楊全輝 上海勝潔科技股份有限公司

近年來(lái)，我國(guó)森林火災(zāi)頻發(fā)，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重?fù)p失，直接威脅到林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家生態(tài)安全。僅四川省涼山州已經(jīng)連續(xù)多年發(fā)生森林火災(zāi)，2019 年?duì)奚?0 人、2020 年?duì)奚?9 人，火場(chǎng)過(guò)火面積近千公頃；傳統(tǒng)消防救援裝備在超高層建筑顯現(xiàn)出“進(jìn)不去”“夠不著”“展不開(kāi)”等不足。直升機(jī)依靠自身的機(jī)動(dòng)靈活、垂直起降、空中懸停等關(guān)鍵性能，在森林滅火、城市建筑滅火等消防救災(zāi)行動(dòng)中起著重要的作用。

一、直升機(jī)在森林滅火救援應(yīng)用

直升機(jī)森林滅火主要有三種方式：機(jī)降（直升機(jī)搭載滅火隊(duì)員快速投送到火場(chǎng)開(kāi)展滅火作業(yè)）、機(jī)降、索滑降（索滑降隊(duì)員開(kāi)辟直升機(jī)臨時(shí)著陸場(chǎng)、投送救援物資和人員）和采用吊桶等專業(yè)滅火器材。直升機(jī)廣泛用于森林滅火，國(guó)內(nèi)外都非常重視。美國(guó)西科斯基公司利用S-64 型直升機(jī)平臺(tái)載重能力強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用可卸吊艙設(shè)計(jì)技術(shù)，在該平臺(tái)上掛裝了1 個(gè)9500L 的水箱和1 個(gè)290L 的滅火劑儲(chǔ)箱，使其具備了優(yōu)良的滅火能力，在森林消防領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；國(guó)內(nèi)在直升機(jī)載滅火設(shè)備工程化研究有一定先進(jìn)性。應(yīng)用較廣的滅火劑噴灑設(shè)備主要有懸掛式吊桶、自動(dòng)吸水式水箱等。懸掛式吊桶具有操作簡(jiǎn)單、拆卸方便、快速裝載等特點(diǎn)。如直-8 型機(jī)消防吊桶可載水3 噸，可在水深2.5 米以上的水源點(diǎn)進(jìn)行取水，以160 千米/時(shí)的速度飛往火場(chǎng)上空進(jìn)行滅火作業(yè)，具備火線精準(zhǔn)灑水滅火能力。機(jī)腹式水箱系統(tǒng)可以根據(jù)火情調(diào)節(jié)放水速度，并可將其艙內(nèi)的水放2 次，放水時(shí)間持續(xù)1 分鐘，取水后能以200 千米/時(shí)以上飛行速度在火源上空灑水，機(jī)動(dòng)靈活性好，灑水面積較大。（見(jiàn)圖1、圖2）

二、直升機(jī)在超高層建筑滅火救援應(yīng)用

由于超高層建筑固有的高度屬性，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員逃生非常困難，給消防救援工作帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，依靠傳統(tǒng)的消防救援裝備顯現(xiàn)出諸多的不足。奧地利、美國(guó)和日本等國(guó)家在直升機(jī)超高層建筑滅火方面開(kāi)展的比較早。日本在直升機(jī)在滅建筑物火災(zāi)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，直升機(jī)灑下的水被房屋屋面阻擋，不能到達(dá)火源部位，認(rèn)為空中滅火不適用于建筑物火災(zāi)，其研究方向轉(zhuǎn)為以撲救森林火災(zāi)為主。阪神大地震后，建筑物火災(zāi)的空中滅火再度引起有關(guān)方面注意。東京都消防廳于1997 年重新開(kāi)始了建筑物空中滅火的研究工作。從試驗(yàn)情況來(lái)看，依靠直升機(jī)空中灑水達(dá)到完全滅火是困難的；每灑一次水都能控制火勢(shì)1～5 分鐘，連續(xù)灑水就有一定的阻止火勢(shì)擴(kuò)大的效果，但是對(duì)于因飛濺火源引起的建筑物表面火災(zāi)是有效的。

近些年，Simplex 直升機(jī)消防水炮或IFEX3000 直升機(jī)載脈沖炮的出現(xiàn)是解決高層建筑直升機(jī)滅火的一種新途徑，通過(guò)上述設(shè)備，直升機(jī)在空中懸停后，從水平方向往建筑物內(nèi)火源上噴水或滅火劑。（見(jiàn)圖3、圖4）

其他國(guó)家對(duì)于直升機(jī)滅火技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)都非常重視。能用于滅火的直升機(jī)型號(hào)也比較多。如“農(nóng)場(chǎng)主”(FieldMaster)型飛機(jī)、AS350B1“松鼠”（水炸彈）型滅火型直升機(jī)、米-26 型重型消防直升機(jī)等，在消防領(lǐng)域都為各自國(guó)家的消防事業(yè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

三、直升機(jī)布撒森林滅火彈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 S-64 直升機(jī)森林滅火

圖2 直升機(jī)自動(dòng)吸水箱

圖3 直升機(jī)空中灑水

圖4 直升機(jī)搭載脈沖炮進(jìn)行高層建筑滅火

二戰(zhàn)中，為了提高布雷效率，德國(guó)與意大利軍隊(duì)在北非已經(jīng)開(kāi)始使用飛機(jī)撒布防步兵地雷。與固定翼飛機(jī)相比，直升機(jī)更加靈活，戰(zhàn)場(chǎng)反應(yīng)更為迅速，各國(guó)均有裝備。如美國(guó)“火山”拋撒布雷系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，既可安裝在直升機(jī)兩側(cè)，也可以傾斜安裝在地面車(chē)輛上。系統(tǒng)由4 個(gè)發(fā)射箱、布雷彈、撒布控制器組成，每個(gè)發(fā)射箱內(nèi)裝40 枚布雷彈，一次齊射布雷總數(shù)可達(dá)960 枚，最快只要17 秒就能布設(shè)一個(gè)長(zhǎng)1150 米、寬125 米的混合雷場(chǎng)。

筆者借鑒直升機(jī)布雷技術(shù)，設(shè)計(jì)了直升機(jī)布撒森林滅火彈系統(tǒng)。該系統(tǒng)為內(nèi)載式。就是在直升機(jī)機(jī)艙內(nèi)設(shè)計(jì)專用的自動(dòng)輸彈設(shè)備和布撒設(shè)備，將裝有降落傘的滅火彈以一定節(jié)奏拋出機(jī)艙。自動(dòng)輸彈系統(tǒng)可以采用現(xiàn)役23mm 或30mm 航空炮彈成熟的輸彈技術(shù)，滅火彈也按照23mm 或30mm 航空炮彈的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，彈體內(nèi)裝有高效滅火劑，從森林火場(chǎng)上空布撒滅火彈（彈重約2kg）。由于直升機(jī)載重量大（以AC312 為例，2000kg），可以裝載近千發(fā)的滅火彈，通過(guò)配套的布撒控制系統(tǒng)控制滅火彈布撒位置，可以快速形成較大范圍的隔離帶，再通過(guò)直升機(jī)投送滅火隊(duì)員，實(shí)行分片切割、定點(diǎn)圍殲，為直升機(jī)森林滅火提供新的技術(shù)和手段，提高滅火效率和效果。（見(jiàn)圖5）

四、直升機(jī)超高層建筑滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

直升機(jī)武器系統(tǒng)主要由直升機(jī)及航電系統(tǒng)、航空彈藥、發(fā)射裝置等組成。直升機(jī)及航電系統(tǒng)主要用于飛行員進(jìn)行目標(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)射彈藥提供信息；發(fā)射裝置用于掛載航空彈藥。筆者借鑒直升機(jī)武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和工作流程，結(jié)合超高層建筑滅火救援特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了直升機(jī)超高層建筑滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括直升機(jī)平臺(tái)、光瞄裝置、發(fā)射裝置、控制計(jì)算機(jī)、多功能彈等。（見(jiàn)圖6）

該系統(tǒng)以直升機(jī)作為滅火救援平臺(tái)，通過(guò)搭載發(fā)射裝置，以發(fā)射滅火彈、救援彈及偵察彈的方式對(duì)高層建筑火災(zāi)進(jìn)行救

援?？筛鶕?jù)救援任務(wù)選擇搭載不同的筒彈（偵察彈、救援彈和滅火彈）?；馂?zāi)發(fā)生后，直升機(jī)迅速起飛，飛向著火點(diǎn)，在距離著火點(diǎn)50m-100m 左右距離懸停，飛行員通過(guò)瞄測(cè)裝置瞄準(zhǔn)火源，并進(jìn)行激光測(cè)距，達(dá)到發(fā)射條件后直升機(jī)發(fā)射滅火彈、偵察彈或救援彈。建筑內(nèi)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的人員可以利用救援物資進(jìn)行快速逃生。

五、發(fā)展趨勢(shì)

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外直升機(jī)在森林和高層建筑滅火救援方面應(yīng)用比較廣泛，隨著直升機(jī)平臺(tái)和滅火技術(shù)的快速發(fā)展，直升機(jī)滅火應(yīng)用范圍和效果將更加突出。綜合以上分析和滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，今后的直升機(jī)滅火技術(shù)重點(diǎn)在三個(gè)方面。一是直升機(jī)平臺(tái)專業(yè)化。不同的使用場(chǎng)景對(duì)直升機(jī)平臺(tái)的要求不同，森林滅火對(duì)直升機(jī)的載重、續(xù)航需求更突出，城市建筑對(duì)直升機(jī)的快速機(jī)動(dòng)、飛行安全等性能需求更迫切，因此，直升機(jī)平臺(tái)專業(yè)化發(fā)展至關(guān)重要；二是滅火裝備高效化。無(wú)論是森林滅火還是建筑滅火，最終滅火效果取決于滅火裝備的滅火效能。滅火效能的影響因素較多，滅火劑必須針對(duì)火災(zāi)原因、火場(chǎng)環(huán)境、火災(zāi)危害等進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。同時(shí)，受直升機(jī)載重限制，滅火裝備的輕型化、小型化是發(fā)展方向；三是系統(tǒng)多功能集成化。直升機(jī)平臺(tái)除了具備滅火功能外，還應(yīng)具備偵察指揮、運(yùn)輸投送、應(yīng)急救援等功能。在進(jìn)行直升機(jī)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行相關(guān)各功能模塊設(shè)計(jì)，采用模塊化組合方式實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，最大限度發(fā)揮直升機(jī)平臺(tái)的效能。