飞机发动机排放对机场大气环境影响评估研究

量化飞机发动机排放对机场大气环境污染的影响,衡量排放污染的影响范围及深度,对于机场建设项目论证和实现机场可持续发展意义重大。它为满足环境影响分析对航空排放监测技术的进一步要求,以评估飞机排放对机场大气环境影响为目标,分析了飞机发动机排放的生成机理、影响因素,将FTIR被动遥感技术引入尾气成分分析,实现了飞机发动机排放监测和动态评估。重点研究了以下内容: (1)构建了机场大气环境评估框架体系。建立了机场除飞机外所有潜在排放源的全部计算模型,包括辅助动力装置、地面保障设备、地面交通工具和固定源;同时给出了扩散模型计算的点源基本公式。并将机场飞机排放清单的制定和扩散浓度的计算作为后续重点来讨论。 (2)制定了民航机场飞机发动机排放清单。在深入分析排放清单影响因素的基础上,基于国际民航组织的起飞着陆循环(Land take-off,LTO)概念,采用其发动机排放数据库,结合我国民航机队资料和飞行数据,提出了改进的排放总量计算模型,建立了中国民航飞机排放数据库,得出LTO循环数与各污染气体排放因子的函数关系,制定了民航机场飞机发动机2002-2006排放清单。并针对飞机在机场的滑行阶段工作进行了讨论,为通过排放分析改进飞机工作程序以控制污染排放打下研究基础。 (3)研究了民航机场飞机排放浓度扩散预测模型。按国际民航组织的标准起飞着陆循环,简化飞机与机场相关的活动路线,根据清单模型方法,计算出进近、滑行、起飞、爬升四段路线的排放污染物量。在高斯点源公式,即EDMS的AREMOD的核心公式基础上,采用点源求和的线源扩散模型公式,经过对模型中相关参数的修正,建立了民航机场飞机排放浓度预测模型,并利用机场气象资料预测出飞机排放污染在民航机场的浓度增值以及在横风向的浓度变化趋势。 (4)针对排放清单精确计算及飞机在机场飞行状态实时测量的深层次要求,将非插入式测量方法—被动式傅里叶变换红外(FTIR)光谱遥感技术引入到航空发动机尾气监测技术当中。利用FTIR遥感监测系统在无人机测试台上获得一系列光谱数据,并通过传统解析方法与最新的大气三层解析模型的对比分析,获得发动机不同推力下排放组分的成分分析结果,及相关污染物的排放指数。为得到改进的排放指数进行排放清单的精确计算提供了途径。 通过本文的研究,搭建了机场大气环境评估的框架结构,建立了中国民航飞机排放数据库,提出了改进的排放清单计算模型,预测了飞机发动机排放扩散浓度,研究了FTIR遥感测试应用技术,实现了飞机发动机排放在机场环境的监测、理论及动态评估。