Models for assessment of NOx emissions from turbofan engine of aircraft

Abstract

During the last decade a lot of investigations were focused on the evaluation of the impact of aircraft engine emissions on the local and regional air quality in the vicinity of the airport. The aircraft emissions inventory is usually calculated on the basis of certificated emission indices, which are provided by the engine manufacturers and reported in the database of the International Civil Aviation Organization (ICAO). The certificated emission indices rely on well-defined measurement procedures and conditions during engine test. Under real circumstances, however, operational (power setting, time-in-mode and fuel flow rate) and meteorological (air temperature, humidity and pressure) conditions may vary from ICAO definition, consequently deviations from the certificated emission indices may occur. The advanced emission model of turbofan engine (TURBOGAS emission model) was developed for the assessment of aircraft engine emissions taking into account the influences of operational and meteorological conditions on emission indices to generate precise aircraft emissions inventories as well as contrails likelihood and lifetime. Both BFFM2 and P3T3 methods have been implemented in the TURBOGAS emission model.

Протягом останнього десятиліття багато досліджень зосереджено на оцінці впливу викидів авіаційних двигунів на місцеву та регіональну якість повітря поблизу аеропорту. Інвентаризація викидів викидів повітряних суден зазвичай обчислюється на основі сертифікованих емісійних індексів, які надаються виробниками двигунів і відображаються в базі даних Міжнародної організації цивільної авіації (ІКАО). Сертифіковані індекси емісії визначаються під час стендових випробувань. Проте в реальних умовах експлуатаційні (тяга, напрацювання двигуна та витрата палива) і метеорологічні характеристики (температура повітря, вологість і тиск) не відповідають ІКАО умовам, внаслідок чого індекси емісії вирізняються від сертифікованих величин. Розроблена вдосконалена емісійна модель турбовентиляторного двигуна (модель викиду TURBOGAS) для оцінки викидів авіаційних двигунів з урахуванням впливу експлуатаційних та метеорологічних умов на показники викидів для створення точних кадастрів викидів повітряних суден, а також ймовірності виникнення інверсійних слідів. Обидві методи BFFM2 та P3T3 були впроваджені в моделі TURBOGAS.

В течение последнего десятилетия многие исследования также были сосредоточены на оценке воздействия выбросов авиационных двигателей на качество воздуха в зоне аэропорта и в окрестностях. Инвентаризация выбросов воздушных судов обычно рассчитывается на основе сертифицированных индексов выбросов, которые предоставляются изготовителями двигателей и заносятся в базу данных Международной организации гражданской авиации (ИКАО). Сертифицированные индексы эмиссии определяются при стендовых испытаний. Однако в реальных условиях эксплуатационные (тяга, наработки двигателя и расход топлива) и метеорологические характеристики (температура воздуха, влажность и давление) не отвечают ИКАО условиям, в результате чего индексы эмиссии отличаются от сертифицированных величин. Усовершенствованная модель выбросов турбовентиляторного двигателя (модель выбросов TURBOGAS) была разработана для оценки выбросов авиационных двигателей с учетом влияния эксплуатационных и метеорологических условий на индексы выбросов для создания точных кадастров выбросов воздушных судов, а также вероятности появления инверсионных следов. Оба метода BFFM2 и P3T3 были реализованы в модели выбросов TURBOGAS.