорания более высокого эмиссионного совершенства. Явления генерирования шума аэродинамическими потоками выхлопными струями, потоками внутри авиадвигателей и при обтекании планера самолета и образования ЗВ при сгорании топлива в камерах сгорания двигателей достаточно хорошо изучены 2,,, 6 . Внедрение результатов научных исследований в области авиационной акустики позволили добится значительного снижения уровней шума самолетов . За последние лет уровень шума двигателей значительно уменьшился рисЛ. Наибольший успех достигнут в области снижения шума выхлопной струи Использование на современных двигателях большой степени двухконтурности обуславливает значительное снижение относительной скорости истечения выхлопной струи, что позволяет уменьшить градиенты скорости потока, а значит, и шум свободной струи. Как видно из рис. Актуальность проблемы снижения шума реактивной струи существует для сверхзвуковых самолетов, для силовой установки которых характерна высокая скорость истечения струи. Рис. Уменьшение уровня шума двигателей в зависимости от степени двухконтурности
Рис. Л.4. Шум вентилятора состоит из широкополосного шума и дискретных тонов взаимодействия ротора и статора между собой Глушение дискретных тонов достигается путем изменения количества лопаток и расстояния между лопатками на роторе и статоре, что сказывается на весе и рабочих характеристиках двигателя. Снижение на ЗЕРМдБ уровня шума этого источника для двигателя с высокой степенью двухконтурно сти требует увеличения общей длины двигателя на 6 с последующим увеличением стоимости, веса и лобового сопротивления . Для снижения широкополосного шума вентилятора необходимо осуществить оптимальное сочетание аэродинамической нагрузки, геометрии и окружной скорости лопаток. Возможность уменьшения шума компрессора и турбины за счет изменения конфигурации ограничена техническими соображениями, поэтому мероприятия по снижению шума газовых турбин ограничиваются, главным образом, акустической облицовкой воздухопроводов . В будущем можно расчитывать на снижение уровней шума двигателя на величину порядка ЗЕР дБ за счет отдельных усовершенствований элементов конструкции двигателя, что будет связано с удорожанием производства и эксплуатации двигателей, увеличением расода топлива, веса и лобового сопротивления . В результате достигнутого снижения шума двигателей уровни шума современного самолета обусловлены также шумом обтекания потоком воздуха элементов конструкции планера самолета. Современные нормативные значения уровней шума самолета при сертификационных испытанияхьвоздушных судов над контрольной точкой при заходе на посадку значительно приблизились к уровням шума, создаваемых только планером самолета, рис. Рис.