Emisja gazów związkowych szkodliwych spalin z lotniczych silników tłokowych

Praca stanowi syntetyczne ujęcie problematyki emisji gazowych związków szkodliwych zawartych w spalinach tłokowych silników lotniczych, wykorzystywanych w napędach małych samolotów lotnictwa ogólnego. Realizacja tego zagadnienia jest rezultatem analizy potrzeb identyfikacji i oceny emisji związków szkodliwych za-wartych w spalinach silników w warunkach rzeczywistej eksploatacji samolotów. Podjęte w pracy rozważania dotyczą tłokowych zespołów napędowych, które do tej pory nie były ujęte w normach emisji związków szkodliwych spalin z silników lotniczych. Z powodu ciągłego rozwoju małych samolotów i wzrostu zapotrzebowania na nie w sektorze lotnictwa ogólnego oraz niesłabnącej troski o środowisko, podjęte działania są aktualne, a w kwestii eksploatacji lotniczych silników tłokowych nie w pełni poznane. Współczesne możliwości badawcze pozwalają na analityczne rozwiązania problemu identyfikacji i oceny emisji związków szkodliwych z silników spalinowych. Dotyczą one badań emisji zanieczyszczeń w testach statycznych, dynamicznych oraz badań w rzeczywistych warunkach eksploatacji środków trans-portu. Zagadnienie identyfikacji emisji zanieczyszczeń z lotniczych silników tłokowych w warunkach rzeczywistej eksploatacji samolotu jest nowe i, w zakresie objętym pracą, oryginalne.
W pracy zaprezentowano zależności między emisją gazowych związków szkodliwych zawartych w spalinach a parametrami określającymi stany eksploatacyjne silnika małego samolotu, przedstawiono także metodyczne podejście do podjętego problemu badawczego. Dokonano identyfikacji wartości parametrów eksploatacyjnych tłokowych silników lotniczych w zakresie ich obciążenia i prędkości obrotowej wału korbowego w warunkach rzeczywistej eksploatacji samolotu. Opracowano stacjonarne testy badawcze emisji związków szkodliwych spalin odniesione do rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. Przeprowadzono badania emisji związków szkodliwych spalin tłokowych silników lotniczych w testach stacjonarnych. Opracowano modele emisji gazowych związków szkodliwych spalin lotniczych silników tłokowych i poddano weryfikacji eksperymentalnej, przeprowadzając badania w warunkach rzeczywistej eksploatacji samolotu podczas lotu.
Niniejsza praca stanowi syntetyczne kompendium wiedzy na temat emisji gazowych związków szkodliwych zawartych w spalinach lotniczych silników tłokowych w warunkach rzeczywistych (eksploatacji), na podstawie których opracowano emisyjne testy statyczne przeznaczone do oceny emisji z małych samolotów. Dodatkowym rezultatem aplikacyjnym tej rozprawy jest oszacowanie emisji związków szkodliwych zawartych w spalinach tłokowych silników lotniczych podczas ich eksploatacji w warunkach rzeczywistych. Zaproponowane modele emisji zanieczyszczeń zawierają wszystkie fazy eksploatacji i dotyczą jej oceny z tłokowych silników lotniczych. Uzyskane modele emisji zanieczyszczeń uogólniono, podając ostateczny model na wyznaczenie masy dowolnego gazowego związku szkodliwego podczas eksploatacji małych samolotów napędzanych silnikami tłokowymi.

Streszczenie 5 Wykaz ważniejszych oznaczeń 6 1. Wstęp 9 2. Zagadnienia normalizacji emisji zanieczyszczeń 15 2.1. Amerykańskie normy emisji zanieczyszczeń dla statków powietrznych 15 2.2. Światowe normy emisji zanieczyszczeń 16 2.3. Normy emisji według przepisów federalnych 17 3. Problem badawczy 19 3.1. Istota problemu 19 3.2. Cel i zakres pracy 20 4. Analiza warunków eksploatacji lotniczych silników tłokowych 24 4.1. Metodyka badań 24 4.2. Badania parametrów eksploatacyjnych silnika tłokowego w warunkach lotu samolotu PZL-104 Wilga 35 27 4.3. Analiza parametrów eksploatacyjnych silnika w warunkach lotu samolotu Cirrus SR22T 31 4.4. Analiza wartości obciążeń silników w warunkach lotu 35 5. Konstrukcja stacjonarnego testu badawczego 40 5.1. Założenia wyjściowe do budowy testu 40 5.2. Budowa stacjonarnego testu emisji zanieczyszczeń 41 6. Badania emisji związków szkodliwych w warunkach stacjonarnych 45 6.1. Metodyka badań 45 6.2. Stacjonarne badania emisji związków szkodliwych spalin z tłokowych silników lotniczych 48 7. Ocena emisji zanieczyszczeń w proponowanych testach 61 8. Modelowanie emisji związków szkodliwych spalin 69 8.1. Założenia wstępne 69 8.2. Modele masy związków szkodliwych spalin z lotniczych silników tłokowych 71 8.3. Ocena wyników modelowania emisji spalin z lotniczych silników tłokowych 75 8.4. Korekcja proponowanych modeli masy zanieczyszczeń z lotniczych silników tłokowych 83 8.5. Weryfikacja ostatecznych modeli masy zanieczyszczeń spalin 86 8.6. Ocena masy zanieczyszczeń dla wybranych samolotów 91 9. Podsumowanie 102 Literatura 105