ЦИАМ в ИКАО: история и современность

С момента вступления нашей страны в ИКАО специалисты Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») принимают активное участие в разработке новых стандартов организации к авиационной технике, которые год от года ужесточаются все больше. Сотрудник ЦИАМ официально представляет Россию в CAEP ИКАО и сегодня.

Экологическая миссия ИКАО

«Точка» особого контроля ИКАО — экологическая обстановка в районе аэропортов, зоны непосредственного воздействия шума при взлете и посадке самолетов. Здесь введены жесткие требования в части шума и эмиссии вредных веществ от авиационных двигателей: несгоревших углеводородов, оксида углерода, оксидов азота (NOx) и дыма. Запрет также введен на преднамеренный выброс топлива в атмосферу после останова двигателя. Действующий стандарт по выделению в атмосферу вредных веществ дополнен требованием по ограничению эмиссии нелетучих твердых частиц. Он вступает в силу с 2020 года для производимых и с 2023 года — для новых двигателей. Кроме того, разработан и вводится в действие с 2020 года новый международный стандарт на ограничение эмиссии углекислого газа (СО2), источником которого являются авиадвигатели.

Для улучшения качества воздуха вблизи аэропортов ИКАО наложила запрет на производство двигателей, не соответствующих нормам ИКАО по эмиссии вредных веществ вблизи аэродромов 2008 года (САЕР/6), а также предполагает ужесточить нормы на эмиссию NOx от авиационных двигателей на 45% (к 2020 году) и на 60% (к 2030 году) по сравнению с нормами САЕР/6. После 2023 года ИКАО планирует введение норv на эмиссию NOx в полете на уровне 5…10 г/кг (в граммах на килограмм сгоревшего топлива).

Что касается шума, то вблизи аэропортов ИКАО недавно дополнительно ужесточила нормы на 7 EPN дБ относительно требований Главы 4 международного стандарта. К 2028 году планируется дальнейшее ужесточение этого показателя.

По букве стандарта

Согласно действующим международным договорам и законодательству России, а также проводимой государственной политике в области развития воздушного транспорта, требования к экологическим характеристикам перспективных летательных аппаратов, устанавливаемые ИКАО, будут автоматически применяться и в нашей стране.

Стандарты не допускают возможности эксплуатации устаревших типов воздушных судов, поэтому необходимо формировать опережающий научно-технический задел при создании перспективных летательных аппаратов с учетом действующих и планируемых экологических требований ИКАО. На это направлена основная деятельность ЦИАМ, на протяжении полувека сотрудничающего с ИКАО.

Институт разрабатывает мероприятия по модернизации эксплуатируемых отечественных двигателей гражданской авиации для их соответствия нормам ИКАО, требованиям ЕС и международных региональных организаций с учетом технической достижимости и экономической обоснованности указанных мероприятий.

Для соответствия новым международным требованиям по экологии ЦИАМ проводит работы по созданию технологий, позволяющих авиационным двигателям стать более экологичными в отношении шума, эмиссии вредных веществ и расхода топлива (эмиссии СО2). Исследования включают разработку опережающих технологий, которые обеспечат снижение шума вентиляторов перспективных двухконтурных турбореактивных двигателей, шума внутреннего контура, включая компрессор, камеру сгорания и турбину, шума выхлопной струи и уменьшение выбросов вредных веществ.

Прорыва в уменьшении вредного воздействия авиации на окружающую среду можно достичь и посредством поэтапной разработки революционных технологий. Именно поэтому все ведущие страны изучают возможность перехода на гибридные и полностью электрические двигатели, которые могут обеспечить существенный выигрыш и по экологичности, и по экономичности. ЦИАМ находится в мировом тренде и ведет разработку гибридного (мощностью 500 кВт) и электрического (мощностью 60 кВт) двигателей-демонстраторов, конструктивная схема которых позволяет снизить объем выделения вредных веществ. Разработанные ИКАО международные экологические стандарты содержатся в Приложении 16 «Охрана окружающей среды» к Конвенции о международной гражданской авиации, включающем несколько томов: «Авиационный шум» (том I), «Эмиссия авиационных двигателей» (том II), «Эмиссия CO2 самолетов» (том III), «Система компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA)» (том IV).

Последний регламент, уже одобренный ИКАО, — «Система компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA)» — вызвал немало споров. В документе предлагается ввести в действие новый международный стандарт по глобальной системе рыночных мер в качестве механизма снижения эмиссии углерода каждой страной. Другими словами, за превышение выделенных квот на выбросы вредных веществ в атмосферу авиаперевозчикам придется платить дополнительный сбор. Эта инициатива, которую обсуждали и на прошедшей в этом году юбилейной 40-й сессии Ассамблеи организации в Монреале, неоднозначно воспринимается рядом государств, в том числе Россией, Китаем, Индией и другими государствами. Эксперты считают, что компенсационная схема CORSIA — это попытка возложить дополнительное и неоправданное финансовое бремя на гражданскую авиацию, которое только помешает ее устойчивому развитию.

Тем не менее, пилотный экспериментальный проект уже запущен в добровольном режиме в 2019 года, а с 2027 года участвовать в программе должны будут авиакомпании всех государств - членов организации. В разработанной САЕР системе CORSIA приветствуется использование альтернативных топлив (теперь они называются устойчиво производимые авиационные топлива). Их применение авиакомпаниями позволит заметно снизить их компенсационные обязательства и соответствующие платежи за выброс парниковых газов. ЦИАМ не только участвует в разработке нормативных документов по авиационным горюче-смазочным материалам, но и активно исследует возможности применения альтернативных топлив.

Эксперты ЦИАМ в ИКАО

СССР присоединился к ИКАО в 1970 году. В этот период в мире резко активизировались коммерческие перевозки с использованием турбовинтовых самолетов, начали использоваться сверхзвуковые пассажирские воздушные суда. Это привлекло внимание к изучению проблем воздействия авиации на экологию. В 1983 году в результате объединения Комитетов по авиационному шуму (CAN) и эмиссии авиационных двигателей (CAEE) был создан Комитет по охране окружающей среды от воздействия авиации (CAEP, Committee on Aviation Environmental Protection). Он стал помогать организации формулировать политику и принимать новые регламентируюшие документы ИКАО — «Стандарты и рекомендованная практика» (SARPs), связанные с авиационным шумом, эмиссией вредных веществ от авиадвигателей и более общим влиянием авиации на окружающую среду.

Представителем СССР, а позднее Российской Федерации, в комитетах CAEE и CAEP ИКАО с момента их образования до 1997 года был сотрудник ЦИАМ Алексей Горбатко. Он принимал участие в разработке первого издания международного стандарта по эмиссии (том II «Эмиссия авиационных двигателей» Приложения 16), советского стандарта «Охрана природы. Атмосфера. Газотурбинные двигатели самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ».

Алексей Горбатко — также один из авторов международной научной монографии Aviation and the Global Atmosphere, IPCC, Cambridge University Press, 1999 («Авиация и глобальная атмосфера», Рамочная конвенция по изменению климата), на многие годы определившей деятельность ИКАО в области охраны окружающей среды от воздействия авиации.

В 1997 году на посту представителя России в CAEP Алексея Горбатко сменил сотрудник ЦИАМ Сергей Волков. Вместе с коллегами он активно отстаивал интересы российских разработчиков и эксплуатантов авиационной техники при изменении международных стандартов (том I «Авиационный шум», том II «Эмиссия авиационных двигателей») и разработке тома III «Эмиссия СО2 самолетов». Сергей Волков — инициатор и один из разработчиков первого издания Авиационных правил АП-34 «Охрана окружающей среды. Эмиссия вредных веществ авиационными двигателями. Нормы и испытания» 2003 года.

С 2018 года официальным представителем России в САЕР снова назначен сотрудник ЦИАМ: им стал начальник сектора отдела исследования эффективности применения силовых установок на летательных аппаратах ЦИАМ Артур Мирзоян.

Следует отметить, что все эти годы в рабочих группах САЕР ИКАО постоянно работали эксперты из ЦИАМ, ЦАГИ, ГосНИИГА и других организаций, без помощи которых невозможна успешная защита интересов отечественных авиапроизводителей и эффективная работа представителя России в САЕР ИКАО.

Примеров успешного участия экспертов ЦИАМ в работе САЕР немало.

В рамках процесса, реализуемого Группой независимых экспертов САЕР, каждые три года готовятся прогнозы относительно снижения шума, эмиссии вредных веществ и потребления топлива на среднесрочную (10 лет) и долгосрочную (20 лет) перспективы. В части прогнозирования эффективности современных и будущих технологий снижения шума самолетов на местности активно принимал участие сотрудник ЦИАМ, член рабочей группы САЕР по шуму, начальник сектора отделения компрессоров ЦИАМ Юрий Халецкий.

C 2012 г. ЦИАМ принимал активное участие в разработке нового Стандарта ИКАО по эмиссии СО2. Усилиями Института были приняты нормы по эмиссии углекислого газа для производимых и новых самолетов на уровнях, которые устраивали отечественных производителей. Вклад ЦИАМ в международный стандарт ИКАО по эмиссии СО2 в 2013 г. был отмечен призовым местом в конкурсе «Авиастроитель года-2013» Союза авиапроизводителей России в номинации «За вклад в разработку нормативной базы в авиации и авиастроении».

Активно ЦИАМ совместно с АО «ОДК-Авиадвигатель» включился и в разработку новых норм CAEP по эмиссии нелетучих твердых топливных частиц. Благодаря этому удалось убедить законодателей принять такие нормы для производимых и новых авиадвигателей, которым удовлетворяют двигатели ПД-14 и ПС-90А. В этом году эта работа также была отмечена наградой в конкурсе «Авиастроитель года-2018».

Источник: международный авиационно-космический журнал "АвиаСоюз" №5 (77) сентябрь - октябрь 2019 г.

Скачать статью в формате pdf