ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ОХРАНА ПРИРОДЫ. АТМОСФЕРА
ДВИГАТЕЛИ ГАЗОТУРБИННЫЕ
САМОЛЕТОВ ГРАЖДАНСКОЙ
АВИАЦИИ
НОРМЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСОВ
ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
Охрана природы. Атмосфера ДВИГАТЕЛИ ГАЗОТУРБИННЫЕ САМОЛЕТОВ Нормы и методы определения выбросов Nature protection. Atmosphere. Civil aviation |
ГОСТ |
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 февраля 1986 г. № 400 срок действия установлен
с 01.01.87
до 01.01.92
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на газотурбинные двигатели (далее - двигатели) самолетов гражданской авиации с дозвуковой скоростью полета и устанавливает нормы и методы определения выбросов с отработавшими газами частиц сажи, несгоревших углеводородов, окиси углерода и окислов азота при стендовых испытаниях двигателей, а также требования по предотвращению выброса топлива в атмосферу.
Стандарт не распространяется: на турбореактивные двигатели с тягой на взлетном режиме менее 26,7 кН в части выбросов несгоревших углеводородов, окиси углерода и окислов азота; на турбовинтовые двигатели в части выбросов сажи, несгоревших углеводородов, окиси углерода и окислов азота.
Стандарт соответствует стандарту Международной организации гражданской авиации (Приложение 16 «Охрана окружающей среды» к конвенции о Международной гражданской авиации), в части норм выбросов загрязняющих веществ двигателями и методов их определения.
Пояснения терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 1.
1.1. Выбросы загрязняющих веществ, определенные для типа двигателей в целом в соответствии с разд. 2-4, не должны превышать значений, приведенных в табл. 1.
Таблица 1
|
Загрязняющие вещества |
Характеристика выброса загрязняющего вещества |
Норма |
|
Твердые частицы, преимущественно сажа (дым) |
Параметр выброса сажи (D) |
83,6 (Rвзл)-0,274 - для двигателей с Rвзл >6,53 кН |
|
50 - для двигателей с Rвзл ≤ 6,53 кН |
||
|
Несгоревшие углеводороды (СхНу) |
Удельная масса выброса (wj) г/кН |
19,6 |
|
Окись углерода (СО) |
118 |
|
|
Окислы азота (NОх) |
40 + 2 π |
Примечания:
1. В таблице приняты следующие обозначения:
Rвзл- расчетная сила тяги на взлетном режиме, для двигателей данного типа в статических условиях при международной стандартной атмосфере (МСА) на уровне моря без впрыска воды, кН;
π - степень повышения давления на взлетном режиме.
2. Удельную массу выбросов загрязняющих веществ следует рассчитывать по формуле
(1)
где Mj- масса загрязняющего вещества j, выбрасываемого двигателем за условный цикл взлетно-посадочных операций, г.
1.2. Нормы выбросов загрязняющих веществ, определенные при испытаниях двигателей в соответствии с разд. 2-4, являются их технической характеристикой и распространяются на все двигатели данного типа, имеющие неизменные конструкцию камеры сгорания и режимы работы.
1.3. Для двигателей, создаваемых после введения настоящего стандарта, нормы выбросов загрязняющих веществ устанавливают в техническом задании на двигатель, при этом не превышают норм табл. 1.
1.4. Выброс в атмосферу или слив на стоянку самолета топлива, стекающего из форсунок и коллекторов камеры сгорания в нижние точки газовоздушного тракта, в отстойники, дренажные и другие полости и емкости после останова двигателя, завершающего нормальные наземные или полетные операции, не допускается. Указанное топливо используют по прямому назначению.
1.5. Для двигателей, создаваемых после введения настоящего стандарта, требования о предотвращении выброса в атмосферу или слива топлива на стоянку самолета устанавливают в техническом задании на двигатель, но не ниже, чем требования по п. 1.4.
2.1.1. Определение параметра выброса сажи заключается в измерении фотометром коэффициента отражения света q от фильтра, через который пропущена проба газа из струи отработавших газов двигателя.
2.1.2. Система, обеспечивающая отбор и пропускание пробы газа через фильтр, включает пробоотборник, газоподводящую трубку и фильтродержатель с фильтром, а также устройства, позволяющие устанавливать необходимый режим пропускания газа и измерять его параметры (фильтр грубой очистки, клапаны, вакуумный насос, измерители и т.п.).
Схема отбора и фильтрации проб газа приведена на черт. 1.
2.2.1. Число точек отбора пробы отработавшего газа должно быть не менее 12. Точки отбора проб распределяют равномерно между четырьмя секторами выходного сечения реактивного сопла, образованными двумя взаимно перпендикулярными диаметрами. Расположение точек внутри каждого из секторов должно быть таким, чтобы обеспечивалось получение представительной пробы газа.
Методика оценки представительности пробы газа - по п. 3.6.
2.2.2. Пробоотборник располагают в струе отработавших газов, вытекающей из сопла двигателя, на расстоянии от него не более 0,5 диаметра выходного сечения сопла.
2.2.3. Пробоотборник изготовляют из нержавеющей стали. Все отверстия пробоотборника для отбора проб должны быть одного диаметра.
Конструкция пробоотборника должна быть такой, чтобы не менее 80 % суммарного падения давления в пробоотборнике приходилось на отверстия для отбора проб.
2.2.4. Пробоотборник соединяют с фильтродержателем газоподводящей трубкой внутренним диаметром dтр = 4,0-8,5 мм и длиной не более 25 м. Радиусы необходимых изгибов трубки должны быть не менее 10 dтр.
Трубка должна быть изготовлена из материала, предотвращающего оседание на стенках твердых частиц или накопление статического электричества (нержавеющей стали, заземленного насыщенного углеродом фторопласта). Газоподводящую трубку выполняют обогреваемой (с подогревом стенок не ниже 60 °С).
2.2.5. Фильтродержатель должен быть изготовлен из коррозионно-стойкого материала. Геометрия внутреннего канала фильтродержателя представлена на черт. 2. Фильтродержатель выполняют обогреваемым (с подогревом стенок до температуры не ниже 60 °С).
Схема отбора и фильтрации проб газа при определении выброса сажи.
1 - сопло двигателя; 2 - пробоотборник; 3 - устройство обогрева трубки от 60 до 175 °С; 4 - переключающий клапан; 5 - фильтр грубой очистки; 6, 8 - дроссельные клапаны; 7 - фильтродержатель; 9 - отсечной клапан; 10 - вакуумный насос; 11 - ротаметр; 12 - камерный счетчик газа; 13 - измеритель давления и температуры
Черт. 1
2.2.6. Фильтр изготовляют из бумаги для хроматографии, технические характеристики которой приведены в табл. 2.
Таблица 2
|
Наименование показателя |
Норма |
Метод испытания |
|
Масса 1 м2, г |
95,4±3,0 |
По ГОСТ 13199-67 |
|
Впитываемость в среднем по двум направлениям, мм |
83,5±5,0 |
По ГОСТ 12602-67 |
|
Разрывная длина в среднем по двум направлениям, м, не менее |
1800 |
|
|
Зольность, %, не более |
0,08 |
По ГОСТ 7629-77 |
|
Сорность, число соринок площадью от 0,06 до 0,50 мм2 на 1 м2, не более |
48 |
По ГОСТ 13525.4-68 |
|
Белизна, %, не менее |
86,8 |
По ГОСТ 7690-76 |
|
рН водной вытяжки |
7,0±0,4 |
По ГОСТ 12523-77 |
|
Воздухопроницаемость (в 4 слоя), мл/мин, не менее |
2425 |
|
|
Состав по волокну, %: |
|
По ГОСТ 7500-75 |
|
хлопковое волокно |
100 |
|
|
в том числе мерсеризованное волокно |
60 |
|
Геометрия внутреннего канала фильтродержателя
Черт. 2
2.3.1. Клапан (см. черт. 1), трехпозиционный переключатель отсечного типа (допускается комбинация из двух связанных между собой клапанов), обеспечивает подачу пробы отработавших газов к фильтру или в перепускную магистраль и отключение подачи пробы. Клапан выполняют обогреваемым (с подогревом стенок до температуры не ниже 60 °С).
Клапаны 6 и 8 должны обеспечивать регулирование расхода пробы отработавших газов через фильтр и перепускную магистраль.
Клапан 9 предназначен для изолирования фильтродержателя от перепускной магистрали.
Все клапаны должны быть изготовлены из коррозионно-стойкого материала.
2.3.2. Для обеспечения прокачки пробы отработавших газов через систему и проверки системы на герметичность и чистоту испытательный стенд должен быть оборудован вакуумным насосом с полным расходом не менее 28 л/мин при нормальных условиях и максимальным давлением разрежения при отсутствии расхода, равным 75 кПа (0,76 кгс/см2).
2.3.3. Для измерения объема пробы газа используют камерный счетчик газа, в котором должно обеспечиваться измерение давления и температуры газа. Относительная погрешность измерения объема газа ±2 %, давления ±0,2 %, а абсолютная погрешность измерения температуры ±2 °С.
Для измерения расхода газа в пробе используют ротаметр с полным расходом не менее 30 л/мин. Относительная погрешность измерения расхода газа ±5 %.
2.3.4. С целью обеспечения нормальной работы клапана 6, ротаметра, камерного счетчика газа и вакуумного насоса при подаче пробы газа через перепускную магистраль в ней должен быть установлен фильтр грубой очистки газа.
2.3.5. Для измерения коэффициента отражения света от фильтра используют фотометр со следующими техническими характеристиками:
диапазон измерения коэффициента отражения, % … от 100 до 10
относительная погрешность измерения, %, не более… ±1
диаметр светового луча фотометра на измеряемом образце …
….от до ,
(d - диаметр сажевого пятна на фильтрующем элементе (черт. 2)).
2.4.1. До проведения измерений система должна быть проверена на герметичность и чистоту.
2.4.2. Проверку системы на герметичность необходимо проводить в следующем порядке:
прогреть обогреваемые элементы системы до рабочей температуры;
закрепить чистый фильтр в фильтродержателе;
закрыть клапан 4 и полностью открыть клапаны 6, 8 и 9;
включить вакуумный насос и откачивать систему в течение 1 мин;
продолжая откачивать систему, измерить объем газа, прошедшего в течение следующих 5 мин; измеренный объем не должен превышать 5 л;
отсоединить пробоотборник от газоподводящей трубки и заглушить ее;
клапан 4 установить в положение «перепуск»;
клапан 9 закрыть, клапан 6 открыть;
включить вакуумный насос и откачивать систему в течение 1 мин;
продолжая откачивать систему, измерить объем газа, прошедшего в течение следующих 5 мин; измеренный объем газа не должен превышать 2 л;
подсоединять пробоотборник к газоподводящей трубке.
2.4.3. Проверку чистоты системы необходимо проводить в следующем порядке:
прогреть обогреваемые элементы системы до рабочей температуры;
открыть клапаны 6, 8 и 9;
запустить вакуумный насос и попеременно устанавливать клапан 4 в положения «перепуск» и «проба» в течение 5 мин, чтобы продуть всю систему воздухом;
установить клапан 4 в положение «перепуск»;
закрыть клапан 9 и закрепить в фильтродержателе чистый фильтр, открыть клапан 9;
установить клапан 4 в положение «проба» и после того, как через фильтр пройдет масса воздуха, равная 50 кг на 1 м2 фильтрующей поверхности, вновь установить клапан 4 в положение «перепуск»;
определить коэффициент отражения ρS от фильтра;
определить коэффициент потемнения ρD в соответствии с п. 2.6.2.
Если значение ρD превышает 3, систему следует очистить, пока не будет получено значение ρD, меньшее или равное 3.
2.5.1. Перед проведением измерений газоподводящая трубка, клапан 4 и фильтродержатель должны быть прогреты до рабочей температуры, выбираемой в диапазоне 60-175 °С. В ходе измерений выбранную рабочую температуру следует поддерживать с абсолютной погрешностью ±10 °С, при этом минимальное и максимальное значения температуры не должны выходить за пределы указанного диапазона.
2.5.2. Измерения проводят на установившихся режимах работы двигателя, выбор которых должен обеспечивать надежное определение максимального значения параметра выброса сажи в диапазоне изменения режимов работы двигателя от малого газа (земного) до взлетного (в соответствии с п. 2.6.4.).
Для каждого режима работы двигателя число отбираемых проб газа должно быть не менее 3.
2.5.3. В связи с тем, что температура окружающего воздуха влияет на параметр выброса сажи D, а методики приведения результатов измерения значения D к стандартным атмосферным условиям отсутствуют, испытания следует проводить при температуре окружающего воздуха не выше 15 °С.
