Основные загрязняющие вещества

В настоящее время общепризнано, что загрязнение окружающей среды выбросами продуктов сгорания опасно. Применительно к авиационным газотурбинным двигателям важны два аспекта этой проблемы: 1) загрязнение городских территорий в окрестностях аэропортов и 2) загрязнение стратосферы. Измерения свидетельствуют о том, что лишь около половины всего загрязнения среды в аэропортах создается самолетами, тогда как остальное автомобилями. Однако, по мере того как контроль за выбросами от автомобилей становится все более эффективным, неконтролируемые выбросы от двигателей самолетов могут превратиться в основной источник загрязнения.

Дым представляет собой наиболее очевидный загрязнитель, свойственный газотурбинным двигателям, поскольку его можно видеть невооруженным глазом. Другими загрязняющими веществами, с которыми следует считаться, являются окись углерода (СО), несгоревшие углеводороды (UHC), окислы азота (NO_x) и окислы серы (SO_x). Выбросы дыма, включающие твердые частицы, нежелательны, так как снижают прозрачность атмосферы; кроме того, высказывались предположения, что частицы дыма (сажи) могут содержать канцерогенные вещества. Несгоревшие углеводороды являются основным источником неприятного запаха, преобладающего в аэропортах и их окрестностях. Оксиды серы (в основном SO₂ и SO₃) образуются в результате реакций между содержащими серу компонентами топлива и кислородом воздуха в камере сгорания. Окислы серы токсичны, вызывают коррозию и могут приводить к образованию капель серной кислоты. Так как практически вся содержащаяся в топливе сера окисляется до SO_x, единственный эффективный метод снижения выбросов SO_x — очистка топлива от серы в процессе рафинирования.

По-видимому, наибольшую опасность для стратосферы представляют следующие выбросы от двигателей:

1. Водяной пар и двуокись углерода — из-за опасности возникновения в атмосфере «парникового эффекта».

2. Соединения серы, вызывающие образование в атмосфере твердых частиц, которые не пропускают солнечное излучение.

3. Окислы азота — из-за опасности разрушить озонный слой в атмосфере, что привело бы к увеличению ультрафиолетовой радиации на поверхности земли.

Первая проблема в настоящее время не считается заслуживающей внимания. Вторая проблема может быть решена, как уже указывалось, очисткой топлива от серы. Остается проблема окислов азота и их реагирования в атмосфере с озоном. Кинетический механизм этого процесса может быть представлен следующим образом:

Первая реакция отражает процесс исчезновения озона, а вторая — процесс воспроизводства NO, благодаря которому молекулы окиси азота могут вновь и вновь вступать в реакцию с молекулами озона.

Насколько этот механизм важен для стратосферного озона и отражательной способности планеты Земля, пока еще неясно. Но именно вследствие такого пробела в наших сегодняшних знаниях снижение уровня выбросов NOx является и останется в ближайшем будущем важной задачей при конструировании перспективных авиационных двигателей. [3]