Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ посредством численного моделирования провели оценку распространения загрязняющих веществ, образующихся при работе двигателей воздушных судов. Результаты могут использоваться при расчете санитарно-защитных зон вокруг аэропортов.
Санитарно-защитные зоны (СЗЗ) устанавливаются для защиты жилой застройки от негативного химического и физического воздействия. Они создают экологический барьер, обеспечивая безопасность населения в процессе штатной работы аэропорта. СЗЗ устанавливаются в том числе на основе расчетов рассеивания загрязняющих веществ, образующихся при работе двигателей воздушных судов, с учетом фонового загрязнения. Границы определяются так, чтобы максимальная приземная концентрация вредных веществ на внешней границе зоны не превышала 1 ПДК.
Как рассказала доцент кафедры инженерных проблем экологии НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Анна Турчинович, работа по созданию подхода для оценки уровня загрязнения от воздушных судов проводилась по двум направлениям. Был разработан программный продукт для расчета рассеивания загрязняющих веществ от движущихся источников. Используя программу, можно рассчитать уровень загрязнения на разных этапах взлетно-посадочного цикла.
«Каждый этап имеет свои особенности. На этапе руления двигатели работают на режиме малого газа, на этапе взлета — на максимальном режиме, что приводит к изменению состава и количества выбросов. Кроме того, экологический след каждого аэропорта индивидуален и зависит от интенсивности полетов, типа воздушных судов, инфраструктуры (геометрии рулежных дорожек, уклона взлетно-посадочных полос) и географического положения, которое влияет на параметры атмосферы и, следовательно, на характер рассеивания загрязняющих веществ», — объяснила Анна Турчинович.
Загрузив территорию аэропорта в программу, разработанную учеными НГТУ НЭТИ, можно выстроить траекторию движения самолета и произвести расчет выбросов загрязняющих веществ самолетами за цикл «взлет — посадка», а с помощью изолиний — визуализировать уровень их концентрации. В основе методики расчета выбросов лежит система газодинамических уравнений, которая описывает процесс распространения примесей с учетом диффузии и переноса.
Второе направление работы ученых НГТУ НЭТИ в рамках этого проекта — оценка уровня и характера распространения загрязняющих веществ с учетом их химической активности и взаимодействия с отклоняющим устройством (газоотбойником). В авиации существует такое понятие, как «гонка двигателя» — плановая проверка работоспособности силовых установок на различных режимах, выполняемая на земле. Обязательным элементом для безопасного проведения испытаний являются газоотбойники, которые отклоняют и рассеивают мощный поток воздуха.
«Используя существующие программные комплексы, мы смоделировали сгорание топлива при максимальном режиме работы двигателя и режиме малой тяги с учетом конструкции газоотбойника (сплошной / ячеистый) и его расположения относительно сопла самолета. Были произведены параметрические расчеты эффективности газоотбойника при варьировании его удаления и определено расстояние, существенно влияющее на рассеивание загрязняющих веществ. Результаты моделирования могут быть использованы при проектировании местоположения отклоняющего устройства», — рассказала Анна Турчинович.
Созданный учеными вуза программный продукт для оценки уровня загрязнения, полученного в результате выполнения воздушным судном взлетно-посадочных операций, позволяет проводить расчеты для проектирования санитарно-защитных зон аэропортов.