Научные основы организации контроля и регулирования в системе экологической безопасности гражданской авиации

Объект исследования. Негативное воздействие на окружающую среду, оказываемое результатами производственной деятельности гражданской авиации при выполнении авиатранспортной работы, формирование уровня экологической безопасности воздушного транспорта, практика контроля экологичности деятельности авиапредприятий и регулирования результатов воздействия производственных процессов на окружающую среду.

Предмет исследования. Процесс контроля и регулирования аспектов деятельности авиапредприятий, влияющих на экологическую безопасность гражданской авиации.

Методические и теоретические основы исследования. Основу методологии исследований, вошедших в диссертацию, составили принципы и приёмы анализа, опирающиеся на научные труды известных учёных, посвящённые проблемам теории организации (Ф.В. Тейлора, Р.Л. Дафта, Г.Л. Гантта, Б.З. Мильнера), самоорганизации - синергетики (А.А. Богданова, И.Р. Пригожина, Г. Хакена), организации производства на воздушном транспорте (Е.Ю. Барзиловича, Б.В. Зубкова, Л.Н. Елисова), технической эксплуатации и ремонта авиатехники (Н.Н. Смирнова, Ю.М. Чинючина, А.А. Ицковича, В.П. Фролова, Е.А. Коняева), безопасности полётов (В.Г. Воробьева, Р.В. Сакача, А.В. Майорова), физико-химических систем (В.В. Кафарова, И.В. Комара, О.Г. Воробьёва), процессов и аппаратов защиты окружающей среды (Н.М. Жаворонкова, А.Г. Касаткина, А.М. Кутепова, А.Н. Плановского, О.С. Чехова, А.И. Родионова), устойчивого развития и комплексной экологической оценки производимых товаров и услуг (Н.Н. Моисеева, Н.Ф. Реймерса, Г.А. Ягодина, Н.П. Тарасовой) и др.

В становлении российской научной школы, занимающейся экологическими проблемами ГА, значительную роль сыграли работы В.Е. Квитки, Б.Н. Мельникова, Б.Н. Карпина, С.Э. Демешкевича. Широко известны исследования в области авиационной акустики А.Г. Мунина, А.Л. Клячкина, В.И. Токарева, в области звукового удара воздушных судов - Ю.Н. Кулагина, в области эмиссии газов авиадвигателей - А.А. Горбатко, А.И. Запорожца, В.П. Свинухова. Большие успехи достигнуты в результате мер, предпринимаемых Комитетом по защите окружающей среды от загрязнения ( КАЕП ) Международной организации гражданской авиации ( ИКАО ).

Результаты многолетней работы в сфере обеспечения экологической безопасности ГА учтены при выполнении настоящей диссертации. Тем не менее задача защиты окружающей среды от воздействия авиации не была решена полностью, при этом экологическая ситуация в мире в целом за последнее время ухудшилась.

Поэтому решение научной проблемы разработки и обоснования организационной структуры системы экологической безопасности узлов авиатранспортных предприятий и принципов её реализации на основе современных достижений науки и техники имеет важное государственное и международное значение.

Методы исследования, использованные в работе, - методы системного анализа, метод математического моделирования, методы вариационного исчисления, метод материальных и энергетических балансов, метод последовательного анализа (правила "оптимальной остановки наблюдений"). Применительно к предмету исследования для решения поставленных задач использовались: теория управляемых случайных процессов, теория сложных систем, основы организации производства, теория гидродинамических процессов, теория тепло- и массообмена, теория прикладной экологии и инженерной защиты биосферы.

Информационная база исследования. В качестве информационной и терминологической базы использованы:

- научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, научных докладов и отчётов, материалов научных конференций, семинаров;

- отечественные изобретения и патенты, а также патенты других стран;

- статистические источники в виде отечественных и зарубежных статистических материалов, включая данные ежегодных государственных аналитических докладов о состоянии и охране окружающей среды РФ, о влиянии на её загрязнение отечественного транспортного комплекса, и в частности воздушного транспорта;

- статистические отчёты о результатах деятельности отрасли (воздушного транспорта) в целом и отдельных авиапредприятий;

- официальные документы в виде действующих кодексов, федеральных законов, постановлений правительства, международных конвенций и соглашений, документов ИКАО, а также нормативно-правовых актов транспортного комплекса РФ, включая гражданскую авиацию;

- отечественные стандарты в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, а также международные документы ИКАО и экологические стандарты Международной организации стандартизации (ИСО) серии 14 000;

- результаты собственных экспериментов и расчётов.

Научная новизна исследования определяется следующими результатами, впервые полученными лично автором:

- разработана модель ресурсного цикла выполнения авиатранспортной работы, выявлены его стадии, производственные процессы, системы;

- создана и апробирована математическая модель воздействия на окружающую среду результатов производственных процессов выполнения авиатранспортной работы;

- поставлена и исследована задача минимизации суммы средних финансовых затрат на обеспечение экологической безопасности путём оптимизации характеристик локальных очистных систем для отходящих технологических потоков;

- разработана математическая модель предупреждения негативных последствий загрязнения окружающей среды в ресурсном цикле выполнения авиатранспортной работы ГА на основании результатов контроля состояния экосистем;

- обоснован выбор комплексного показателя экологического экспресс-контроля негативного воздействия на биосферу деятельности авиапредприятий по выполнению авиатранспортной работы и предложена методика его количественного расчёта, учитывающая относительную негативность различных воздействий;

- предложены, исследованы и запатентованы новые локальные средства регулирования экологически значимых результатов производственных процессов гражданской авиации на базе новых высокоэффективных и компактных массообменных устройств локальных очистных систем, встраиваемых в существующие вентиляционные системы с целью обеспечения минимальных финансовых затрат;

- разработана математическая модель предупреждения аварийных выходов из строя наиболее изнашиваемых элементов локальных средств регулирования;

- разработана концепция системы обеспечения экологической безопасности авиатранспортной работы и выявлены приоритетные направления природоохранной деятельности в гражданской авиации, обеспечивающие снижение средних удельных затрат на достижение и поддержание заданного уровня экологической безопасности.

Практическая значимость исследования. Результаты выполненного исследования и выводы, сделанные в работе, позволяют:

- предотвращать катастрофическое разрушение экологических систем в зоне влияния узлов авиатранспортных предприятий с инфраструктурой, связанной с ними ресурсным циклом;

- снижать затраты авиапредприятий гражданской авиации на охрану окружающей среды в ресурсном цикле выполнения авиатранспортной работы;

- оснащать стационарные источники загрязнения атмосферы авиапредприятий ГА компактными (встраиваемыми непосредственно в вентиляционные системы) и высокоэффективными локальными очистными системами;

- разрабатывать нормативно-правовые и инструктивно-методические документы по организации системы обеспечения экологической безопасности деятельности гражданской авиации и других видов транспорта.

Результаты исследования внедрены:

1. В отраслевых документах ГА:

- "Требования по обеспечению экологической безопасности при взаимодействии объектов ГА с окружающей средой", утвержденные Государственной службой гражданской авиации (ГСГА) Минтранса России 15.10.2002 г.;

- Федеральные авиационные правила “Организация охраны окружающей природной среды и экологической безопасности воздушного транспорта” (проект), согласованные ГСГА Минтранса России 17.09.2003 г.;

- "Методическое руководство по организации деятельности авиапредприятий и организаций ГА в области охраны окружающей среды", утвержденное ГСГА Минтранса России 18.11.2003 г.;

- Федеральные авиационные правила “Ведомственный экологический контроль в гражданской авиации” (проект), 2004 г.

При разработке перечисленных документов автор данной диссертации участвовал в качестве научного руководителя работ.

2. При организации контрольной и надзорной деятельности Управления по надзору за поддержанием летной годности гражданских воздушных судов (Управления НПЛГ ГВС) Федеральной службы по надзору в сфере транспорта (ФСНСТ) Минтранса России. В 2008 г. соответствующие контрольные функции в установленном порядке переданы в Росавиацию, в которой образовано Управление поддержания летной годности гражданских воздушных судов.

3. На ряде предприятий Российской Федерации в виде локальных очистных устройств технологического оборудования, в г. Франкфурт-на-Майне (Германия) на предприятии ФЭБ Хальбляйтерверк, а также при организации природоохранной деятельности многих авиапредприятий, в том числе авиакомпаний «ЮТэйр», «Томск Авиа», «Якутия», «Полет», аэропортов городов Уфа, Ставрополь, Южно-Сахалинск, Омск, Надым, а также «Московского АРЗ РОСТО».

4. В учебном процессе, а именно:

- в учебнике "Экология" (М.: Дрофа, 2-е изд., 2003; 3-е изд., 2004; 4-е изд., 2005; 6-е изд., 2008). Учебник имеет гриф Министерства образования РФ и входит в перечень основной литературы, рекомендуемой Примерной программой по дисциплине "Экология" для вузов России;

- в учебном пособии "Промышленная экология. Инженерная защита биосферы от воздействия воздушного транспорта" (М.: Академкнига, 2006). Пособие имеет гриф Министерства образования и науки РФ и гриф УМО вузов РФ по образованию в области эксплуатации авиационной и космической техники;

- при разработке тематики, структуры и содержания семинарских занятий и практических работ по дисциплинам "Экология", "Промышленная экология" в МГТУ ГА, по дисциплинам "Экология", "Промышленная экология", "Экологический аудит", "Процессы и аппараты защиты окружающей среды", "Инженерные коммуникации города" в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ), по дисциплинам "Экологическая экспертиза и сертификация", "Экологическая экспертиза селитебных зон" в Московском государственном горном университете (МГГУ), а также при обучении, повышении квалификации и аттестации руководителей и специалистов эксплуатационных предприятий ГА в области охраны окружающей среды на курсах "Экологическая безопасность ГА" Центра переподготовки и повышения квалификации кадров воздушного транспорта (Центра ППКК ВТ) РФ МГТУ ГА.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации обсуждались и получили положительную оценку на:

29 международных конференциях, форумах и симпозиумах, в том числе: 3-rd Conference on Applied Chemistry Unit Operations and Processes (Veszprem, Hungary, 1977); Международных НТК “Современные научно-технические проблемы ГА” (Москва, МГТУ ГА, 1994, 1996, 1999, 2003, 2006 и 2008); Международной конференции “Цивилизованный бизнес как фактор устойчивого развития России” (Москва, Неправительственный фонд им. В.И. Вернадского, 1998); Международном форуме “Человек и город” в рамках Международной конференции “Эволюция инфосферы” (Москва, РАН, 1997, 2001, 2004 и 2007); Международных конференциях “Инженерная защита окружающей среды” (Москва, МГУИЭ, 2001 и 2002); Международных научно-технических симпозиумах “Двигатели и экология” (Москва, ВВЦ, 1998, 2000, 2002, 2006 и 2008); Международной научной конференции “Безопасность. Технологии. Управление” Savety-2007 (Тольятти, 2007); 1-м Международном экологическом конгрессе “Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов” ELPIT 2007 (Тольятти, 2007); Международной НПК “Экологические проблемы индустриальных мегаполисов” (Москва, МГУИЭ, 2007); 12-й Международной НПК “Междисциплинарные исследования проблем обеспечения безопасности населения в современных условиях” (Москва, МЧС, 2007); 11-й Международной НПК “Проблемы управления качеством городской среды” (Москва, Академия государственной службы при Президенте РФ, 2007); 5-й Международной НТК “Наука, образование, производство в решении экологических проблем” ЭКОЛОГИЯ-2008 (Уфа, УГАТУ, 2008);

7 всесоюзных конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе: V Всесоюзном совещании по росту кристаллов (Тбилиси, 1977); VIII Всесоюзной конференции по микроэлектронике (Зеленоград, 1978); III Всесоюзной научной конференции "ХИМТЕХНИКА-83" (Ташкент, 1983); III Всесоюзном совещании «Абсорбция газов» (Москва, 1987); Всесоюзной конференции «НТП и эксплуатация воздушного транспорта» (Москва, МИИГА, 1990);

7 межреспубликанских, российских, республиканских и отраслевых конференциях и семинарах, в том числе: III НПК «Состояние и перспективы работ по охране окружающей среды в ГА» (Москва, ГосНИИ ГА, 1990); Республиканской НПК «Очистка газовых выбросов промышленных предприятий» (Тольятти, 1990); Российской НТК «Новые материалы и технологии машиностроения» (Москва, МАТИ, 1992); Межреспубликанской НТК "Процессы-93" (Ташкент, 1993); I Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность полётов и государственное регулирование деятельности в ГА» (Санкт-Петербург, Академия ГА, 1995), а также на 5 выставках:

Всесоюзной выставке научно-технического творчества молодёжи НТТМ-82. - Москва: ВДНХ СССР, 1982;

Международной специализированной выставке ”ХИМИЯ-82”. - Москва: Красная Пресня, 1982;

Национальной выставке СССР. - Западный Берлин, 1983;

Международной выставке достижений молодых изобретателей "Болгария ЭКСПО'85". - Пловдив: Болгария, ноябрь 1985;

Московской международной книжной выставке-ярмарке. - Москва: ВВЦ, 2008.

Экспонаты отечественных и международных выставок, выполненные на основе разработки и исследования оригинальных контактных массообменных устройств с участием автора, отмечены серебряными медалями ВДНХ (1982, 1989), дипломом и грамотой.

Книги (комплект учебной литературы) признаны победителями в номинации «Лучшее учебное издание по естественным наукам» на IV Общероссийском конкурсе учебных изданий для высших учебных заведений "Университетская книга - 2008", вследствие чего МГТУ ГА награжден дипломом.

Публикации результатов исследования. По материалам исследований, представленных в диссертации, написаны и опубликованы, как самостоятельно, так и в соавторстве, 71 основная печатная работа: 27 научных статей в 10 различных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования России для публикации научных результатов докторских диссертаций; 6 книг, включая 2 монографии; 18 научных статей в иных журналах и изданиях; 11 авторских свидетельств на изобретения и на промышленные образцы; 9 иностранных патентов (Великобритания, Франция, Германия, Япония). Кроме того, опубликованы тезисы многочисленных докладов на конференциях, форумах, симпозиумах, конгрессах, выставках и т. п.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов по работе, списка использованных источников и приложений. Основная часть работы изложена на 367 страницах машинописного текста и содержит 72 иллюстрации, 42 таблицы, список литературы на 28 страницах, включающий 426 наименований. Общий объем - 404 страницы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены его цель и подлежавшие решению задачи, объект, предмет, методические и теоретические основы исследования, перечислены использованные методы и информационная база, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.