Среди многочисленных факторов, влияющих на безопасность полетов воздушных судов, одними из наиболее важных являются параметры атмосферы на рабочих местах экипажей и в отсеках, где размещаются пассажиры. Наддув, вентиляция и обогрев герметичных кабин и пассажирских салонов осуществляется воздухом, отбираемым от одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя (например, от пятой или седьмой). При разработке систем обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров следует учитывать возможность загрязнения отбираемого на нужды системы кондиционирования воздуха такими токсичными веществами, как пары и продукты разложения масла, применяемого для данного типа двигателя.

Загрязнение воздуха продуктами термического разложения масел происходит, главным образом, в компрессоре газотурбинного двигателя (ГТД) вследствие недостаточной надежности уплотнений, находящихся перед местом отбора воздуха в систему кондиционирования воздуха (СКВ). При попадании масла в газовоздушный тракт двигателя происходит термоокислительный процесс разложения масла, сопровождающийся образованием различных газообразных и жидких химических соединений, оказывающих вредное воздействие на организм человека.
Исследования показали, что на состав вредных примесей рецептура масла влияет слабо, больше её влияние сказывается на величине порога "взрывного" разложения масла, который для большинства авиационных смазочных масел составляет (250…300) °С.
Наиболее токсичными компонентами парогазоаэрозольной смеси являются окись углерода, кетоны, альдегиды и ароматические углеводороды.
При стендовых испытаниях двигателя чистота отбираемого от компрессора воздуха оценивается по количественным показателям, характеризующим содержание основных загрязнителей.
Значения предельно допустимых концентраций (ПДК) каждого из этих вредных химических веществ в атмосфере воздушных судов жестко нормируются целым рядом государственных и ведомственных документов (ГОСТ 12.1.005, НЛГ и др.).
Многие авиационные моторостроительные предприятия используют методики отбора проб в стеклянные колбы с последующим анализом воздуха. Погрешность указанного метода составляет более 30 %. Отбор и анализ проб занимает длительное время. Серьезнейшим недостатком методики является невозможность автоматизации процесса и создания компьютерной базы полученных результатов.
Для исключения отмеченных выше недостатков применяемых в настоящее время методик ОАО "ММП им. В.В. Чернышева" совместно с ЛИИ им. М.М. Громова в 1996-1999 гг. разработали систему отбора проб (СОП) и Методические указания МУ 1.1.258-99 "Двигатели газотурбинные авиационные. Порядок отбора и газохроматографического анализа проб воздуха из компрессора двигателя при стендовых испытаниях". Методические указания распространяются на основные и вспомогательные газотурбинные двигатели как гражданской, так и военной авиации, аттестованы Госстандартом РФ (свидетельство об аттестации МВИ № 62-99 от 13 апреля 1999 г).
Предлагаемый аналитический комплекс включает в себя: стенд для отбора проб воздуха; набор разделительных колонок; программное обеспечение сбора и обработки хроматографических данных; устройство сопряжения с компьютером; методику поверки хроматографического комплекса.
Стенд отбора проб представляет собой панель, на которой установлены 15 пробоотборников, четыре емкости (объемом около 1 л), четыре датчика для измерения разряжения в емкостях, четыре приемника температуры измерения температуры воздуха в емкостях, диффузор, соединительные трубопроводы и т.д.
Отобранный от компрессора ГТД, а также на входе в двигатель воздух в объеме продувается через адсорбционные пакеты, при этом вредные примеси, содержащиеся в воздухе, задерживаются концентраторами.
По результатам газохроматографического анализа отобранной пробы определяется степень загрязнения воздуха продуктами термоокислительного разложения масел двигательного происхождения. Количество загрязнителей в пробах воздуха, отбираемого от компрессора ГТД, оценивается и сравнивается с значениями предельно допустимых концентраций для данных химических веществ.
СОП позволяет производить отбор проб на любых режимах работы ГТД: например, на малом газе; крейсерском режиме; максимальном (взлетный) или форсированном, на режимах оценки приемистости, а также на переменных режимах запуска и останова двигателя.
В процессе отбора проб в протокол отбора заносятся начальные и конечные показания приборов измерения разрежения и температур в каждой емкости.
После останова двигателя адсорбционные пакеты извлекаются из пробоотборников и направляются в газохроматографическую лабораторию.
При использовании компьютера используется специальная программа, управляющая срабатыванием подсистем в заданное время и на заданном режиме работы ГТД.
Анализ отобранных проб воздуха на содержание вредных примесей проводится с использованием газовых хроматографов (типа ЦВЕТ-800, 3700, КРИСТАЛЛ, ХРОМ5, ЛХМ-80, ЛХМ-8МД, ХЬЮЛЕТТ-ПАККАРД, ВАРИАН и др.), снабженные детекторами ионизации пламени (ДИП) и детектором по теплопроводности (ДТП). Хроматограф с ДИП предназначен для разделения паров топлива. Второй хроматограф с ДИП используется для разделения альдегидов, ароматических углеводородов и кетонов. Наконец, третий хроматограф с ДТП предназначен для разделения окиси углерода. Все три хроматографа подключены к компьютеру с помощью четырехканального устройства сопряжения, преобразующего аналоговый сигнал от каждого детектора в цифровой код и передающего его в компьютер.
Программное обеспечение специально адаптировано НПФ "ИнфоХром-99" совместно с ОАО "ММП им. В.В. Чернышева" и Московским энергетическим институтом для решения задач хроматографии в авиационной отрасли. Система "ПолиХром" представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя: персональный компьютер; устройство сопряжения хроматографа с компьютером; программы сбора и обработки информации; программы специализированных расчетов; банк данных хроматограмм, методов и результатов обработки.
Сочетание универсальной программы сбора и обработки хроматографических данных и программ специализированных расчетов позволяет автоматизировать процессы анализа проб воздуха и формализовать выдачу сообщения о соответствии полученных концентраций вредных веществ допустимым нормам.
Сбор данных от хроматографа может проводиться как по отдельным измерительным каналам, так и по всем трем каналам. Отчет о выполненной обработке составляется по результатам обработки каждой хроматограммы и содержит компонентный состав пробы, информативные параметры пиков, подробные данные о методе и аппаратуре, использованной при анализе.
Применение описанного выше комплекса из системы отбора проб, газовых хроматографов, аттестованных контрольных смесей, компьютера, программно-аппаратных систем "ПолиХром" и "АВИАХРОМ" обеспечивает суммарную погрешность измерения концентраций вредных веществ не более 20 %. Дальнейшее снижение погрешности измерения концентраций возможно путем внедрения более совершенных датчиков измерения разрежения и температуры, имеющих погрешность в пределах 0,5...0,25 %, а также повышения стабильности характеристик газовых хроматографов.
В процессе эксплуатации системы измерения концентраций должна проводиться периодическая поверка хроматографов (по методике МИ-2629-2000, разработанной ОАО "ММП им. В.В. Чернышева" совместно с НПФ "ИНФОХРОМ-99").
В заключение следует отметить, что применение описанного выше инструментально-программного комплекса отбора и газохроматографического анализа проб воздуха, используемого системами кондиционирования воздуха, позволяет обеспечить: объективность контроля чистоты воздуха; высокую производительность; оптимизацию процесса контроля данных, получаемых при анализе проб; оперативность сбора и обработки большого объема аналитической информации.