Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 1.

Базарский О. В. и др. Модель испарения капель керосина в атмосфере. УДК 504.3.054 О. В. Базарский, Ж. Ю. Кочетова Модель испарения капель керосина в атмосфере и загрязнения грунтов приаэродромной территории Загрязнение грунтов приаэродромных территорий обусловлено образованием и рассеиванием капель керосина при его неполном сгорании в форсажном режиме работы двигателя самолета. При постоянном воздействии на объекты окружающей среды даже небольших количеств несгоревшего топлива в течение десятилетий эксплуатации аэродромов (прежде всего военных) вклад этой составляющей в загрязнение грунтов становится не менее значимым, чем при аварийных сбросах. Описание каплеобразования керосина основано на том факте, что отработавшие газы авиационных двигателей и дренажных систем не могут конденсироваться, так как находятся при температурах выше критической температуры для керосина. В процессе конденсации они должны перейти в парообразное состояние. Охлаждение отработавших газов и конденсация паров керосина происходит в спутном следе самолета с высоким уровнем турбулентности потоков воздуха. В результате формируются газодинамические образования, имеющие различные массы, которые при достижении температуры конденсации превращаются в капли жидкого керосина. С учетом множества случайных процессов, возникающих при турбулентном охлаждении керосина, распределение капель по размерам является нормальным. Построенная математическая модель загрязнения грунтов территорий керосином между ближайшими приводными радиомаяками аэродрома показывает, что экологически опасное загрязнение наблюдается на расстоянии до 100 м от края взлетно-посадочной полосы. В ходе исследования грунтов приаэродромной территории аэродрома "Балтимор" (г. Воронеж) определено, что ближайший жилой район расположен на расстоянии 1,8 км от взлетно-посадочной полосы, где уровень загрязнения грунтов керосином определяется ниже его ПДК. В южном направлении от аэродрома на расстоянии 300-1 500 м находится дачный поселок с преобладающим типом почвогрунтов - черноземом, в котором происходит накопление керосина; его ПДК в этом районе превышено в 4-12 раз. Получено достаточно полное совпадение расчетных и экспериментальных данных (R = 0,81), несмотря на то что в теоретических расчетах не были учтены изменения высоты полетов самолетов. Ключевые слова: математическая модель, испарение капель, керосин, приаэродромная территория, загрязнение грунтов Информация о статье: поступила вредакцию 09.02.2018; получена после доработки 18.10.2018 Введение В связи с интенсификацией деятельности ракетодромов, военных и гражданских аэродромов возникает проблема оценки экологических рисков на приаэродромных территориях и необходимости их расчетного прогнозирования. Особую остроту проблеме добавляет тот факт, что в зону, прилегающую к районам распыления топлива, попадают сельскохозяйственные угодья, населенные пункты, рекреационные зоны. Приоритетным загрязнителем приаэродромных территорий и стартовых площадок ракет являются самолетные и ракетные керосины, относящиеся к 3-му классу опасности [1]. При их выбросах в атмосферу, помимо дробления и испарения капель, протекают такие сложные взаимосвязанные процессы, как химические превращения, диффузия, коагуляция и др. Токсичные компоненты рассеиваются в пространстве и в конечном итоге оседают на поверхность земли, проникают в низшие слои горизонтов, накапливаются на естественных геохимических барьерах грунтов. Процессы падения капель топлива с больших высот при отделении частей ракет-носителей и при аварийном сбросе топлива в случае нештатной ситуации на борту самолета исследуются во многих работах [2-4]. Авторы при расчете гравитационного осаждения капель топлива используют зависимость для стационарной скорости их падения, полученной введением поправочного множителя в закон Стокса при пренебрежении архимедовой силой. Интересны работы [5; 6], в которых рассматривается падение не отдельных капель топлива, а их "ансамблей", при этом предполагается, что топливо из баков вытекает как дискретно (точечный сброс), так и непрерывно. Однако остается мало изученным вопрос прогнозного моделирования загрязнения грунтов приаэродромной территории в результате рассеивания капель авиационного керосина при его неполном сгорании в форсажном режиме работы двигателя самолета. В процессе постоянного воздействия в течение десятилетий эксплуатации аэродромов (особенно военных) на объекты окружающей среды даже небольших количеств несгоревшего топлива вклад этой составляющей в загрязнения грунтов становится не менее значимым, чем при аварийных сбросах. 64