BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH

Transkrypt

1 Jerzy Merkisz BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH

2 Praca przewozowa x10 6 [tonokilometry] Wskaźnik pracy przewozowej w transporcie lotniczym wg ICAO x 4 w ciągu 20 lat Lata

3 Wskaźnik przewozu pasażerskiego [pasażerokilometr] Azja/Pacyfik Europa Ameryka Półn. Bliski Wschód Ameryka Połud. Afryka r r. prognoza r. 0 Wskaźnik pasażerskiego ruchu lotniczego wg prognozy ICAO Tempo wzrostu przewiezionych pasażerów 6% rocznie 5 miliardów pasażerów w 2025 r.

4 W Polsce transportem lotniczym przewieziono 4990,4 tys. pasażerów GUS (2010) 14,7% więcej niż w 2009 r. 6,6% komunikacja krajowa 16,7% komunikacja międzynarodowa

5 W ciągu najbliższych 20 lat szt szt. nowych samolotów o liczbie miejsc powyżej 90

6 Europa Ameryka Północna Ameryka Południowa Australia i Oceania Afryka Azja Liczba śmigłowców [szt.] Liczba śmigłowców na świecie r szt szt %

7 Liczba saamolotów prywatnych [szt] Liczba prywatnych samolotów w Polsce ~10% / rok Liczba prywatnych samolotów w Polsce w 2020 r. 0 x Rok

8 Powstawanie toksycznych składników spalin HC (paliwo) + O 2 (tlen) Reakcja spalania CO 2 + H 2 O + Q ciepło Spalanie zupełne + CO + HC + NO x + PM + PN + hałas c = (T 1 -T 2 )/T 1 Spalanie niezupełne i niecałkowite

9 European Light Duty Vehicle Emission Regulations

10 Normy emisji Siedem grup silników lotniczych grupa T1 silniki turbinowo-odrzutowe oraz turbinowo- -wentylatorowe o ciągu startowym do 36 kn, grupa T2 silniki turbinowo-odrzutowe oraz turbinowo- -wentylatorowe o ciągu startowym równym lub większym 36 kn, grupa T3 silniki rodziny JT3D (samoloty B707, DC-8), grupa T4 silniki rodziny JT8D (samoloty B727, DC-9), grupa T5 silniki dla samolotów naddźwiękowych, grupa P1 silniki tłokowe, grupa P2 silniki turbinowo śmigłowe.

11 Normy emisji Jednostki napędowe samolotów o małych mocach: grupa P1 - silniki tłokowe grupa T1 - silniki turbinowe o ciągu startowym do 27 kn grupa P2 - silniki turbinowo-śmigłowe o mocy maksymalnej do 2 MW Nie są objęte normami emisji spalin!!!

12 Procedura certyfikacji emisji w cyklu LTO 1. Start: 0,7 min 2. Ciąg silnika: 100% Wznoszenie: 2,2 min Ciąg silnika: 85% Lądowanie: 4 min Ciąg silnika: 30% Kołowanie: 26 min Ciąg silnika: 7%

13 Pomiary stężenia związków szkodliwych spalin zmierzone w warunkach stacjonarnych odnosi się do poszczególnych udziałów czasowych testu LTO

14 Lokomotywa spalinowe Samochód ciężarowy Samochód osobowy Łodzie motorowe Badania emisji związków szkodliwych spalin w warunkach rzeczywistej eksploatacji dla wielu obszarów zastosowania silników spalinowych samoloty Maszyny pozadrogowe Ciągniki rolnicze

15 Badania emisji związków szkodliwych w spalinach statków powietrznych w rzeczywistych warunkach eksploatacji TEST EMISJI STATYCZNY Badania w trakcie lotu grupa P1 - silniki tłokowe

16 Mi-17 PZL SW-4 Puszczyk An-28 Wyposażone w pokładowe rejestratory parametrów lotu umożliwiają odniesienie próby stacjonarnej do warunków rzeczywistych PZL W-3 Sokół M-28 grupa P2 - silniki turbośmigłowe o mocy maksymalnej do 2 MW

17 grupa T1 - silniki turbinowe o ciągu startowym do 27 kn grupa T5 - silniki turbinowe dla samolotów naddźwiękowych

18 APARATURA POMIAROWA

19 SEMTECH DS CO 2, CO, HC, NO x pomiary w rzeczywistych warunkach

20 Pomiar masy PM cząstek stałych MSS Micro Soot Sensor

21 Pomiar liczby PN cząstek stałych AVL Particle Counter

22 1133,0 1139,0 1145,0 1151,0 1157,0 CAMBUSTION Pomiar rozkładu średnic PM EEPS TSI 1.8l DI Diesel NEDC without Catalytic stripper Dynamic Spectrum Viewer 1,0E+07 9,0E+06 8,0E+06 7,0E+06 6,0E+06 5,0E+06 dn/dlogdp /cc To play: Drag the handle Play of Speed the sliding control below 2x 4,0E+06 3,0E+06 2,0E+06 Time (s) 1,0E+06 0,0E Particle Diameter (nm)

23 Przykładowe wyniki badań

24 Porównanie stężenia związków spalin z samolotu i z samochodu osobowego Prędkość obrotowa [obr/min] Średnie stężenie CO [%] HC [ppm] NO x [ppm] CO 2 [%] Prędkość lotu 130 km/h Prędkość jazdy 130 km/h , ,2 0, Porównanie stężenia samolot / samochód 110 x więcej 580 x więcej 10 x więcej 1,4 x mniej

25 Natężenie emisji CO 2, CO, HC, NO x [g/h] Emisja związków szkodliwych spalin w fazie kołowania, startu i lotu Parametr Prędkość obrotowa [obr/min] Faza lotu Rozruch Kołowanie Start Przelot CO2 CO HC NOx Rozruch Kołowanie Start Przelot Faza lotu 95% emisji spalin to faza lotu

26 Emisja jednostkowa CO 2, CO, HC, NOx [g/kwh] Badania emisji spalin turbinowych silników śmigłowych ,8 2,0 CO2 CO HC NOx Odmienny charakter emisji niż w silnikach tłokowych

27 Obciążenie [%] Obciążenie [%] Opracowanie nowych testów badawczych 1. Wyznaczenie histogramów podczas próby i podczas lotu PZL W-3 Sokół % 22% 21% 24% ,2% 0,5% 1,3% 10% 34% 52% Udział czasu próby [%] Udział czasu eksploatacji [%]

28 Rozruch Rozgrzewanie Weryfikacja poprawności działania bloków Próba w zawisie Chłodzenie CO, HC, NOx [ppm] CO 2 [%] CO HC/10 NOx/100 CO Zestawienie stężenia związków szkodliwych spalin z przebiegiem lotu t [s] W-3 Sokół

29 Emisja jednostkowa CO 2, CO, HC, NOx [g/kwh] Obciążenie [%] 3. Wyznaczenie emisji jednostkowej związków szkodliwych ,1 CO2 CO HC NOx % 33% 21% 24% Udział czasu próby [%] Obciążenie [%] E j n i 1 E ji u i g kwh E wartość emisji jednostkowej dla danego obciążenia [g/kwh] u udział czasu obciążenia podczas próby [ ] j CO, HC, NO x, PM i liczba faz testu

30 Emisja jednostkowa CO 2, CO, HC, NOx [g/kwh] Badania emisji spalin silników turbinowych śmigłowców 4. Testy emisyjne 5. Wartości emisji 6. Propozycje limitów emisji ,8 2,7 EI CO = 15 g/kwh EI HC = 2 g/kwh EI NOx = 2 g/kwh 1 CO2 CO HC NOx Propozycja oceny emisyjnej statków powietrznych

31 Badania emisji spalin silników turbinowych śmigłowców Mi-2 PZL-W-3 Sokół Dzienna emisja śmigłowca = roczna emisja z pojazdu

32 Badania emisji spalin samolotu F-16 Emisja spalin proporcjonalna do zużycia paliwa 1. Zwykły lot 2. Lot wojskowy 3. Użycie dopalacza Zużycie 0,7 t/h Zużycie 6 t/h Zużycie 30 t/h

33 Badania emisji spalin i hałasu silnika turbinowego F100-PW-229 F-16 Zużycie paliwa (z użyciem dopalacza): kg/h dla samochodu osobowego wystarczy na km

34 Badania emisji spalin silnika turbinowego F100-PW-229 F-16 Rozruch silnika

35 Badania termowizyjne silnika turbinowego F100-PW-229 F-16 Obudowę silnika można dotknąć nieosłoniętą ręką, jej temperatura wynosi ok. 50 o C

36 Całkowicie ekologiczne

37 Combustion Engines Silniki Spalinowe Wszystkie wydania na:

38 Jerzy Merkisz BADANIA EMISJI ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH W STATKACH POWIETRZNYCH