Екологія - Васюкова Г.Т. - 4.4.3. Авіація і ракетоносії

Застосування газотурбінних рухових установок в авіації і ракетобудуванні воістину величезне. Усі ракетоносії і літаки (крім пропелерних), на які коштують ДВЗ використовують тягу цих установок. Вихлопні гази газотурбінних рухових установок (ГТРУ) містять такі токсичні компоненти, як CO, NO, вуглеводні, сажу, альдегіди й ін.

Дослідження складу продуктів згоряння двигунів, установлених на літаках "Боїнг-747", показали, що вміст токсичних складових у продуктах згоряння істотно залежить від режиму роботи двигуна (табл. 4.З.).

Таблиця 4.3 Вміст токсичних речовин у продуктах згоряння

n - номінальне число обертів двигуна

Як випливає з таблиці 4.3, високі концентрації CO і C_nH_m характерні для ГТРУ на знижених режимах (холостий хід, рулювання, наближення до аеропорту, захід на посадку).Вміст оксидів азоту NOx (NO, N0₂, N₂0₅) істотно зростає при роботі на режимах, близьких до номінального (зліт, набір висоти, польотний режим). Сумарний викид токсичних речовин літаками з ГТРУ невпинно росте (табл.. 4.4), що зумовлено підвищенням витрати палива до 20 -30 т./год. і неухильним ростом числа експлуатованих літаків (дані США).

Таблиця 4.4 Сумарний викид токсичних речовин літаками

Найбільший вплив на умови життя викиди ГТРУ роблять в аеропортах і зонах, що примикають до дослідних станцій. Дослідні дані по викидах шкідливих речовин в аеропортах показують, що надходження від ГТРУ в приземний шар атмосфери складають:

Оксиди вуглецю - 55%, Оксиди азоту - 77%, Вуглеводні - 93%, Аерозоль - 97% інші викиди виділяють наземні транспортні засоби з ДВЗ. Забруднення повітряного середовища транспортом з ракетними рухомими установками відбувається головним чином при їхній роботі перед стартом, при зльоті і посадці, при наземних випробуваннях у процесі їхнього виробництва і після ремонту, при збереженні і транспортуванні палива, а також при заправленні паливом літальних апаратів. Робота рідинного ракетного двигуна супроводжується викидом продуктів повного і неповного згоряння палива, що складаються з С0₂, NOx, OH і ін. При згорянні твердого палива з камери згоряння викидаються Н₂0, С0₂, НС1, CO, NO, СІ, а також тверді частки А1₂0₃ із середнім розміром 0,1 мкм (іноді до 10 мкм).У двигунах космічного корабля "Шатл" спалюється як рідке, так і тверде паливо. Продукти згоряння палива у міру віддалення корабля від Землі проникають у різні шари атмосфери (табл. 4.5), але здебільшого в тропосферу.

В умовах запуску в пусковій системі утворюється хмара продуктів згоряння, водяної пари від системи шумоглушіння, піску і пилу. Обсяг продуктів згоряння можна визначити за часом роботи установки на стартовому майданчику (звичайно 20 с.) і у приземному шарі. Після запуску високотемпературна хмара піднімається на висоту до 3 км і переміщується під дією вітру на відстань 30-60 км. Вона може розсіятися, але може стати і причиною кислотних дощів.

При старті і поверненні на Землю Ракетні двигуни несприятливо впливають не тільки на приземний шар атмосфери, але і на космічний простір, руйнуючи озоновий шар Землі.

Таблиця 4.5 Проникнення продуктів згоряння палива космічного корабля "Шатл" у різні шари атмосфери Землі

Масштаби руйнування озонового шару визначаються числом запусків ракетних систем і інтенсивністю польотів надзвукових літаків. За 40 років існування космонавтики в СРСР і пізніше в Росії зроблено понад 1800 запусків ракет-носіїв. За прогнозами фірми Aerospace у XXI сторіччі для транспортування вантажів на орбіту буде здійснюватися до 10 запусків ракет у добу, при цьому викид продуктів згоряння кожної ракети буде перевищувати 1,5 т./с.

Відповідно до Держстандарту 17.2.1.01-76 викиди в атмосферу класифікують:

1 )по агрегатному стану шкідливих речовин у викидах, це - газоподібні і пароподібні (S0₂, CO, NO_x вуглеводні й ін.);

рідкі (кислоти, луги, органічні сполуки, розчини солей і рідких металів); тверді (свинець і його сполуки, органічний і неорганічний пил, сажа, смолисті речовини й ін.);

2) по масовому викиду, виділяють шість груп, т./доб.:

1) менш 0,01;

2) понад 0,01- 0,1;

3) понад 0,1 - 1,0;

4) понад 1,0-10;

5) понад 10-100;

6) понад 100.

У зв'язку з розвитком авіації і ракетної техніки, а також інтенсивним використанням авіаційних і ракетних двигунів в інших галузях господарства, істотно зріс їхній загальний викид шкідливих домішок в атмосферу. Однак, на долю цих двигунів приходиться поки не більш 5% токсичних речовин, що надходять в атмосферу від транспортних засобів усіх типів.