机场飞机起降循环污染物扩散分布研究

国际民航组织规定飞机的标准起降循环(LTO)为滑行、起飞、爬升和进近(不包括巡航阶段)4个阶段,而对机场污染产生影响的主要在起飞和降落阶段。为了计算的可行性,首先简化飞机在机场起飞降落的活动路线,分阶段计算出4个阶段对总的污染排放浓度的贡献;然后计算得出整个民航机场飞机起降循环过程的污染物扩散模型。基于此模型,用MATLAB软件对飞机在机场起飞降落过程中排放的NOx扩散分布进行仿真。     

性能退化对民机巡航阶段污染物排放的影响研究

发动机性能退化将会影响污染物排放,以往污染物排放估算模型未充分考虑性能退化对排放量的影响.因此本文对原有污染物估算模型进行修正,将民机实际运行中表征发动机健康状态的主要参数EGT作为特征量融入到污染物排放估算模型中,提出改进的形成氧化法以及P3-T3方法,定量估算性能退化对污染物排放的影响.使用GE90-115B发动机历史QAR数据,计算航空发动机处于不同健康水平下的巡航阶段污染物排放特性.研究结果表明：航空发动机性能退化将会显著影响巡航阶段污染物排放特性.其中,性能退化严重时航空发动机CO、UHC以及黑碳的巡航阶段平均排放指数较健康状态时分别升高87.52%、247.76%以及19.68%,而NO_x的平均排放指数则下降55.33%.因此在对性能退化的发动机进行污染物评估时必须考虑性能退化的影响.     

基于实际飞行数据的首都机场飞机发动机日排放清单估算方法研究

根据航班实际飞行数据估算机场飞机主发动机排放量,可以提升机场排放清单编制的准确度.基于北京首都机场某日运行数据和国内1326架次航班的机载飞行数据(QAR数据),研究了基于飞行数据的机场飞机主发动机排放清单制定方法.采用一阶近似3.0(FOA3.0)方法补充国际民航组织发动机排放数据库颗粒物基准排放指数,结合QAR数据,应用波音燃油流量法2(BFFM2)估算了实际飞行条件下污染物排放指数,编制了首都机场该日飞机主发动机排放清单,分析了首都机场航班排放特征.在此基础上,探讨了结合实际数据本地化的着陆和起飞循环,以期为机场飞机主发动机排放量的快速准确核算提供新的思路.结果发现,该日航班主发动机HC、CO、NO_x和PM_(2.5)排放量分别为933.9、10967.8、14703.5和85.5 kg,较标准LTO循环估算结果的偏差分别为15.6%、13.2%、-29.1%和-18.9%.NO_x排放主要集中在起飞和爬升阶段,占其排放总量的68.0%;HC和CO排放主要集中在滑行和慢车阶段,分别占其排放总量的90.0%和88.0%;PM_(2.5)在各飞行阶段的排放较为平均.对于单位LTO循环,航班滑行过程中平均排队等候(地速为零)时间为7.7 min,产生的HC、CO、NO_x和PM_(2.5)分别占总滑行阶段对应污染物排放量的26.3%、27.5%、25.7%和27.5%,这一部分排放量有望通过场面运行优化进一步控制.     

基于QAR数据的飞机全航段黑碳排放量计算与分析

黑碳气溶胶是航空发动机运行过程中产生的一种主要颗粒污染物.为评估飞机全航段的黑碳排放特性,在一阶近似方法(FOA)的基础上,提出一种基于黑碳形成和氧化过程的形成氧化法(FOX).使用GE90-115B型发动机历史QAR数据进行实例分析,结合QAR数据中燃油流量、空气燃料比、燃烧室入口温度、主燃区火焰温度等热力学参数,计算某次飞行全航段的黑碳排放量.结果表明,形成氧化法的计算结果高于一阶近似方法,巡航阶段的总排放量高于起飞着陆循环.分析表明,结合实际飞行数据的形成氧化法,考虑了发动机的性能差异、燃烧品质及外界环境条件对排放特性的影响,能够更加真实有效地评估飞机全航段的黑碳排放量,为飞机排放监测及排放的适航符合性验证等效替代提供更加准确的依据.     

民航发动机巡航阶段排放扩散模型研究

民航发动机大量的排放物给全球气候的变化增加了贡献度,为了进一步研究航空排放对环境的影响,国际上已经进行了大量有关排放、扩散方面的研究,如美国机场的EDMS系统计算机场各种污染物浓度并得出其扩散模式等,但对飞机巡航阶段排放物扩散状况的研究很少。从机载QAR数据中提取相关参数,采用高斯扩散理论,着重研究了民航发动机在巡航阶段排放扩散模型,用MATLAB对发动机CO2排放进行了数值模拟,为进一步建立排放物扩散控制体系或方法提供依据。     

基于QAR数据的发动机LTO阶段氮氧化物排放量计算与分析

氮氧化物是发动机运行过程中产生的一种主要污染物,对于航空器氮氧化物排放量的准确计算是控制排放和评估其环境影响的基础.本文依据BM2流量修正方法对机载快速存取记录器(QAR)数据中的燃油流量值进行标准化修正,并根据低压转子转速、空地传感器指示、油门杆解算器角度、飞行高度,对起飞着陆循环(LTO)进行更精确的阶段划分.同时,参考国际民航组织公布的特定发动机机型的分阶段排放指数,对PW-4077D发动机某次LTO阶段的氮氧化物排放量进行计算.结果表明,通过精准飞行阶段划分,结合QAR实测数据估算的LTO分阶段(起飞、爬升、进近、慢车)氮氧化物排放量分别达到3415.87、7574.57、3019.98、1721.33 g,与标准LTO估算方法相比,相差30%以上.这种发动机LTO阶段实际排放量的计算方法,可为近地面航空器乃至不同地区整个机场氮氧化物污染评估提供更加准确的依据.     

结合QAR数据的全航段排放估算及其对飞行成本的影响研究

随着排放对环境的影响日趋严重,排放成本被纳入飞行总成本的趋势已成为必然.在对基础飞行成本模型进行改进过程中,为了准确计算飞机排放量,依据机载QAR（Quick Access Recorder,快速存取记录器）数据中表征发动机实际运行的诸多参数,准确获取排放量,进而利用改进飞行总成本模型计算实际飞行成本.同时,讨论了燃油成本、时间成本及排放成本在综合成本中所占的比例.结果表明,燃油成本占比最大,约为41.63%;时间成本约占34.13%,排放成本占比达到24.24%,超过燃油成本的1/2.由此可见,排放成本对总成本影响很大,其影响不可忽视,多方面考虑计算排放量及排放成本,可为航空公司初步评估飞机运行成本提供有效依据.     

可靠性数据在民机故障诊断中的应用研究

可靠性数据是故障统计历史信息的记录,数据内隐含着大量对维修人员排故具有指导意义的信息,为达到提高工作效率,减少排故时间,以保证航班正点运营的目的,提出将可靠性数据应用于民机故障诊断的计算模型。利用从可靠性报表中收集到的数据对某航空公司主力机型A320-200飞机的空调系统常发故障进行诊断,首先用粗糙集(RS)对8个可能导致温度控制组件超温故障的部件进行分析,初步总结出3个故障源,然后计算综合故障概率,最后用Weibull分布验证以上诊断结论。结果表明,该法的引入能实现故障源的精确定位,并在实际中成功排故,大大缩短维修时间。     

基于SAGE的航空排放计算方法研究及其应用

随着全球航空业的不断发展,航空排放控制措施层出不穷,准确计算航空排放量以衡量控制措施的优劣很重要。文章详细阐述了SAGE模型计算航空排放的核心思想,深入分析了SAGE模型的计算模块。通过对SAGE模型计算航空排放的过程分析,设计了飞机飞行全航段的排放计算流程,并完成了系统建设。介绍了该系统的总体设计和主操作界面;利用该系统计算了某些航班的排放量,结果表明计算值与实际值相比误差很小。     

基于P3-T3方法的飞机LTO阶段氮氧化物排放量计算与分析

飞机起飞着陆循环(LTO)阶段包含高推力的起飞和爬升阶段,具有排放强度高、排放特性不稳定的特点.同时,该阶段飞行高度低,尾气排放会直接影响机场周边人群.因此,本文依据机载快速存取记录器(QAR)数据中的低压转子转速等特征参数,对LTO进行精确的阶段划分.同时,建立发动机排放特性参数与推力关系模型,并使用P_3-T_3方法对国际民航组织公布的发动机各阶段排放指数进行修正,最终计算GE90-115B发动机某次LTO阶段的实际氮氧化物排放量.结果表明,该方法与国际民航组织推荐的标准LTO估算方法相比,总量相差约40%,与原有的BM2方法相比也存在一定差异.分析认为,这种依据QAR实际飞行数据并结合发动机排放特性参数的发动机排放量计算方法,可以更加真实地反映发动机性能对排放特性的影响,可很好地适用于具体航班氮氧化物排放量的精确估算,为近地面飞机排放评估乃至机场排放清单的编制提供更加准确的依据.