1、 ICS 49.050 V 30 MH 中华人民共和国民用航空行业标准 MH/T 90062014 航空燃气涡轮发动机气态排出物计算方法Calculating methods of gaseous emissions for aircraft gas turbine engines 2014 - 07 - 29 发布 2014 - 11 - 01 实施中国民用航空局 发布MH/T 90062014 I 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 MH/T 900
2、62014 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009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。 MHMH/T 90062014 1 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
3、符号适用于本文件。 P3 燃烧室进口总压 T3 燃烧室进口总温 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（Airport Field Elevation） BFFM2 波音燃油流量法2（Boeing Fuel Flow Method 2） DFM 修正系数法（Derivative Factor Method） DLR 德国宇航中心(Deutsch es Zentrum fr Luft- und Raumfahrt) EI 排放指数（Emission Index） FAR 燃油与空气的质量比，简称油气比(Fuel-to -Air Ratio) FCM 燃油组分法
4、（Fuel Compo sition Method） ICAO 国际民用航空组织(Internati onal Civil Aviation Organization) LTO 起飞着陆循环（Land a nd Take-Off） NMHC 非甲烷碳氢化合物(Non-Metha ne Hydrocarbons) NMVOC 非甲烷挥发性有机化合物(Non-Met hane Volatile Organic Compounds) SAE 美国汽车工程师协会(Society of Au tomotive Engineers) THC 总未燃碳氢化合物(Total unb urned Hydroca
5、rbons) TIM LTO某个状态下持续的时间(times-in-mode) VOC 挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds) 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： MH/T 90062014 2 a) NOx； b) CO； c) THC； d) CO2和H 2O； 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
6、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 CO 2、H 2O 和 SOx：FCM 法； c) 针对 VOC、NMVOC、CH 4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
7、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：101 325 Pa； b) 温度：15 ； c) 绝对湿度：每千克干空气 0.006 29 千克水。 4.2 运行条件 4.2.1 LTO 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9 min，滑出跑道17 min ，共计26 min）。标准LTO循环特性是基于高于机场标高（AFE）约914.4 m（3 000 ft）来界定爬升和进近状态
8、。 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，具体的功率（推力）设定值和 TIM 值可参考 CCAR-34。 MHMH/T 90062014 3 图1 LTO 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1 LTO 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 100 100 爬升 90 85 进近 30 30 慢车 7 7 4.2.3 TIM 值 本标准采用CCAR-34规定，航空发动机的LTO四个状态的TIM值
9、见表2。 表2 LTO 四个状态的 TIM 值 类别 状态 涡桨发动机 min 亚音速涡扇、涡喷发动机 min 起飞 0.5 0.7 爬升 2.5 2.2 进近 4.5 4.0 慢车 26.0 26.0 5 计算方法 5.1 P3T3 法 5.1.1 假设 MH/T 90062014 4 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
10、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3,3, 3, ,flt flt fltTP M FFALT3fltfltfltFFFARM1933 std fltabhhflt fltfl
11、t stdstd stdPFAREINOx EINOx ePFAR输出M3：燃烧室空气质量流量（kg/s）FF：燃油流量（kg/s）std：基准大气条件的值flt：飞行条件的值ALT：海拔（m）h：绝对湿度（kg 水/kg 干空气）T3T3T3stdEINOx3stdPstdFAR flthfALT0.00629stdh图2 P3T3 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
12、，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： 1933 std fltabhhflt fltflt stdstd stdP FAREINOx EINOx eP FAR. (1) 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（Emission Index，EI）：单位
13、质量的燃油产生的气态排出物质量的 1 000 倍，单位为克每千克（k/kg）。 3) 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。 MHMH/T 90062014 5 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0.006 29 kg/kg。 5.1.2.4 若无法准确测量 hflt，宜使用
14、 60%RH（相对湿度）并参考图 3 对绝对湿度进行修正。 5.1.2.5 指数 a 和 b 需要在燃烧室部件台架或发动机高空试车台上进行试验确定。对于传统（富油燃烧）的燃烧室，基于大量试验数据， a 取值范围为 0.30.5，宜取 0.4， b 宜取 0。对于贫油燃烧室，基于有限的试验数据， a 取0.2， b 取 1.0，但仍需进一步验证。 图3 绝对湿度随海拔和相对湿度的变化 5.1.2.6 EINOx 的计算方法也适用于计算 EICO 和 EITHC，不过 a 和 b 的取值有较大差异，这些指数与燃烧室设计和发动机运行条件有关。计算 EICO 和 EITHC 的 a 和 b 值宜相同，
15、分别为-1.0 和 0。 5.1.3 限制 P3T3法所需数据量大， 需已知基准 P3、 基准 T3和基准FAR （除非这些值的指数为0） 。 基准EI可从ICAO排放数据库中查到。 若已知基准 P3和基准 T3，采用推荐的压力指数估算的NOx的精度约为11%。 P3T3法适用于计算涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机产生的气态排出物。 5.2 BFFM2 法 5.2.1 假设 BFFM2法可用于计算NOx、CO和THC三种气态排出物的排放。 使用BFFM2法的前提是对数曲线的拟合精度满足预期使用要求。对于这三种气态排出物，对数曲线拟合的结果与适航审定数据相比，误差一般在10% 以内。当功率（推力）
16、低于7%时，其误差可能会显著增大。 MH/T 90062014 6 5.2.2 方法 5.2.2.1 BFFM2 法既可使用 ICAO 排放数据库也可使用其他合适的数据库，本方法使用的数据库均为ICAO排放数据库。 本方法的核心是用半经验方法修正大气效应以及得到EI与燃油流量的对数关系曲线。BFFM2 法计算某个 LTO 状态下的排放见图 4。 从ICAO 排放数据库，得到考虑安装效应，修正得到修正的的对数关系曲线由对数关系得到FF对应的基准EI将非基准 FF转换为参考 FF得到非基准 FF得到非基准燃油消耗量飞机性能模型数据或试验测试数据非基准大气飞行条件将基准 EI转换为非基准EI （在相
17、同的非基准FF下）得到非基准燃油消耗量stdEIstdFF和std stdFFEI注：灰色椭圆框代表BFFM2法所涉及的内容，该方法适用于计算不同LTO状态下的排放。 图4 BFFM2 法计算 NOx、CO 和 THC 示意图 5.2.2.2 对 ICAO 排放数据库中的基准燃油流量进行修正以消除安装效应4)。若无具体的修正数据，可参考表 3 所示的修正因子，将其与 ICAO 排放数据库中每个 LTO 状态下的燃油流量相乘，得到修正燃油流量。 表3 推荐的安装效应修正因子 LTO状态 功率（推力）设定值 修正因子 起飞 100% 1.010 爬升 85% 1.013 进近 30% 1.020
18、慢车 7% 1.100 5.2.2.3 得到 EINOx、EICO 和 EITHC 与修正燃油流量的对数关系曲线。处理过程如下： a) 从 ICAO 排放数据库得到基准 EINOx、EICO 和 EITHC； b) 将基准 EINOx 对数与修正燃油流量对数进行点连接的方法拟合，见图 5a)； c) 将基准 EITHC 和 EICO 的对数与修正燃油流量进行双直线拟合，由“基准”的数据得到的曲线，见图 5b)，具体的方法为：将两个较低功率（推力）设定值的点（即 7%和 30%）用直线连接，4) 安装效应（Installation Effects）：发动机在试车台架上得到的数据（即 ICAO 审
19、定数据）与安装在飞机上得到的数据之间的差别。该效应是安装在飞机上的发动机需要引气导致的，其大小与具体的飞机和发动机型号有关。 MHMH/T 90062014 7 称该直线为“斜线”，以两个较高功率（推力）设定值点（即 85%和 100%）的对数平均值做水平线，称该直线为“水平线”，然后延长两直线，直至它们相交； d) 对于某些“非基准”数据，见图 6，不能直接将斜线和水平线延长，需要再做一条“中线”，见图 7 中加粗的“黑线”，该中线的左端点为 30%推力（功率）设定点，右端点为 85%功率（推力）设定点的垂线与水平线的交点； 图5 BFFM2 法关于 EINOx、EICO 和 EITHC 的
20、基准对数关系曲线 图6 非基准的 EICO 或 EITHC 数据 图7 非基准的 EICO 或 EITHC 数据的处理方法 MH/T 90062014 8 e) 除了上述非基准数据情况，本基准还给出了其他特殊情况的处理方法： 1) 实际使用中可能出现功率（推力）设定值低于 7%的情况，在该情况下，EINOx 可能不会发生较大变化，但 EITHC 和 EICO 会显著增大，应通过外插推算出 EI 值来解决； 2) ICAO 排放数据库中可能会出现 EI 值为 0 的情况，应将这些零值转换为很小的值。具体为：对于 85%和 100%功率（推力）设定点为 0，或者所有 EI 都为 0 的情况，用小于
21、 10-4的值代替即可；对于 7%功率（推力）设定点非零且 30%功率（推力）设定点为 0 的情况，宜将30%功率（推力）点用 10-3来代替； 3) ICAO 排放数据库中可能会出现审定点数据缺失的情况，缺失的数据可由剩余的数据及可用资源进行推测得到，也可用其他排放数据库中相同或类似的发动机数据进行平均得到。 5.2.2.4 将修正的燃油流量从飞行条件转换到基准条件。得到的基准燃油流量与对数关系后可一起推导出基准 EINOx、基准 EICO 和基准 EITHC，然后将这些值转换到非基准条件的值。这些大气效应的计算公式见公式（2）至公式（10）： 3.8 0.2 2fltstdFFFF e M
22、 . (2) 1.023.3yHstd stdEINOx EINOx e . (3) 3.31.02xflt stdEITHC EITHC . (4) 3.31.02xflt stdEICO EICO . (5) 273.15288.15aT. (6) 101325 aP. (7) 19.0 0.00629 Hh. (8) 62.1970580.01 100aaaRH PPRH. (9) 7.5237.3610.7 10aaTTsatP . (10) 式中： FFstd 基准燃油流量，单位为千克每秒（kg/s）； FFflt 非基准燃油流量，单位为千克每秒（kg/s）； 环境与海平面的压力比；
23、 环境与海平面的温度比； M 马赫数； EINOxflt非基准NOx排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EINOxstd基准NOx排放指数，单位为克每千克（g/kg）； MHMH/T 90062014 9 H 湿度系数； y P3T3指数，默认值为0.5； EITHCflt非基准THC排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EITHCstd基准THC排放指数，单位为克每千克（g/kg）； x P3T3指数，默认值为1.0； EICOflt 非基准CO排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EICOstd 基准CO排放指数，单位为克每千克（g/kg）； Ta 环境温度，单位为摄氏度（）； P
24、a 环境压力，单位为帕（Pa）； h 绝对湿度，单位为千克每千克（kg/kg）； RH 相对湿度； Psat 饱和水蒸气压力，单位为帕（Pa）。 公式（2）至公式（5）可用于燃油流量和EI从非基准条件与基准条件之间相互转换。基准燃油流量和基准EI可从ICAO排放 数据库得到，而在飞行状态应的燃油流量和马赫数可从飞机性能模型或测量得到。所有飞行状态下相应的独立的大气参数（ Ta、 Pa等）应作为输入。 5.2.3 限制 ICAO排放数据库中的数据只适用于特定的发动机， 建立对数关系的燃油流量也应仅适用于该类型的发动机。因此，建模的燃油流量与用来建立对数关系的基准燃油流量之间可能存在一定的差距。
25、与P3T3法的结果对比显示：在多数工况下，BFFM2法预测的EINOx值与P3T3法的结果相比有10%15%的误差。使用BFFM2法对湿度修正时，其与P3T3法之间的误差高达60%。对于EICO和EITHC，两种方法之间的误差可能会更大。 本方法适用于涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机排放的计算。 5.3 DLR 法 5.3.1 DLR 法概述与假设 DLR法可用于计算发动机产生的NOx、CO和THC三种气态排出物的排放。计算EINOx的方法是基于燃油流量， 称之为DLR燃油流量法， 该方法需使用ICAO排放数据库或其他合适的排放数据库； 计算EICO和EITHC的方法， 需已知燃烧室进口参数 （
26、 P3、 T3） ， 将燃烧室进口参数转化为燃烧室载荷参数来得到EICO和EITHC，因此将该方法称之为DLR燃烧室载荷法。 使用DLR法的前提是曲线拟合的精度可接受。该 精度等级与发动机构型、拟合点的相对位置以及采用的曲线拟合方案密切相关。本方法宜采用二阶多项式拟合的方式，如有更能反映发动机运行的曲线拟合方式，也可采用该方式。 DLR燃油流量法采用的另一个假设是对燃油流量的处理。因为ICAO排放数据库的数据仅适用于某型发动机，通过曲线拟合关系得到燃油流量也仅适用于该型发动机。 5.3.2 DLR 燃油流量法 5.3.2.1 DLR 燃油流量法计算 NOx 排放的原理见图 8。DLR 燃油流量
27、法计算 EINOx 的关键是修正大气影响以及得到燃油流量与 EINOx 之间的关系。 MH/T 90062014 10 ICAO排放数据库，得到基准 EINOx和基准燃油流量拟合基准EINOx 与修正基准燃油流量的二阶多项式根据拟合的二阶多项式，得到基准燃油流量对应的基准EINOx将基准EINOx 转换为非基准EINOx得到非基准燃油流量得到非基准燃油消耗量飞机性能模型数据或试验测试数据非基准大气条件得到非基准NOx 排放质量将非基准燃油流量转换为基准燃油流量注：灰色椭圆框代表DLR燃油流量法所涉及的内容。 图8 DLR 燃油流量法计算 NOx 排放的原理 5.3.2.2 将已知的燃油流量修正
28、至基准条件。大气影响修正是基于燃气轮机类似的框架，假设燃油流量和 NOx 以相同的方式随发动机载荷而变化。大气影响修正的计算公式见公式（11）至公式（16）： fltrefttFFFF . (11) 19 0.00634flthcdflt ref t tEINOx EINOx e . (12) 273.15288.15tottT. (13) 101325 tottP. (14) 2273.15 1 0.2 273.15 tot aTT M . (15) 3.521 0.2 tot aPP M . (16) 式中： FFref 基准燃油流量，单位为千克每秒（kg/s）； FFflt 非基准燃油流
29、量，单位为千克每秒（kg/s）； t 周围大气与海平面大气的温度比； t 周围大气与海平面大气的压力比； EINOxflt非基准NOx排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EINOxref基准NOx排放指数，单位为克每千克（g/kg）； c 压力指数； d 温度指数； MHMH/T 90062014 11 hflt 非基准大气绝对湿度，单位为千克每千克（kg/kg）； Ttot 对飞行速度修正的总温（滞止温度），单位为摄氏度（）； Ptot 对飞行速度修正的总压（滞止压力），单位为帕（Pa）； Ta 环境温度，单位为摄氏度（）； M 马赫数； Pa 环境压力，单位为帕（Pa）。 指数 c 和
30、 d 可从发动机热力学模型得到， c 宜取0.4， d 宜取0.3。燃油流量与EINOx之间的关系可采用曲线拟合的方式得到，这里采用二阶多项式进行拟合，见图9。其他拟合方式，如对数或指数拟合等同样可行。 图9 DLR 燃油流量法的 EINOx 与燃油流量拟合曲线样图 5.3.2.3 根据拟合的曲线可得到某燃油流量对应的基准 EINOx，按公式（12）将燃油流量修正到非基准条件。 5.3.2.4 除了上述步骤，还应关注以下两个问题： a) 外推小于 7%的功率（推力）的 EI 与燃油流量的曲线； b) 推导 ICAO 数据库中缺失的数据。 上述两个问题的处理方法与BFFM2法中的一致。 5.3.
31、3 DLR 燃烧室载荷法 5.3.3.1 DLR 燃烧室载荷法的计算原理见图 10， 计算非基准条件下的 EITHC 和 EICO 需已知燃烧室进口参数。该方法需要计算 Vc，它是燃烧室载荷参数( )与燃烧室体积（ Vc）的乘积，按公式（17）计算： 3 273.151.8530010 3fltairc TfltwVPe. (17) 式中： Vc 燃烧室载荷参数与燃烧室体积的乘积，单位为千克每帕的1.8次方每秒（kg/(Pa1.8s)）； Wair 空气质量流量，单位为千克每秒（kg/s）； P3flt非基准条件下的燃烧室进口总压，单位为帕（Pa）； T3flt非基准条件下的燃烧室进口总温，单
32、位为摄氏度（）。 MH/T 90062014 12 注：灰色椭圆框代表DLR燃烧室载荷法所涉及的内容。 图10 DLR 燃烧室载荷法计算 CO 和 THC 排放的原理 5.3.3.2 公式（17）将发动机效率与燃烧室载荷联系起来。得到 Vc 后，通过二阶多项式拟合，见 图 11，按公式（18）来计算相应的基准条件下的排放指数。 图11 EI 与 VC的曲线样图 2 ref c cEIaVbVc. (18) 式中： EIstd 基准条件下的EICO或EITHC，单位为克每千克（g/kg）； Vc 燃烧室载荷参数与燃烧室体积的乘积，单位为千克每帕的1.8次方每秒（kg/(Pa1.8s)）； a,b
33、,c拟合的二阶多项式系数。 5.3.3.3 将计算得到的 EIstd修正到飞行条件，按公式（19）计算： 3 273.1533 273.15 3 dfltstdflt stdstd fltTPEI EITP. (19) 式中： MHMH/T 90062014 13 EIflt非基准条件下的EICO或EITHC，单位为克每千克（g/kg）； EIstd基准条件下的EICO或EITHC，单位为克每千克（g/kg）； T3flt非基准条件下的燃烧室进口总温，单位为摄氏度（）； T3std基准条件下的燃烧室进口总温，单位为摄氏度（）； P3std基准条件下的燃烧室进口总压，单位为帕（Pa）； P3fl
34、t非基准条件下的燃烧室进口总压，单位为帕（Pa）； d 修正因子。 5.3.3.4 在高海拔下，通过喷嘴的燃油和空气流量较小，燃烧室内的温度和压力较低，发动机的燃油蒸发量会发生变化。因此，需对燃油蒸发量进行修正，该修正是通过基于索特平均直径5)在高海拔条件下的值与在基准条件下的值进行对比， 检查蒸发时间实现的。 基准 P3 和基准 T3 可分别由基准 P3 和 Vc的关系以及基准 T3 和 Vc的关系得到。 5.3.3.5 与 BFFM2 法类似，需外推功率额定值低于 7%的值，以及处理 ICAO 排放数据库中的数据缺失和零值问题。 5.3.4 限制 DLR燃油流量法和DLR燃烧室载荷法不适用
35、于多级燃烧室。但若可得到每级的详细数据，且这些数据可用曲线拟合，则DLR燃油流量法和DLR燃烧室载荷法可分别计算每级燃烧室的排放。 DLR燃烧室载荷法对EICO和EITHC的计算取决于提供 P3、 T3和 Wair的发动机的热力学模型。 与适航审定数据相比，对于这三种气态排出物 ，对数曲线拟合产生的误差一般在10%以内。但在较低功率（推力）设定点，EICO和EITHC的误差可能更大，在 7%和30%的工况，EICO的误差大约为10%，而EITHC的误差可能达到15%。对于大多数发动机，若不能得到详细数据，宜使用二阶多项式拟合。二阶多项式和对数曲线拟合之间的差别对计算EINOx的影响仅为2.6%
36、。 DLR燃油流量法适用于涡轮喷气、涡轮风扇和涡轮螺旋桨发动机。DLR燃烧室载荷法仅适用于涡轮喷气和涡轮风扇发动机。 5.4 ICAO 参考法 5.4.1 方法 5.4.1.1 ICAO 参考法可用于计算 NOx、CO 和 THC 三种气态排出物。该方法可采用 ICAO 排放数据库或其他类似数据库计算三种气态排出物的排放，本方法使用的数据库为 ICAO 排放数据库。图 12 给出了本方法的示意图。 5.4.1.2 由于 ICAO 数据库中数据的限制，本方法只能用来计算四个 LTO 状态下的特定排放。与 DLR法类似，本方法计算的是排放质量而不是 EI。 5) 索特平均直径（Sauter Mea
37、n Diameter，SMD） ：表征颗粒群表面积分布的平均直径，其定义为 6 倍的颗粒体积与该颗粒表面积的商。 MH/T 90062014 14 注：灰色椭圆框代表ICAO参考法所涉及的内容。 图12 ICAO 参考法计算 NOx、CO 和 THC 排放示意图 5.4.1.3 本方法的实质是对每个 LTO 状态的结果进行定量分析。 按照公式（20）计算燃油消耗量： FB FF TIM . (20) 式中： FB 每个LTO状态的燃油消耗量，单位为千克（kg）； FF 基准条件下每个LTO状态燃油流量，单位为千克每秒（kg/s）； TIM每个LTO状态的持续时间，单位为秒（s）。 对于某个LT
38、O状态，燃油流量表示发动机在该LTO状态下的平均值，宜从ICAO排放数据库得到，若从其他类似数据库中得到，应将其转化到基准条件。对于TIM值，宜选取CCAR-34规定的值，见4.2.3。 按公式（21）计算总排放量： EFBEI. (21) 式中： E 某种排出物在某个LTO状态的总排放量，单位为克（g）； FB每个LTO状态的燃油消耗量，单位为千克（kg）； EI某种排出物在某个LTO状态的排放指数，单位为克每千克（g/kg）。 与燃油流量一样，EI表示发动机在该LTO状态下的平均值。公式（20）和公式（21）并未对燃油流量或EI对大气效应进行修正。 5.4.2 限制 本方法仅能计算LTO四
39、个状态下的排放，且对于某个LTO状态，计算结果只能为平均值或总值。 本方法适用于涡轮喷气、涡轮风扇和涡轮螺旋桨发动机。 5.5 FCM 法 5.5.1 假设 FCM法可用于计算CO 2、H 2O和SOx三种气态排出物的排放。 FCM法计算EI的前提是假设燃油完全燃烧。基于此假设，燃油中所有的C和H完全转化为CO 2和H 2O，没有生成CO和THC。 本方法忽略了燃油中除C、H和S以外的其他组分。 EISOx的计算是基于SO 2进行的。燃油中S元素含量变化较大，EISOx的值也会变化较大。 5.5.2 方法 MHMH/T 90062014 15 5.5.2.1 FCM 法可用于计算 CO 2、H
40、 2O 和 SOx 三种气态排出物的排放。这三种排出物均为燃油氧化后的产物，其 EI 值由航空燃油组分比例决定。图 13 给出了该方法的示意图。 注： 灰色椭圆框代表FCM法所涉及的内容。 图13 FCM 法计算 CO 2、H 2O 和 SOx 排放的示意图 以下为燃油燃烧的化学方程式： 222242mnrnnCHS m r O mCO HO rSO 式中： CmHnSr燃油的化学式； m 燃油化学式中C原子数； n 燃油化学式中H原子数； r 燃油化学式中S原子数。 通常，可提供的或可推导的燃油组分的质量分数百分比如下： C 质量分数百分比：M； H 质量分数百分比：N； S 质量分数百分比
41、：R。 若可确定其他微量元素的百分比，则需重新定义C、H和S的百分比，使得微量元素与C、H和S的总百分比为100%。ICAO将航空燃油组分定在以下范围： H 质量分数百分比：13.4%14.1%； S 质量分数百分比：0.3%。 5.5.2.2 假设燃油完全燃烧，并用 100 g 作为一个质量单元，三种排出物的 EI 值可按公式（22）至公式（27）进行计算： 12.011Mm . (22) 1.0079Nn . (23) 32.06Rr . (24) 21000 12.011 2 15.999412.011 1.0079 32.06 mEICOmnr. (25) MH/T 90062014
42、16 21000 2 1.0079 15.9994212.011 1.0079 32.06 nEIH Omnr. (26) 1000 32.06 2 15.999412.011 1.0079 32.06 rEISOxmnr. (27) 式中： m 燃油化学式中C原子数，单位为摩尔（mol）； M C质量分数百分比； n 燃油化学式中H原子数，单位为摩尔（mol）； N H质量分数百分比； r 燃油化学式中S原子数，单位为摩尔（mol）； R S质量分数百分比； EICO2CO2的排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EIH2OH2O的排放指数，单位为克每千克（g/kg）； EISOxSOx的排放指数，单位为克每千克（g/kg）。 假设燃油中所有的S都被氧化成SO 2，可计算得到EISOx。该EI值与发动机型号、运行状态和大气效应无关，只与燃油组分相关。EICO 2和EIH 2O总体变化不大，而由于燃油中S含量变化较大，EISOx会变化较大。 5.5.2.3 确定 EI 值后，可按公式（21）计算排放质量。 5.6 DFM 法 5.6.1 假设 本方法的主要假设是将THC作为计算VOC的起点。 此外，90%的VOC转换为NMVOC以及10%的VOC转换为CH 4只是粗略近似。当代发动机的效率很高，未燃CH4排放量几乎为零。 5.6.2 方法 5.6.2.1 DF
