Атмосферный аэрозоль представляет собой угрозу для авиационного двигателя: разрушает внутренние компоненты, что может критически нарушить работу техники. Международная команда ученых провела масштабное исследование, чтобы оценить количество пыли, которая попадает в двигатели самолетов, вылетающих и прибывающих в крупнейшие аэропорты мира.
Газотурбинные двигатели, которые стоят на гражданских воздушных судах, для работы используют атмосферный воздух. Однако вместе с воздухом в двигатели попадают содержащиеся в нем микроскопические аэрозольные частицы (пыль), которые образуются при разрушении твердых веществ или при распылении жидких. Например, эти частицы могут появиться естественным путем в результате извержений вулкана, пылевых бурь или лесных пожаров, а также искусственным, по вине человека — при сжигании топлива.
Мелкодисперсная пыль способна критически нарушить работу двигателя. Абразивным шлифующим действием аэрозольные частицы повреждают его компоненты, либо могут забить технологическое отверстие для подачи воздуха в систему охлаждения, из-за чего двигатель перегревается и глохнет. Все эти процессы приводят к более быстрому износу деталей, что влияет на стоимость обслуживания.
Статья по теме: Исследование: каждая пятая смерть в мире вызвана загрязнением воздуха от сжигания ископаемого топлива
Международная команда климатологов и авиационных инженеров под руководством Клэр Райдер (Claire Ryder) из британского Редингского университета попыталась оценить количество пыли, которое попадает в двигатели самолетов. Ученые выяснили, что воздушные суда, прилетающие в один из самых загруженных аэропортов мира, «поглощают» около 10 килограммов пыли на 1000 рейсов, причем большая ее часть попадает в организм пассажиров во время посадки. Результаты исследования опубликованы в журнале Natural Hazards and Earth System Sciences.
Чтобы рассчитать «дозы» пыли, «получаемые» самолетами во время взлета и посадки на взлетно-посадочные полосы в 10 крупнейших международных аэропортах, исследователи проанализировали атмосферные данные, предоставленные Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды, а также взятые с американо-французского метеорологического спутника CALIPSO. Ученые работали с информацией, собранной с 2003 по 2019 годы.
При этом специалисты учитывали ежедневные колебания концентрации пыли и ее изменение с высотой, а также скорости, с которыми самолеты «поглощают» пыль на разных высотах во время взлета и посадки.
Авторы научной работы выяснили, что самая высокая концентрация пыли оказывается вблизи аэропортов, находящихся рядом с пустыней Сахара, на Ближнем Востоке и в Северной Индии, особенно в сухие и жаркие периоды, когда возникают сильные пыльные бури.
Самую высокую «дозу» пыли получают самолеты, которые взлетают и «садятся» в Международном аэропорту имени Индиры Ганди в Дели (Индия) в июне-августе. В преддверии сезона муссонов двигатели самолетов «поглощают» в среднем 6,6 грамма пыли за прибытие и 4,4 грамма при вылете.
На втором и третьем месте — Международный аэропорт имени Амани Диори в Ниамее (Нигер) и Международный аэропорт Дубая (ОАЭ) — 4,7 грамма и 4,3 грамма пыли на одно прибытие, соответственно. Самолеты, следующие в китайский Международный аэропорт Пекин Дасин, «поглощают» 2,9 грамма по прибытии.
Статья по теме: Исследователи нашли связь между загрязнением воздуха и аутизмом
Райдер отметила, что уровень концентрации пыли в атмосфере помимо прочего зависит от количество осадков, сильного ветра и засухи. Если устранить любой из этих факторов, в атмосфере окажется меньше мелкодисперсных частиц. Например, чем меньше выпадает осадков, тем больше пыли в атмосфере, и наоборот, чем больше растительности, тем ее меньше.
Авторы работы пояснили, что хотя количество пыли, которое попадает в двигатели самолетов, не так уж велико, со временем это приводит к накопительному эффекту.
«Самолет, который „поглощает“ пять граммов пыли при вылете и посадке, за тысячу полетов „съест“ 10 килограмм пыли. Воздушные суда потребляют больше пыли, когда идут на снижение, но, опять же, концентрация мелкодисперсных частиц зависит от местных погодных условий, которые влияют на высоту пылевого шлейфа в атмосфере», — пояснила Райдер.
Статья по теме: Третий год подряд Нью-Дели становится городом с самым загрязненным воздухом в мире
Ученые также выяснили, что наибольшее количество пыли попадает в двигатели самолетов, когда воздушные суда находятся в зоне ожидания — в воздушном пространстве, предназначенном для ожидания очереди для захода на посадку. Особенно это характерно для высоты около одного километра от поверхности, где концентрация аэрозольных частиц достигает максимума.
Например, на эту высоту вблизи Международного аэропорта имени Индиры Ганди в Дели летом приходится 50 процентов от общего количества пыли, которое попадает в двигатели самолетов. Корректировка высоты полета может сократить такое «поглощение» примерно на 41 процент.
Кроме того, авторы исследования подсчитали, если изменить расписания полетов, перенести основную их часть на ночное время, это снизит попадание пыли в двигатели самолетов вблизи аэропортов Дели и Дубая более чем на 30 процентов.