(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN học PHẦN ĐỘNG cơ tàu BAY ô NHIỄM TIẾNG ồn và KHÍ THẢI từ GAS TURBINE ENGINE

Trong đó, vấn đề đặc biệt nhức nhối và là mối quan tâm, lo ngạihàng đầu của hầu hết các hãng hàng không là vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từđộng cơ tàu bay gas turbine engine gây ra

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KHAI THÁC HÀNG KHÔNG



BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ TÀU BAY

Ô NHIỄM TIẾNG ỒN VÀ KHÍ THẢI

TỪ GAS TURBINE ENGINE

Giảng viên hướng dẫn:

Th.S Lê Tấn Lộc

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Hàng không Việt Nam, khoa Khônglưu và khoa Cảng đã tạo điều kiện cho chúng tôi được học tập môn “Động cơ tàu bay”.Chúng tôi xin chân thành cảm ơn ThS Lê Tấn Lộc đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng tôitận tình trong suốt thời gian học tập vừa qua, tạo cho chúng tôi những tiền đề, nhữngkiến thức để tiếp cận vấn đề, phân tích giải quyết vấn đề liên quan đến các loại động

cơ trên tàu bay Nhờ đó mà nhóm chúng tôi hoàn thành bài luận của mình được tốthơn Mặc dù có nhiều cố gắng trong suốt quá trình thực hiện đề tài, song có thể còn cónhững mặt hạn chế, thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sựchỉ dẫn để có thể bổ sung, sửa chữa

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ thông tin từ các trang báo điện tử, cáctrang mạng xã hội đã cung cấp thông tin, kiến thức đã giúp chúng tôi hoàn thành vềmặt nội dung

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêngchúng tôi Các dữ liệu sử dụng trong bài nghiên cứu có nguồn gốc rõ ràng, được chúngtôi tìm kiếm và thu thập Bài nghiên cứu này được xây dựng hoàn toàn dựa trên kếtquả tìm kiếm từ các trang thông tin đáng tin cậy về vấn đề ô nhiễm khí thải và tiếng ồn

từ động cơ gas turbine engine, bao gồm các thống kê, số liệu được trích từ nguồn rõràng, chính thống Các kết quả nghiên cứu trong bài tiểu luận do chúng tôi tự tìm hiểu,phân tích một cách trung thực, khách quan, không bịa đặt Các kết quả này chưa từngđược công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm

2021 Nhóm trưởng

(Ký và ghi rõ họ tên)

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ THÀNH VIÊN NHÓM 1

Thành viên nhóm 1

1 Vàng Mỹ Lệ ( Nhóm trưởng)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2021

Giảng viên hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU

PHẦN MỞ ĐẦU

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con người ngày càng tăng cao, cácphương tiện giao thông ngày càng hiện đại và phát triển Trong đó nhu cầu sử dụngdịch vụ vận chuyển hàng không là vô cùng lớn và tiềm năng Bên cạnh sự phát triểnvượt bậc ấy, ta cũng không thể phủ nhận tác động ảnh hưởng tiêu cực từ nó tới môitrường xung quanh Trong đó, vấn đề đặc biệt nhức nhối và là mối quan tâm, lo ngạihàng đầu của hầu hết các hãng hàng không là vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từđộng cơ tàu bay (gas turbine engine) gây ra

Tuy nhiên để đảm bảo và hạn chế sự ôn nhiễm về tiếng ồn và các loại khí thải từtàu bay là vô cùng khó khăn, đòi hỏi cần có sự nghiên cứu kĩ lưỡng và kết hợp giữanhiều cơ quan, tổ chức cùng nhau đưa ra các giải pháp “xanh” Bởi một ngành hàngkhông muốn phát triển bền vững, lâu dài đòi hỏi giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và thânthiện với môi trường Không những vậy, ảnh hưởng của nó không chỉ gói gọn trongmột phạm vi cụ thể mà là một vấn đề có sự ảnh hưởng toàn cầu

Nhận thức được tầm quan trọng và cấp bách ấy, nhóm chúng em đã chọn đề tài:

“Ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từ Gas Turbine Engine” là đề tài nghiên cứu của mình.

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nhằm giúp người đọc có cái nhìn chung nhất về động cơ Gas turbine Engine nóichung và nguyên nhân, hệ quả của vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải cùng với cácbảo hiểm và phụ cấp liên quan Qua đó, hiểu được tầm quan trọng to lớn và cấp báchcủa việc xây dựng các phương án, giải pháp giúp giảm thiểu sự ô nhiễm ấy Từ đó, cónhững cái nhìn, giải pháp và phương hướng đề xuất mới để góp phần xây dựng mộtngành hàng không “xanh” và phát triển bền vững

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể được vận dụng trong bài tiểu luận là: tracứu, tìm hiểu, tổng hợp, phân tích nghiên cứu và đưa ra nhận xét, đánh giá

4 KẾT CẤU TIỂU LUẬN

Ngoài phần mục lục, danh mục viết tắt, danh mục hình ảnh, bảng biểu, tài liệu tham khảo, bài tiểu luận bao gồm 3 phần với cấu trúc như sau:

❖ Phần 1: Phần mở đầu.

❖ Phần 2: Phần nội dung.

• Chương 1- Khái quát chung

• Chương 2 – Ô nhiễm tiếng ồn

• Chương 3 - Ô nhiễm khí thải

• Chương 4 - Phụ cấp, bảo hiểm liên quan

• Chương 5 - Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm

❖ Phần 3: Phần kết luận.

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG (NHẬT ANH) 1.1 Khái quát chung

❖ Ngành Hàng không

Nền kinh tế thế giới được hưởng lợi rất nhiều từ khả năng di chuyển con người vàsản phẩm trên toàn cầu - một cách nhanh chóng và an toàn Ngày nay, hơn 3 tỷ người,gần một nửa dân số toàn cầu, sử dụng dịch vụ của các hãng hàng không trên thế giới.Trung bình, có khoảng 11.000-12.000 máy bay trên bầu trời cùng lúc Chúng bay

ở độ cao khác nhau với tốc độ khác nhau, phục vụ những mục đích khác nhau như chởkhách, chở hàng, bưu chính

Anh 1Hình 1.1 Ngành Hàng không nói chung

Cùng với đường bộ và đường biển, vận tải hàng không đang ngày càng khẳng định ý nghĩa quan trọng của mình đối với sự phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng.

❖ Ảnh hưởng của ngành Hàng không tới môi trường

Song song với đó thì những “chú chim sắt” cũng mang lại nhiều tác động tiêucực đến môi trường Mặc dù không phải là mối đe dọa chính đối với môi trường,nhưng nó chắc chắn được xếp vào hàng những mối đe dọa hàng đầu.

Một trong những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường được quan tâm và là chủ đềnóng hiện nay cần được giải quyết đó là vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từ động

cơ tàu bay (trong đó Gas Turbine Engine chiếm phần lớn)

Có thể nói động cơ turbine khí chính là nguyên nhân trực tiếp và chính yếu dẫnđến ô nhiễm khí thải và tiếng ồn trong ngành hàng không

CHƯƠNG 2 Ô NHIỄM TIẾNG ỒN 2.1 Khái niệm và nguồn gốc tiếng ồn trong ngành Hàng không nói chung

2.1.1 Khái niệm

− Ô nhiễm tiếng ồn (Noise pollution) là tiếng ồn trong môi trường vượt quá

ngưỡng nhất định gây khó chịu cho người hoặc động vật.

Bảng 2.1 Khả năng chịu đựng tiếng ồn của con người

− Trong khi đó, theo các chuyên gia hàng không, khi máy bay cất/hạ cánh sẽ tạo

ra tiếng ồn trong khoảng 120-140db, vượt quá 100 db (120 db), vượt quá khả năng

chịu đựng tiếng ồn của con người, gây nguy hiểm cho sức khỏe đặc biệt là những

người tiếp xúc nhiều với môi trường cảng hàng không, sân bay

Hình 2.1 Thang đo Decibel theo tiêu chuẩn của WHO

2.1.2 Nguồn gốc gây ra tiếng ồn trong ngành hàng không:

− Tiếng ồn trong ngành Hàng không nói chung đến từ nhiều yếu tố, tuy nhiên nó bắt nguồn từ ba nguồn chính:

• Tiếng ồn khí động học: từ luồng không khí xung quanh các bề mặt của máy bay,

đặc biệt khi bay thấp ở tốc độ cao

• Tiếng ồn từ hệ thống máy bay: hệ thống điều áp và điều áp buồng lái và cabin,

và các bộ Nguồn phụ

• Động cơ và tiếng ồn cơ học khác: chuyển động quay của các bộ phận động cơ,

dễ nhận thấy nhất khi cánh quạt đạt tốc độ siêu âm

− Mặc dù có nhiều nguồn gây ra tiếng ồn (ví dụ như động cơ, khung máy bay,

cánh hạ cánh và thiết bị hạ cánh) nhưng động cơ thường là nguyên nhân gây ra tiếng

ồn nhiều nhất

2.2 Thực trạng

− Theo các chuyên gia hàng không, khi máy bay cất/hạ cánh sẽ tạo ra tiếng ồntrong khoảng 120-140db (decibel, đơn vị đo lường tiếng ồn) trong khi tiếng nói chuyệnbình thường chỉ khoảng 40db Trong khi các nhà khoa học khuyến cáo với tiếng ồn ởmức trên 105db, mỗi ngày con người chỉ có thể chịu đựng tối đa năm phút

Vì vậy, ở nhiều nước sân bay được xây dựng ở khu vực xung quanh không có nhà dân hoặc có nhà dân cũng phải nằm trong giới hạn ồn trên 55 db

Một ví dụ cho thấy: Tại Việt Nam, khu vực P.10 (Q.Gò Vấp, Tp.HCM) được

coi là khu vực phễu bay của sân bay Tân Sơn Nhất Nhiều người dân sống xung quanh khu vực sân bay đã phản ánh về mức độ tiếng ồn của máy bay khá là nghiêm trọng:

• Gia đình bà Đặng Thị Du (ngụ P.5, Q.Gò Vấp) chuyển về sinh sống tại khu vựcP.5 từ năm 1992 “Lúc mới chuyển về mua đất, xây nhà sinh sống vẫn có máy bay qualại nhưng rất ít, ngày chỉ dăm chuyến là cùng Gần đây, mật độ máy bay ngày

càng dày đặc, cứ 3-5 phút lại có một chuyến, bất kể ngày đêm Đặc biệt, khoảng cách

từ máy bay đến nhà có chuyến rất có cảm tưởng như sắp đụng nóc nhà vậy”

• Cũng vì sống dưới phễu bay mà 15 năm qua gia đình chị Lê Thị Nhường (ngụP.10, Q.Gò Vấp) phải hứng chịu tiếng máy bay gầm rít suốt ngày đêm So với nhiềugia đình xây nhà 2, 3 lầu, nhà chị Nhường chỉ là một căn nhà cấp 4, cao 6m, nằm lọtthỏm trong khu dân cư Tuy vậy, mỗi lúc máy bay ngang qua tiếng ồn vẫn phát ra rấtkhó chịu Chị Nhường than thở ngoài việc hứng chịu tiếng ồn, đêm nằm ngủ nhiều loạimáy bay cỡ lớn hạ cánh cũng khiến nhà rung giống như sắp bị máy bay đè bẹp

Hình 2.2 Phễu bay của sân bay Tân Sơn Nhất

 Tiếng ồn tuy vô hình nhưng đã phần nào gây ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của con người đặc biệt là những người có tiếp xúc gần trong một thời gian dài.

2.3 Nguyên nhân

2.3.1 Cơ chế gây tiếng ồn

− Tiếng ồn của máy bay là do máy bay hoặc các bộ phận của nó tạo ra, cho dù ởtrên mặt đất khi đang đậu, chẳng hạn như bộ nguồn phụ, trong khi lái, khi chạy lên từcánh quạt và ống xả phản lực, trong khi cất cánh, bên dưới và bên cạnh đường khởi

hành và đường đến, bay quá mức khi đang trên đường bay hoặc trong khi hạ cánh.

− Cụ thể, tiếng ồn của động cơ gas turbine engine là do khí thải vận tốc cao trộnlẫn với không khí xung quanh, quá trình đốt cháy nhiên liệu và quạt máy nén động cơphản lực gây ra lực nén và làm hiếm không khí, tạo ra chuyển động của các phân tửkhông khí Chuyển động này lan truyền trong không khí dưới dạng sóng áp suất Nếucác sóng áp suất này đủ mạnh và nằm trong tần số nghe được quang phổ, một cảm giácthính giác được tạo ra

− Máy bay chuyển động gây ra ma sát và nhiễu loạn, gây ra sóng âm thanh Nóichung, máy bay bay càng nhanh thì càng có nhiều nhiễu động và ma sát Khi bộ phận

hạ cánh và cánh của máy bay được sử dụng, tiếng ồn sẽ phát ra nhiều hơn vì tạo ranhiều lực cản hơn

 Động cơ tuabin khí của máy bay (động cơ phản lực – gas turbine engine) là nguyênnhân gây ra phần lớn tiếng ồn của máy bay trong quá trình cất cánh và lên cao, chẳng hạnnhư tiếng ồn do cưa máy tạo ra khi các đầu của cánh quạt đạt tốc độ siêu âm Tuy nhiên,với những tiến bộ trong công nghệ giảm tiếng ồn - khung máy bay

thường ồn hơn khi hạ cánh

− Phần lớn tiếng ồn của động cơ là do tiếng ồn của máy bay phản lực - mặc dùnhững chiếc tuabin có tỷ lệ rẽ nhánh cao có tiếng ồn của quạt đáng kể Phản lực vậntốc cao rời khỏi mặt sau của động cơ có tính chất không ổn định lớp cắt cố hữu (nếukhông đủ dày) và cuộn lại thành các vòng xoáy Điều này sau đó phá vỡ thành hỗnloạn SPL liên quan đến tiếng ồn của động cơ tỷ lệ với tốc độ phản lực (với công suấtlớn) Do đó, ngay cả khi giảm tốc độ khí thải một cách khiêm tốn cũng sẽ tạo ra tiếng

ồn máy bay phản lực giảm đáng kể

− Máy bay cánh quạt và máy bay trực thăng cũng có thể tạo ra tiếng ồn từ cánhquạt quay của chúng cắt ngang không khí Lượng tiếng ồn phụ thuộc vào kích thước

của các cánh quạt và vận tốc của các đầu cánh quạt trong không khí.

Ví dụ

Các hướng Pratt & Whitney PW1000G giúp giảm mức độ tiếng ồn củaBombardier cseries , Mitsubishi MRJ và Embraer E-Jet E2 chéo thân hẹp máy bay :hộp số cho phép cánh quạt quay với tốc độ tối đa, mà là một phần ba tốc độ của tuabin

LP , cho tốc độ đầu quạt chậm hơn Nó có độ ồn nhỏ hơn 75% so với các thiết bị tươngđương hiện tại Các powerjet sam146 trong Sukhoi Superjet 100 tính năng 3D khíđộng học cánh quạt và một vỏ bọc động cơ với một dài dòng ống hỗn hợp vòi phun đểgiảm tiếng ồn

2.3.2 Sự khác nhau của tiếng ồn máy bay

− Âm thanh do các máy bay khác nhau tạo ra có thể khác nhau tùy thuộc vào cácyếu tố như loại động cơ (ví dụ, cánh quạt hoặc máy bay phản lực) và độ cao của máybay

− Nói chung tiếng ồn từ máy bay khởi hành lớn hơn tiếng ồn từ máy bay đến Khikhởi hành, mức độ tiếng ồn trên mặt đất từ một máy bay cụ thể bị ảnh hưởng bởi:

(nguồn: Airsurvices Australia)

2.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm tiếng ồn từ Gas Turbine Engine

Động cơ máy bay tạo ra nhiều tiếng ồn, đặc biệt là trong quá trình cất/hạ cánh

Nó có tác động không nhỏ tới cuộc sống cũng như sức khỏe của con người, đặc biệt lànhững người tiếp xúc gần trong một khoảng thời gian dài ở các cảng hàng không, sânbay

❖ Ảnh hưởng tới những người dân xung quanh khu vực sân bay

− Tiếng ồn là một trong những nguyên nhân làm giảm thính lực của con người, làm tăng các bệnh thần kinh, cao huyết áp, các bệnh về tim mạch và đột quỵ

Ví dụ:

Theo một nghiên cứu năm 2018 trên tạp chí Noise & Health đã điều tra dữ liệusức khỏe của hơn 1 triệu người, trong đó, những cư dân Frankfurt sống gần sân bay cónguy cơ đột quỵ cao hơn 7% so với những người sống trong các khu vực tương tựnhưng yên tĩnh hơn

Một nghiên cứu khác năm 2020 trên Tạp chí Tim mạch Châu Âu phân tích gần25.000 ca tử vong vì bệnh tim mạch xảy ra trong những năm 2000 đến năm 2015 chothấy: Những người sống gần sân bay Zurich có tỷ lệ tử vong vào ban đêm tăng đáng

kể, nhất là trong khoảng thời gian có một chiếc máy bay cất cánh Và điều này đặc biệtđúng với đối tượng điều tra là phụ nữ

− Những tiếng ồn như vậy có thể gây khó chịu, làm gián đoạn giấc ngủ, ảnh hưởng đến các hoạt động học tập trong trường học

Ví dụ:

• Khi tiếng ồn đạt tới 50dB về ban đêm, giấc ngủ bị đứt quãng, giấc ngủ sâu bịtổn thất 60%, khi tiếng ồn ban ngày từ 70-80dB sẽ gây mệt mỏi, 90-110dB bắt đầu gâynguy hiểm và 120-140dB có khả năng gây chấn thương

− Tác dụng liên tục của tiếng ồn có thể gây ra bệnh loét dạ dày Khi có tác động của tiếng ồn có thể dẫn tới giảm khả năng tập trung tư tưởng, giảm độ minh mẫn và giảm khả năng làm việc.

− Việc tiếp xúc với tiếng ồn của máy bay ở trường hoặc ở nhà có liên quan đến việc trẻ em có kỹ năng đọc và ghi nhớ kém hơn.

 Ngoài ra còn có cơ sở bằng chứng ngày càng tăng cho thấy trẻ em tiếpxúc với tiếng ồn máy bay thường xuyên ở trường có kết quả kém hơn trong các bàikiểm tra thành tích tiêu chuẩn, so với trẻ em không tiếp xúc với tiếng ồn máy bay

Ví dụ: Theo nghiên cứu RANCH (Giao thông đường bộ và Tiếng ồn máy bay

và Nhận thức & Sức khỏe của trẻ em), trên 2844 trẻ em từ 9–10 tuổi từ 89 trường họcxung quanh các sân bay London Heathrow, Amsterdam Schiphol và Madrid Barajas

cho thấy:

• Trẻ em tiếp xúc với tiếng ồn máy bay có khả năng đọc hiểu kém hơn và trí nhớnhận dạng kém hơn, sau khi tính đến vị trí xã hội và tiếng ồn giao thông đường bộ.Khả năng đọc hiểu bắt đầu giảm xuống dưới mức trung bình khoảng 55 db

• Mức độ tiếp xúc với tiếng ồn trên máy bay tăng 5 db có liên quan đến sự chậm trễ trong độ tuổi đọc sách 2 tháng ở Anh và sự chậm trễ 1 tháng ở Hà Lan

• Tiếng ồn máy bay vào ban đêm tại nhà của đứa trẻ cũng liên quan đến việc suygiảm khả năng đọc hiểu và trí nhớ nhận dạng, nhưng tiếng ồn ban đêm không có tácđộng bổ sung so với tiếng ồn ban ngày tiếp xúc với khả năng đọc hiểu hoặc trí nhớnhận dạng

− Tiếp xúc với tiếng ồn của máy bay có nhiều khả năng gây ra những ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của thai nhi, làm tăng tỷ lệ trẻ sơ sinh nhẹ cân và sinh non

Ví dụ

Phân tích hồi quy logistic cho thấy mối quan hệ liều lượng-phản ứng đáng kể giữatrẻ sơ sinh nhẹ cân và tiếp xúc với tiếng ồn Tỷ lệ chênh lệch được điều chỉnh là 1.3 ởkhu vực tiếp xúc với tiếng ồn cao nhất, đó là Thị trấn Kadena, nằm ngay gần sân bayKadena Tỷ lệ sinh non cao hơn đáng kể cũng được tìm thấy ở các thành phố tiếp xúcvới tiếng ồn

❖ Ảnh hưởng đối với nhân viên trong ngành hàng không:

− Có thể nói tiếng ồn của máy bay ảnh hưởng rất nhiều đến những người nhânviên hàng không nói chung và nhân viên bộ phận mặt đất trên khu vực sân bay nóiriêng (bảo dưỡng, phát tín hiệu,…)

 Những nhân viên ngành hàng không tiếp xúc trực tiếp với tiếng ồn máy quamột thời gian dài có thể dẫn đến thính giác kém nhạy bén và có nguy cơ điếc tai rấtcao so với người bình thường

Hình 2.3 Hình ảnh minh họa nhân viên hàng khôngCHƯƠNG 3 Ô NHIỄM KHÍ THẢI 3.1 Khái niệm và thành phần của khí thải tàu bay

3.1.1 Khái niệm:

− Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí, chủ yếu

do khói, bụi, hơi hoặc các khí lạ được đưa vào không khí, gây biến đổi khí hậu, gâybệnh cho con người và những sinh vật khác

− Ô nhiễm khí thải do động cơ tuabin khí chiếm khoảng 10% lượng khí được xả

từ miệng xả động cơ (còn lại là O2 và N2)

− Khí thải do động cơ tuabin khí chia thành hai loại:

+ Nhìn thấy được (tức là khói)

+ Vô hình (tức là oxit của nitơ, hydrocacbon không cháy, oxit của lưu huỳnh và cacbon monoxit)

• Một số các chất ô nhiễm như oxit nitơ (NOx), oxit lưu huỳnh (SOx),cacbon monoxit (CO), hydrocacbon cháy hoặc cháy một phần (HC), chất dạng hạt(PM) và các hợp chất vi lượng khác

Hình 3.1 Sơ đồ khí thải động cơ Turbine Engine 3.1.2 Thành phần của khí thải động cơ tàu bay

❖ Lượng khí thải xét chung

− Khí thải từ động cơ Gas Turbine Engine (Combustion), gồm khoảng:

+ 70% khí Co2 và hơi nước (H2O) chiếm khoảng 30%

+ Dưới 1% khí thải bao gồm các chất ô nhiễm như oxit nitơ (NOx), oxit lưu huỳnh(SOx), cacbon monoxit (CO), hydrocacbon cháy hoặc cháy một phần (HC), chất dạnghạt (PM) và các hợp chất vi lượng khác

 Hay nói cách khác các sản phẩm cháy trong khí thải tàu bay chủ yếu được tạo thành từ

CO2 (~ 72%), H2O (~ 27,6%), trong khi các sản phẩm dư chỉ chiếm ít hơn 1%

Hình 3.2 Các thành phần của khí xả động cơ

• Theo thống kê, CO2 là thành phần lớn nhất của khí thải máy bay, chiếm khoảng70% lượng khí thải Sau khi được thải ra, 30% một lượng khí nhất định bị loại bỏ khỏibầu khí quyển một cách tự nhiên trong vòng 30 năm, thêm 50% biến mất trong vòngvài trăm năm, và 20% còn lại ở trong khí quyển hàng nghìn năm.

• Hơi nước (H2O) cũng là một sản phẩm tiêu thụ nhiên liệu máy bay, chiếmkhoảng 30% lượng khí thải, tuy nhiên hơi nước này chỉ tồn tại trong một thời gianngắn dưới dạng các hạt tinh thể băng hoặc còn được gọi là vệt bay nếu nhìn bằng mắtthường

• Tất cả lượng khí thải còn lại chỉ chiếm ít hơn 1% của ống xả Dù chỉ chiếm mộtlượng nhỏ, nhưng sức ảnh hưởng của chúng lại là mối quan tâm lớn của xã hội

❖ Lượng khí thải xét theo giai đoạn bay

− Người ta ước tính rằng khoảng 90% lượng khí thải từ tàu bay, ngoại trừ hydrocacbon

và CO (~ 70%), được tạo ra khi ở độ cao bay bằng, trong khi phần còn lại được thải ratrong quá trình hạ cánh, cất cánh và hoạt động trên mặt đất

− Nói chung:

• Khoảng 10% lượng khí thải gây ô nhiễm từ máy bay được phát ra gần bề mặttrái đất (dưới 3000 feet so với mặt đất)-bao gồm giai đoạn CHC

• 90% khí thải còn lại của máy bay được phát ra ở độ cao trên 3000 feet

• Các chất ô nhiễm CO và HC là những trường hợp ngoại lệ đối với quy tắc này

vì chúng được tạo ra khi động cơ máy bay hoạt động ở hiệu suất đốt cháy thấp nhất(trong khi bánh xe ở trên mặt đất), làm cho sự phân chia của chúng khoảng 30% dưới

3000 feet và 70% trên 3000 feet

 Kết luận: Lượng khí thải tương đối phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của lò

đốt, tỷ lệ nhiên liệu trên không khí và mức độ nhiên liệu được phun ra và trộn lẫn vớikhông khí đầu vào Người ta cũng nhận ra rằng lượng chất ô nhiễm có thể thay đổiđáng kể theo công nghệ động cơ, kiểu máy và đặc biệt là với lực đẩy

3.2 THỰC TRẠNG

− Phát thải khí CO2 của ngành Hàng không chiếm 13% trong các hoạt động phát thải của ngành Giao thông vận tải

− Được đánh giá là một trong những loại hình giao thông vận tải gây ô nhiễmnhất:

+ Với 16.000 máy bay thương mại sản sinh ra trên 600 triệu tấn khí Co2 mỗi năm

+ Năm 2018, các chuyến bay trên toàn thế giới đã thải 918 triệu tấn CO2

+ Mỗi máy bay Boeing thải Lượng khí thải trung bình 1 triệu tấn CO2 trong cảvòng đời

+ Trung bình cứ mỗi kg dầu hỏa bị đốt cháy sẽ thải ra 3,15 kg khí cacbonic vào

không khí

+ Lượng phát thải CO 2 từ hàng không dự kiến sẽ tăng khoảng 3-4% mỗi năm

Hình 3.3 Lượng khí thải cụ thể trên mỗi 2,7 tấn kerosene

Ví dụ: Lượng khí thải của phi cơ tại các phi trường Mỹ tương đương khí thải

của 4 triệu xe hơi trong một năm Giữa lúc hạ cánh và kỳ cất cánh tiếp theo, một máybay ở sân bay O’Hare, Chicago ,có thể gây ô nhiễm không khí bằng một chiếc xe hơichạy 6.400 km

Hình 3.4 Lượng khí thải ngoài thực tế

 Trên toàn cầu, ngành hàng không tạo ra 2,4% tổng lượng khí thải CO2 vào năm2018

 Mặc dù đây có vẻ là một lượng tương đối nhỏ, nhưng hãy xem xét rằng nếuhàng không thương mại toàn cầu là một quốc gia trong bảng xếp hạng phát thải CO2quốc gia, thì ngành công nghiệp này sẽ đứng thứ sáu trên thế giới giữa Nhật Bản vàĐức Các hiệu ứng không CO2, chẳng hạn như sự ấm lên do trái ngược máy bay gây

ra, làm tăng thêm tổng ảnh hưởng khí hậu của ngành hàng không

Hình 3.5 Minh họa khí thải tàu bay

− Mặc dù ngành hàng không đã hạn chế mức gia tăng phát thải xuống còn 3% (sovới mức tăng tương trưởng lượng hành khách tương ứng là 5%) nhờ vào sự cải tiếncông nghệ mới nhưng lượng phát thải vẫn ở ngưỡng cao và tiếp tục tăng

Ví dụ 1:

 Theo số liệu do các quốc gia thành viên báo cáo với Công ước khung của Liên hợp

quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC), lượng khí thải CO 2 của tất cả các chuyến bay khởihành từ EU28 (EU28 là viết tắt của Liên minh châu Âu - European Union

trong đó bao gồm 28 quốc gia) và EFTA (European Free Trade Association - Hiệp hộiThương mại Tự do Châu Âu) đã tăng từ 88 lên 171 triệu tấn (+ 95%) trong giai đoạn1990-2016

Hình 3.6 Lượng phát thải CO 2 tăng đến năm 2016

Ví dụ 2:

 Phát thải NO x theo xu hướng tăng mạnh hơn so với CO 2 trong những năm gần

đây Chúng đã tăng từ 313 lên 700 nghìn tấn từ năm 1990 đến năm 2016 theo dữ liệucủa Công ước về Ô nhiễm không khí xuyên biên giới dài hạn (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution - CLRTAP)

Hình 3.7 Lượng khí NO x phát thải tăng đến năm 2016

− Sau sự mở rộng trong ngành hàng không thương mại, lượng khí thải CO 2 toàn cầu đã tăng liên tục kể từ năm 2004 Đến năm 2019, lượng CO 2 thải ra đã tăng 1/3, đạt

hơn 900 triệu tấn CO2 do quá trình đốt cháy nhiên liệu từ động cơ phản lựccủa tàu bay

− Tuy nhiên đến năm 2020, do đại dịch Covid-19, lượng khí thải CO2 từ hàng

không đã giảm xuống đã giảm đáng kể xuống còn 495 triệu tấn

Hình 3.8 Khí thải CO 2 toàn cầu từ hàng không thương mại 2004-2022

Ví dụ:

 Việc hạn chế bay do đại dịch COVID-19 dẫn đến lượng khí thải CO₂ từcác chuyến bay trên khắp châu Âu giảm đáng kể vào năm 2020, giảm 54% sovới năm

27

Hình 3.9 Lượng giảm khí thải CO 2 từ các chuyến bay khác nhau giữa các quốc

gia năm 2020 (Ảnh chụp dữ liệu của EUROCONTROL)

+ Biểu đồ trên cho thấy lượng khí thải CO2 giảm 54% so với năm 2019 vì

sự bùng phát của dịch Covid-19

+ Tuy nhiên mức độ giảm lượng khí thải giữa các quốc gia là khác nhau, tùy vàonhiều yếu tố, do sự khác biệt về cấu hình tàu bay (nhẹ hơn hoặc nặng hơn , tàubay

mới hơn hoặc cũ hơn), khoảng cách bay (ngắn hơn hoặc dài hơn), sự kếthợp của các phân khúc thị trường (hàng hóa, lịch trình, kinh doanh hàng không, v.v.)

và theo mức độ suy giảm COVID-19 trong các chuyến bay

Ví dụ: Ở Bỉ, các chuyến bay khởi hành đã giảm khoảng một nửa vào năm 2020, tương tự như mức trung bình của châu Âu Tuy nhiên, CO₂ chỉ giảm 30%.

• Một lý do chính cho điều này là tỷ lệ cao các chuyến bay chở hàng hoạt động từ

Bỉ, tăng từ 11% lên 25% vào năm 2020 so với năm 2019 Các chuyếnbay chở hàng sử dụng tàu bay lớn hơn và bay xa hơn mức trung bình của Bỉ,

do đó tạo ra CO₂ trên mức trung bình khí thải

• Nguyên nhân thứ hai là do các chuyến bay bị hủy chặng ngắn, chuyến bay theo lịchtrình trung bình dài hơn nhiều so với năm 2019, do đó đã thải ra nhiều CO₂ hơn.

28

− Hiện nay, việc cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu có thể dẫn đến giảm nhẹphát thải CO2 Tuy nhiên, người ta tin rằng những cải tiến này sẽ chỉ bù đắp một phần

sự gia tăng lượng khí thải CO2 từ ngành hàng không

3.3 Nguyên nhân ô nhiễm khí thải từ động cơ Gas Turbine Engine

Khí thải là kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong động cơ Và tùytừng loại đông cơ tàu bay, loại tàu bay và các yếu tố khác mà lượng khí thải CO2 thải

ra khác nhau và ảnh hưởng của chúng cũng ở phạm vi khác nhau

❖ Nguyên nhân chủ quan:

− Buồng đốt không được vệ sinh, bảo dưỡng thường xuyên nên hiệu suất hoạtđộng kém, làm nhiên liệu không được đốt cháy hoàn toàn, tăng khí HC

 Mặc dù công nghệ đốt đã có những cải tiến đã và sẽ tiếp tục đóng vai trò chínhtrong việc giảm phát thải Nhưng lượng hydrocacbon và carbon monoxide chưa cháyhết trong khí thải động cơ gây ra một vấn đề => chúng phụ thuộc vào hiệu suất đốt cháy của động cơ

 Do đó, vấn đề ô nhiễm chỉ xảy ra ở chế độ không tải khi hiệu suất đốt cháy dưới

100% Tại cất cánh và lên cao, hệ thống đốt đang hoạt động gần hiệu suất 100%

 Vì vậy, Các dạng ô nhiễm khí quyển chính do khí thải của Gas turbine engine làkhói và các ôxít nitơ ở tốc độ tối đa, nhiên liệu chưa cháy và cacbon monoxit ở điều kiện không tải của động cơ

− Điôxít cacbon, hơi nước và axit nitric phát ra trực tiếp từ máy bay gây nên ô

nhiễm không khí Dầu hỏa được sử dụng trong máy bay chứa 86% carbon và 14%hydro 3,15 kg khí cacbonic được thải vào không khí do mỗi kg dầu hỏa bị đốt cháy, vàgây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu bằng cách lan vào tầng cao của bầu khí quyển.Những khí này, nằm trong phạm vi của khí nhà kính, đang tăng lên từng ngày với sựphát triển của ngành hàng không

− Do thời tiết hoặc tùy vào tình hình CHC, đường băng (giả sử như lưu lượng tàubay lớn gây ách tắc sân bay nên không có đủ đường băng để CHC nên phải bay chờ)

mà tàu bay phải bay một quãng đường dài hơn, đồng nghĩa với việc tiêu tốn nhiềunhiên liệu hơn, lượng khí thải cao hơn

29

− Phương thức bay cũ làm cho tàu bay bay quãng đường dài hơn.

 Hiện nay đã áp dụng tiêu chuẩn RNAV 1- Đường dẫn khu vực (AreaNavigation) cho các sân bay lớn như TSN, Nội Bài, Đà Nẵng,… Đây là phương phápcho phép giảm thiểu yêu cầu cất cánh bằng radar, rút ngắn quãng đường dẫn dắt, giảmcường độ làm việc của KSVKL và người lái, tăng khả năng giám sát và điều hành bay,hạn chế tối đa các luồng tàu bay đi và đến hội tụ tại một điểm, giảm lượng tiêu thụnhiên liệu, giảm bớt lượng khí thải phát ra môi trường và tăng hiệu quả kinh tế

− Do hoạt động ở nhiều độ cao khác nhau và chịu ảnh hưởng từ môi trường xungquanh (nhiệt độ, độ ẩm, gió,…) khiến cho lượng khí thải, tình trạng ô nhiễm và hệ quảkhông thể kiểm soát

 Khi tàu bay bay ở độ cao bay trên mây, các luồng gió có thể thổi khí thải ônhiễm ra xa và rơi xuống từ bầu trời khoảng 6.000 dặm (10.000 km) về phía đôngđường bay của tàu bay

 Không giống như hầu hết các phương thức vận tải khác, máy bay di chuyển rất

xa và ở nhiều độ cao khác nhau, tạo ra khí thải có khả năng tác động rất lớn đến chấtlượng không khí trong môi trường địa phương, khu vực và toàn cầu

Ví dụ: Ở Ấn Độ, ước tính có khoảng 1.640 ca tử vong mỗi năm do khí thải từ

tàu bay - nhiều hơn khoảng bảy lần so với dự kiến dựa trên số lượng các chuyến bay

bắt đầu hoặc kết thúc tại nước này Phần lớn những cái chết này không phải do cácchuyến bay qua Ấn Độ mà do khí thải ở châu Âu và Bắc Mỹ

 Đó là bởi vì phần lớn giao thông hàng không xảy ra ở Bắc bán cầu, nhưng gióđưa khí thải này về phía đông, nơi chúng có thể kết hợp với chất amoniac thoát ra từnông nghiệp Ấn Độ là khu vực có dân cư đông đúc và có nồng độ amoniac trong khíquyển cao (sinh ra từ sản xuất nông nghiệp) Amoniac này phản ứng oxy hóa nitơ oxít

và sunfua oxít tạo ra hạt cực độc mà người dân có thể hít thở phải

 Điều này không chỉ khiến tình trạng ô nhiễm trầm trọng hơn và còn gây ra

những hậu quả lớn khó có thể kiểm soát

3.4 Hậu quả

Khí thải từ động cơ tàu bay ngày càng tăng và gây ra nhiều hậu quả nghiêmtrọng, không chỉ gây ảnh hưởng đến cuộc sống con người mà còn tác động tiêu cực tớimôi trường

30

3.4.1 Đối với môi trường:

❖ Ở cấp độ mặt đất, được định nghĩa là từ 0 đến 3.000 feet (bao gồm cả giai

đoạn CHC), ô nhiễm do khí thải tàu bay phản lực phần lớn bao gồm khói bụi được tạo

ra từ hyđro cacbon (HC) và oxit nitơ (NO) xung quanh các khu vực đô thị Cacbonmonoxit cũng có thể gây ra các vấn đề ở các khu vực đô thị

❖ Ở cấp độ toàn cầu, lượng khí thải từ tàu bay phản lực có thể làm tăng thêm ô

nhiễm trong bầu khí quyển

 Khí thải động cơ chứa phần lớn là Co2 và hơi nước cùng với một lượng nhỏ cáchạt Hidrocacbon (HC) không cháy, PM,…

Hình 3.10 Ảnh hưởng của khí thải động cơ tàu bay tới hiện

tượng biến đổi khí hậu

− Thứ nhất, cacbon đioxit (Co2) do tất cả các động cơ tàu bay phản lực thải

ra bốc lên tầng cao của trái đất sẽ tạo ra hiệu ứng nhà kính.

 CO2 là thành phần lớn nhất của khí thải máy bay, chiếm khoảng 70% lượng khíthải Khí trộn lẫn trong bầu khí quyển với cùng hiệu ứng nóng lên trực tiếp xảy ra khi

nó được thải ra từ các nguồn đốt nhiên liệu hóa thạch khác Mức tiêu thụ nhiên liệumáy bay phản lực tạo ra CO2 ở một tỷ lệ xác định (3,16 kg CO2 trên 1 kg nhiên liệutiêu thụ), bất kể giai đoạn bay

31

 Thời gian tồn tại kéo dài của nó trong khí quyển làm cho CO2 đặc biệt mạnhnhư một khí nhà kính Sau khi được thải ra, 30% một lượng khí nhất định bị loại bỏkhỏi bầu khí quyển một cách tự nhiên trong vòng 30 năm, thêm 50% biến mất trong vòng vài trăm năm, và 20% còn lại ở trong khí quyển hàng nghìn năm.

 Sự tồn tại lâu của khí CO2 với số lượng lớn vô tình tạo ra các “đám mây” nhân

tạo, giữ lại nhiệt phản xạ lại từ bề mặt trái đất, gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính

− Ảnh hưởng của hơi nước và các hạt từ động cơ:

+ Khi bay ở độ cao lớn (7-10km) nhiệt độ không khí ở khoảng -37 độ C tới -50 C,trong khi lượng khí thải ra từ tài bay khoảng 600-700 độ C (trong đó, mỗi 3s tàu baythải ra khoảng 7l H2O)

 Vì vậy, khi khí nóng gặp điều kiện nhiệt độ lạnh, các tinh thể H20 sẽ kết hợpvới các hạt nhỏ từ động cơ (bồ hóng), hình thành các tinh thể băng lâu tan trong khôngkhí, tạo thành những vệt hơi nước kéo dài (Contrail)

32