Обоснование формирования парка отечественных воздушных судов с учетом современных сертификационных и эксплуатационных требований по ограничению вредных воздействий на окружающую среду

Актуальность темы

Постоянное ужесточение мировых сертификационных и эксплуатационных требований к уровню создаваемого авиацией шума на местности (далее — уровню шума) в соответствии с рекомендациями Международной организации гражданской авиации (ИКАО) оказывает непосредственное влияние на деятельность отечественной гражданской авиации.

Так, введенный в 2000;2002 годах запрет на эксплуатацию в большинстве развитых стран так называемых «самолетов главы 2» (не удовлетворяющих требованиям главы 3 Тома 1 Приложения 16 ИКАО) вывел с рынка международных перевозок самолеты Ту-134, Ту-154, Ил-62, Ил-86, составляющие 50% провозной мощности парка российских авиакомпаний. С 2006 года вступают в действие повышенные сертификационные нормативы по уровню шума, изложенные в главе 4 тома 1 Приложения 16. В Европейском сообществе уже ограничено применение самолетов, соответствующих действующим нормам главы 3 с малым запасом (до 5 децибел).

В перспективе ожидается расширение практики запрета полетов наиболее шумных самолетов, а также ужесточение сертификационных требований по уровню шума разрабатываемых самолетов в соответствии с политикой ИКАО по повышению экологической безопасности воздушного транспорта.

В России, которая поддержала ряд резолюций Ассамблей ИКАО по этому вопросу, также существует проблема снижения сверхнормативного авиационного шума, являющегося предпосылкой к ухудшению состояния здоровья населения. Его воздействию подвержено 3−5 млн. человек. Более 10 аэропортов федерального значения расположены вблизи черты массовой застройки. В целом проблема авиационного шума наиболее остро касается 20 аэропортов из 63 аэропортов федерального значения, обеспечивающих выполнение 25% перевозок.

Сегодня российский парк насчитывает 800 «самолетов главы 2», которые выполняют половину объемов перевозок. Они не могут быть одномоментно выведены из эксплуатации без значительных потерь для экономики страны и отрасли, хотя соответствие экологическим стандартам становится все более значимым фактором конкурентоспособности авиакомпаний на рынке перевозок.

Процесс повышения акустического совершенства парка должен носить сбалансированный характер с точки зрения затрат и достигаемых эффектов с учетом иных возможных методов снижения уровня шума в районе аэропортов.

Это определяет актуальность данного диссертационного исследования, направленного на совершенствование прогнозирования развития парка самолетов с учетом новых сертификационных и эксплуатационных требований по уровню шума, необходимости удовлетворения растущего спроса на авиаперевозки, реального состояния парка самолетов и возможностей его обновления, а также инструктивных материалов ИКАО по введению рассматриваемых норм, принятых на 33-й сессии Ассамблеи ИКАО в октябре 2001 года (Doc.A 33-WP/296).

Целью диссертационного исследования является разработка методического подхода к решению задачи обеспечения соответствия российского парка воздушных судов (ВС) перспективным эксплуатационным ограничениям ИКАО по экологическим характеристикам и определения рациональных сроков реализации в России современных требований ИКАО по уровню шума с учетом возможностей авиакомпаний и промышленности по поставке новых ВС, акустической модернизации и мониторингу состояния эксплуатируемого парка.

Задачами исследования являлись:

— анализ и прогноз развития требований международных стандартов и правил по регламентации шума и эмиссии на этапах разработки и эксплуатации ВС;

— исследование проблем развития парка самолетов отечественных авиакомпаний с целью снижения воздействия авиационного шума вблизи аэропортов;

— разработка методики комплексной оценки последствий дальнейшего развития ограничений ИКАО по шуму и предложений по их реализации в России для отечественных авиакомпаний и авиапромышленности;

— прогнозирование потребностей российских авиакомпаний в обновлении и акустической модернизации эксплуатируемых самолетов для обеспечения соответствия парка перспективным эксплуатационным ограничениям по экологическим характеристикам;

— разработка математических моделей управления техническим состоянием авиационных двигателей (АД) отечественных ВС в процессе эксплуатации для обеспечения нормируемых экологических параметров;

— обоснование требований к банку данных по экологическим показателям эксплуатируемых и вновь разрабатываемых отечественных ВС.

Перечисленные выше задачи и выносятся автором на защиту.

Объектом исследования являются проблемы введения в России и мире эксплуатационных ограничений по экологическим характеристикам и связанные с этим потребности российских авиакомпаний в модернизации эксплуатируемого парка и в поставках новых самолетов.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

— дан обоснованный прогноз потребностей парка ВС ГА России на ближайшие 7−10 лет с учетом введения новых эксплуатационных ограничений по шуму;

— предложен методический подход к обоснованию рациональных сроков реализации ограничений ИКАО по шуму в России в рамках сбалансированного подхода ИКАО к снижению уровня шума с учетом комплексной оценки последствий и возможностей российских авиакомпаний и отечественной промышленности по обновлению и модернизации эксплуатируемого парка;

— разработаны предложения по стратегическому планированию развития парка ВС отрасли на основе прогнозирования потребностей авиакомпаний с учетом введения ЯКС. ТТПЛ/ЯТЯТТИПТТОТ-Г^ r"moцпгтотттт^ г—;

— предложен алгоритм оптимального управления состоянием АД в процессе эксплуатации не только по техническим, но и по экономическим и по экологическим параметрам.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

Выполненные лично автором и под его непосредственным научным руководством исследования определяют задачи и цели развития парка ГА РФ в обеспечение выполнения перспективных требований ИКАО к экологическим характеристикам парка ВС российских авиакомпаний.

Результаты работы реализованы:

— в предложениях Минтранса РФ и Росавиакосмоса РФ Правительству РФ по рациональным срокам и порядку поэтапного введения в России требований ИКАО по уровню авиационного шума и эмиссии, включая разработку новой правовой базы (Федеральный закон);

— в новой редакции подпрограммы «Гражданская авиация» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России» в части определения потребностей российских авиакомпаний в обновлении и модернизации парка самолетов с учетом ожидаемых экологических ограничений;

— в утвержденных Минтрансом РФ и Росавиакосмосом РФ технических заданиях на разработку нового регионального самолета и нового ближне-среднемагистрального самолета в рамках Федеральной целевой программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002;2010 годы и на период до 2015 года».

Основные положения и результаты работы докладывались на ряде международных конференций, межотраслевых семинарах и совещаниях, посвященных проблемам уменьшения воздействия гражданской авиации на окружающую среду: на научно-техническом симпозиуме «Двигатели и экология» (2002г.), на научно-практической конференции по гидроавиации (2004г.), на семинарах секции «Проблем воздушного транспорта России» РАН (2000г., 2001 г.), на семинаре «Авиационная акустика» ЦАГИ (2003г.). По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и общих выводов по работе, списка использованных источников. Общий объем диссертации составляет 179 страниц, список литературы включает 75 наименований.

Заключение

и общие выводы по работе.

В рамках данной диссертационной работы разработан методический подход к решению задачи обеспечения соответствия российского парка воздушных судов перспективным сертификационным и эксплуатационным ограничениям ИКАО по экологическим характеристикам и определения рациональных сроков реализации в России современных требований ИКАО по уровню шума с учетом возможностей авиакомпаний и промышленности по поставке новых ВС, акустической модернизации и мониторингу состояния эксплуатируемого парка. С этой целью:

— выполнен анализ и прогноз развития требований международных стандартов и правил по регламентации шума и эмиссии на этапах разработки и эксплуатации ВС;

— проведены исследования проблем развития парка самолетов отечественных авиакомпаний с целью снижения воздействия авиационного шума вблизи аэропортов;

— разработана методика комплексной оценки последствий дальнейшего развития ограничений ИКАО по шуму и предложений по их реализации в России для отечественных авиакомпаний и авиапромышленности;

— выполнено прогнозирование потребностей российских авиакомпаний в обновлении и акустической модернизации эксплуатируемых самолетов для обеспечения соответствия парка перспективным эксплуатационным ограничениям по экологическим характеристикам;

— разработана математическая модель управления техническим состоянием авиационных двигателей (АД) отечественных ВС в процессе эксплуатации для обеспечения нормируемых экологических параметров;

— обоснованы требования к банку данных по экологическим показателям эксплуатируемых и вновь разрабатываемых отечественных ВС.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработанный прогнозный сценарий развития требований международных стандартов и правил определяет тенденции ужесточения ограничений по уровню авиационного шума, в первую очередь, на международных перевозках, которые для российских авиапредприятий составляют почти половину пассажирского рынка и примерно две трети грузового. К 2010 году ожидается рост рынка международных пассажирских перевозок российских авиакомпаний на 50−70%, рост рынка международных грузовых перевозок составит 40−45%.

2. Проведенный анализ акустического совершенства парка ВС российских авиакомпаний показал, что в настоящее время «самолеты главы 2» составляют более 60% провозной мощности эксплуатируемого пассажирского парка самолетов и 70% - магистрального грузового парка. Запас в 5 ЕРИдБ относительно требований главы 3 обеспечивают лишь новые отечественные самолеты семейств Ту-204/214 и Ил-96, парк которых пока незначителен и выполнил в 2002 году около 7% пассажирооборота российских авиакомпаний (10% на международном сегменте). Около 17% пассажирооборота российские авиакомпании осуществили на ВС иностранного производства, также удовлетворяющих требованиям «главы 3 -5 ЕРИдБ». Требованиям главы 4 не удовлетворяет ни один эксплуатируемый отечественный реактивный самолет.

3.

Введение

за рубежом более жестких ограничений на уровень шума ВС на местности негативно отразилось на деятельности российского воздушного транспорта и авиапромышлнности. При ожидаемом развитии ситуации уже к 2006 году для выполнения половины международных пассажирских перевозок российским авиакомпаниям будут необходимы «самолеты главы 3−5 ЕРЫдБ», а к 2010 году — «самолеты главы 4». Только 15% объемов международных пассажирских перевозок в 2010 году возможно смогут выполнять «самолеты главы 2». Вводимые акустические ограничения в целом в меньшей степени затрагивают рынок грузовых перевозок российских авиакомпаний, где объем перевозок по акустически опасным направлениям грузовыми типами самолетов (за исключением Ан-124) составляет всего 13% от общего грузооборота.

4. Анализ акустического совершенства парка ВС, а также развития эксплуатационных экологических ограничений в мире выдвигает проблему ускорения технического переоснащения устаревшего парка ВС.

Введение

акустических ограничений внутри России может значительно усилить эту проблему.

5. В диссертации обоснован вывод о том, что в России «директивный» вывод из эксплуатации в период до 2010 года «самолетов главы 2» приведет к негативным последствиям для экономики страны и социальной стабильности в обществе. Так, вывод из эксплуатации 2004;2006 годах парка из 700−800 самолетов, не удовлетворяющих этим требованиям, но выполняющих более 50% пассажирских и грузовых перевозок, потребует 2,6−2,7 млрд долл. на производство новых самолетов и модернизацию части эксплуатируемого парка. Поскольку привлечение указанных средств проблематично, то результатом запрета станет неудовлетворение растущего спроса на авиаперевозки и экспансия западной авиатехники в российские авиакомпании. Это приведет к увеличению эксплуатационных затрат авиакомпаний и к потере до 30% внутреннего рынка для авиапромышленности при возможном кратковременном всплеске спроса.

6. В работе на реальных данных продемонстрировано, что эксплуатационные ограничения вплоть до запрета полетов наиболее «шумных» типов самолетов обеспечивают реальное снижение шума вблизи аэропортов, но имеют серьезные последствия для авиакомпаний, в парке которых находятся самолеты старых поколений. Поэтому эксплуатационные ограничения частичного характера являются более предпочтительными, чем полный запрет на полеты ВС отдельных типов.

7. В диссертационной работе показано, что необходим инструментарий для выработки обоснованной технической политики по развитию парка воздушных судов в части экологических показателей, учитывающий рекомендации ИКАО, возможности субъектов авиационного рынка и реализующий дифференцированный подход к решению проблемы отдельных сегментов рынков в рамках общего системного подхода.

8. Разработанные в диссертации подходы позволяют провести комплексную оценку влияния введения акустических ограничений на развитие парка отечественных ВС. При выработке рациональной технической политики предлагается решение проблемы обеспечения соответствия экологическим требованиям эксплуатирующегося парка и вновь разрабатываемого. Предложен новый подход к решению задачи минимизации вредного воздействия на окружающую среду парка эксплуатирующихся авиадвигателей за счет оптимального управления восстановлением исходного технического состояния авиационного двигателя на основе наблюдения его технических и экологических параметров.

9. Проведенные в диссертации исследования перспективной конъюнктуры рынка пассажирских авиаперевозок в плане ожидаемого ужесточения акустических требований и в сопоставлении с оценкой располагаемых провозных мощностей перспективного парка самолетов российских авиакомпаний позволяют утверждать, что:

— эксплуатируемый сегодня пассажирский парк при отсутствии поставок новой авиатехники по суммарной оценке располагаемых провозных мощностей исчерпает возможность удовлетворения прогнозируемого спроса на перевозки примерно к 2006 году;

— реализация плана поставок новых самолетов, предусмотренных подпрограммой «Гражданская авиация» ФЦП «Модернизация транспортной системы России», является необходимым условием для сохранения позиций российских авиаперевозчиков на рынке в период до 2010 года.

— рациональным сроком введения к на территории России запрета на полеты самолетов, не удовлетворяющих требованиям главы 3 тома 1 Приложения 16 ИКАО, является период не ранее 2010 года. В этом случае потребность российских авиакомпаний в период до 2010 года превысит запланированный в ФЦП объем поставок самолетов на 10−15%. Спрос на новые самолеты в период до 2010 года оценивается примерно в 550 пассажирских и 80 грузовых самолетов различных классов.

10. В диссертационной работе изложены методические подходы к формированию информационной базы для задач оценки, прогнозирования и мониторинга показателей неблагоприятного воздействия воздушного транспорта на окружающую среду. В качестве основы информационной базы предлагается создание российского банка экологической информации, структура которого, вид представления информации, ее достоверность и достаточность обеспечат возможность выполнения объективного комплексного заключения о соответствии конкретного ВС текущим и перспективным требованиям по экологическому совершенству в целом и по отдельным компонентам.

11 .Предложенный в диссертации комплексный мониторинг с алгоритмами принятия оптимальных решений необходимо положить в основу эксплуатации отечественных ВС по состоянию на базе количественного контроля технических, экономических и экологических параметров их силовых установок.