MH/T 9006-2014 航空燃气涡轮发动机气态排出物计算方法

ICS49.050

V30

MH

中华人民共和国民用航空行业标准

MH/T9006—2014

航空燃气涡轮发动机气态排出物计算方法

Calculatingmethodsofgaseousemissionsforaircraftgasturbineengines

2014-07-29发布2014-11-01实施

中国民用航空局发布

MH/T9006—2014

目次

前言................................................................................II

1范围..............................................................................1

2符号和缩略语......................................................................1

3概述..............................................................................1

4计算条件..........................................................................2

5计算方法..........................................................................3

参考文献............................................................................18

I

MH/T9006—2014

前言

本标准按照GB/T1.1－2009给出的规则起草。

本标准由中国民用航空局航空器适航审定司提出。

本标准由中国民用航空局航空器适航审定司批准立项。

本标准由中国民航科学技术研究院归口。

本标准起草单位：中航商用航空发动机有限责任公司。

本标准主要起草人：郑李鹏、杨坤、侯乃先、徐康、李辰恺、曾海军。

MH

II

MH/T9006—2014

航空燃气涡轮发动机气态排出物计算方法

1范围

本标准规定了航空燃气涡轮发动机气态排出物的计算条件和计算方法。

本标准适用于航空涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机产生的气态排出物的计

算。

2符号和缩略语

2.1符号

下列符号适用于本文件。

P3燃烧室进口总压

T3燃烧室进口总温

Ω燃烧室载荷参数

2.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AFE机场标高（AirportFieldElevation）

BFFM2波音燃油流量法2（BoeingFuelFlowMethod2）

DFM修正系数法（DerivativeFactorMethod）

DLR德国宇航中心(DeutschesZentrumfürLuft-undRaumfahrt)

EI排放指数（EmissionIndex）

FAR燃油与空气的质量比，简称油气比(Fuel-to-AirRatio)

FCM燃油组分法（FuelCompositionMethod）

ICAO国际民用航空组织(InternationalCivilAviationOrganization)

LTO起飞着陆循环（LandandTake-Off）

NMHC非甲烷碳氢化合物(Non-MethaneHydrocarbons)

NMVOC非甲烷挥发性有机化合物(Non-MethaneVolatileOrganicCompounds)

SAE美国汽车工程师协会(SocietyofAutomotiveEngineers)

THC总未燃碳氢化合物(TotalunburnedHydrocarbons)

TIMLTO某个状态下持续的时间(times-in-mode)

VOC挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds)

3概述

3.1本标准提供多种航空燃气涡轮发动机气态排出物计算方法，可用于确定或决策与规章要求相关的

环境评估及预估航空燃气涡轮发动机的排放水平。

3.2本标准可计算的气态排出物种类包括：

1

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a)NOx；

b)CO；

c)THC；

d)CO2和H2O；

e)SOx；

f)VOC；

g)CH4；

h)NMHC；

i)NMVOC。

3.3本标准按照3.2所述气态排出物的种类给出了以下计算方法：

a)针对NOx、CO和THC：

1)P3T3法；

2)BFFM2法；

3)DLR法；

4)ICAO参考法；

b)针对CO2、H2O和SOx：FCM法；

c)针对VOC、NMVOC、CH4和NMTHC：DFM法。

a)项针对NOx、CO和THC的计算方法的顺序是按照精度从高至低顺序排列的，该顺序也反映了方法对

数据要求的高低程度。其中，BFFM2法和DLR法的精度基本一致。

3.4计算排放需要对飞行过程进行简化。本标准参考ICAO附件16第二卷的规定，将一个完整的飞行

过程简化为LTO循环（见4.2.1）。

4计算条件

4.1基准大气条件

本标准采用CCAR-34规定的以下基准大气条件：

a)压力：101325Pa；

b)温度：15℃；

c)绝对湿度：每千克干空气0.00629千克水。

4.2运行条件

4.2.1LTO循环

本标准以涡桨发动机和安装在亚音速航空器上的涡扇、涡喷发动机为例1)，LTO循环见图1,将一个完

整的LTO循环分为起飞、爬升、进近和慢车四个状态。其中，慢车状态的TIM可进一步分为滑入跑道和滑

出跑道两部分（例如:滑入跑道9min，滑出跑道17min，共计26min）。标准LTO循环特性是基于高于

机场标高（AFE）约914.4m（3000ft）来界定爬升和进近状态。

1)安装在超音速航空器上的涡扇、涡喷发动机的LTO循环分为起飞、爬升、下降、进近和慢车五个状态，具体的

MH功率（推力）设定值和TIM值可参考CCAR-34。

2

MH/T9006—2014

图1LTO循环示意图

4.2.2功率（推力）设定值

本标准采用CCAR-34规定，LTO四个状态的功率（推力）设定值见表1。

表1LTO四个状态的功率（推力）设定值

类别

状态涡桨发动机亚音速涡扇、涡喷发动机

%%

起飞100100

爬升9085

进近3030

慢车77

4.2.3TIM值

本标准采用CCAR-34规定，航空发动机的LTO四个状态的TIM值见表2。

表2LTO四个状态的TIM值

类别

状态涡桨发动机亚音速涡扇、涡喷发动机

minmin

起飞0.50.7

爬升2.52.2

进近4.54.0

慢车26.026.0

5计算方法

5.1P3T3法

5.1.1假设

3

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P3T3法可用于计算NOx、CO和THC三种气态排出物的排放指数2)。

发动机在额定推力条件下的总压比可在ICAO排放数据库3)中查到，基于假定的压缩效率，可合理估

算得到T3。若估算发动机整个推力范围的P3和T3，则应通过建立复杂的发动机性能模型。

5.1.2方法

5.1.2.1本标准仅以NOx排放指数（以下简称EINOx）的计算过程为例，介绍P3T3法，本方法也适用

于计算CO排放指数（以下简称EICO）和THC排放指数（以下简称EITHC）。EINOx的计算过程见图2。

5.1.2.2本标准将飞行条件等非基准大气条件下相应的数据和结果（如燃油流量和EI）称之为“非基

准”值，将基准大气条件下得到的数据和结果（如燃油流量和EI）称之为“基准”值。

某飞行条件下的发动机性能数据

基准大气条件下发动机试验得

到的排放和性能数据

TP3,3,fltM3,fltFFALTflt,

hfALTflt

FFflt

EINOxstd

FARflt

M3flt

T3

P3ab

stdPFAR3fltflt19hhstdflt

EINOxfltEINOxstde

PFAR3stdstd

hstd0.00629

T3

M3：燃烧室空气质量流量（kg/s）

FAR

stdFF：燃油流量（kg/s）

std：基准大气条件的值

flt：飞行条件的值

输出ALT：海拔（m）

h：绝对湿度（kg水/kg干空气）

T3

图2P3T3法计算某海拔下EINOx的流程图

5.1.2.3将基准EINOx、基准P3和基准FAR分别以T3为横轴做三条曲线。根据已知某飞行条件下的

T3，通过上述三条曲线，可得到基准EINOx、基准P3和基准FAR。若缺乏数据，无法得到这三条曲线，

可采用线性对数差值的方法，得到基准EINOx、基准P3和基准FAR。然后，根据得到的基准P3和基准

FAR，以及已知的非基准P3和非基准FAR，按公式（1）将基准EINOx修正为非基准EINOx：

ab

P3fltFARflt19hhstdflt

.................(1)

EINOxfltEINOxstde

P3stdFARstd

式中：

EINOxflt——非基准EINOx，单位为克每千克（g/kg）；

EINOxstd——基准EINOx，单位为克每千克（g/kg）；

P3flt——非基准燃烧室进口总压，单位为帕（Pa）；

2)排放指数（EmissionIndex，EI）：单位质量的燃油产生的气态排出物质量的1000倍，单位为克每千克（k/kg）。

MH3)发动机制造商提供的获得型号合格证的发动机性能及排放数据，ICAO将上述信息整理后形成ICAO排放数据库。

4

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P3std——基准燃烧室进口总压，单位为帕（Pa）；

a——P3的经验指数；

FARflt——非基准油气比；

FARstd——基准油气比；

b——FAR的经验指数；

hflt——非基准大气绝对湿度，单位为千克每千克（kg/kg）；

hstd——基准大气绝对湿度，单位为千克每千克（kg/kg），一般取0.00629kg/kg。

5.1.2.4若无法准确测量