摘要:本文简要概括国内外航空消防的情况,并主要收集、介绍国内外已经研制和装备的几种比较有影响的消防飞机和直升机的相关资料。
关键词:航空;消防飞机;直升机;消防
航空消防是在二十世纪中后期出现的消防新技术,短短几十年里已获得了快速的发展。它把航空领域的高新技术运用到防火和灭火工作中,不仅大大提高了消防现代化的科技含量,而且为世界各国的消防业务和消防人员输送着全新的理念,使现代消防具备了更强大、更有效的技术手段。
航空消防的核心装备是消防飞机。现代消防飞机按其飞行原理可分为固定翼飞机和直升机两大类。固定翼消防飞机飞行速度快、航程远、载重量大,一般用于森林、草原等野外火灾扑救。这类飞机多数是由运输机、轰炸机、反潜机、农用机等机型改装而成,如我国1989年研制成功的大型灭火机,就是由反潜/轰炸型水上飞机SH-5改装而成的。还有的消防飞机是专门研制的,如目前世界上许多国家都有装备的著名的加拿大CL-215、CL-415系列固定翼灭火机。
消防直升机一般是利用已有成熟的军用或民用直升机改装而成。直升机具有垂直起降、空中悬停等独特性能,在很多方面更适合消防任务的需要。如在森林灭火中,直升机功能齐全、作业准确,动用直升机比使用固定翼灭火飞机更为经济有效。而在城市和建筑火灾扑救中,消防直升机的作用则是无法替代的。
当前国外消防直升机不仅大量用于城市和高层建筑消防救援,有的国家如日本等还研制开发出了用于扑灭高楼火灾的专用灭火直升机和用于高层建筑火灾时营救被困人员的紧急救援特种直升机,因此消防直升机具有广阔的发展前景。
下面介绍国内外几种较有影响的消防飞机和直升机:
1CL-215灭火飞机
是由加拿大庞巴迪宇航公司(前身为加拿大飞机有限公司)研制的双发水陆两栖固定翼灭火飞机,是世界著名的森林灭火机。该机操纵和维护简便,能在简易机场、湖泊和海湾上起降。1969年获得加拿大和美国型号合格证,1981年12月开始交付使用以来,已生产一百余架,出口法国、西班牙、意大利、南斯拉夫、希腊和泰国等国家,除灭火外,还可用于巡逻、搜索、救援和客运等其他通用航空任务。
CL-215是其装配活塞式发动机的型号,其改装涡浆发动机的型号为CL-215T和CL-415,主要参数和性能数据为:翼展28.5m,机长19.8m,机高9.0m,翼弦3.54m机翼面积100.3m2,最大起飞重量19749kg(陆上)/17116kg(水上)标准飞机空重11158kg,有效载重5357kg,水箱容量2×2673kg发动机PWACPW-120,2×2000轴马力,内部油箱容量4821kg最大巡航速度352km/h,经济巡航速度306km/h起飞滑跑距离777m(陆上),774m(水上)着陆滑跑距离768m(陆上),835m(水上)爬升率305m/min,实用升限6100m,最大航程2200kmCL-215采用全金属、船身式结构,其船身可保证飞机在水面上起降。它还装有前三点式起落架以便在陆上机场起降。该机机身内有两个水箱,装水方式既可在地面机场装载(90分钟即可注满),又可由飞机从水面掠过时吸水。从水面吸水是利用两个可收放的吸水管。
当飞机以110km时速从水面掠过时,利用水的动压把水箱吸满只需10秒钟,掠水飞行距离为1222m。吸满后飞机即可离水爬升飞赴火场。飞机的有利投水高度为35～40m,一资投水约3秒钟时间,可覆盖120×25m2的区域。一架飞机每天可作业一百多次,可提供50多万升水进行灭火,必要时每天最多可吸水160次,注水量可达87万多升。
通过试验证明,该机在空中喷洒泡沫灭火剂,还能扑灭燃油引起的火灾。CL-215/215T及其最新型号CL-415是目前世界上最优秀的灭火飞机,至今仍在生产。我国西安飞机制造公司自1980年开始起为这两种飞机生产副翼、应急离机舱口和浮筒吊架等部件。
2SH-5灭火型水上飞机
我国自行设计和研制的第一代大型水上灭火飞机,是由我国哈尔滨飞机公司和水上飞机设计所联合研制的SH-5型飞机改装设计而成。SH-5(也称PS-5)是我国自行研制和生产的第一代大型水上反潜轰炸机,1968年开始研制,1986年交付使用。灭火型的SH-5于1989年改装研制成功。
该型机的特点是:
(1)低速低空性能好,不仅可做20～30m高度长时间的稳定超低空飞行,而且能保持220km/h的巡航速度,可达到较好的灭火效果;
(2)装水速度快,取水条件要求简单。只需深2m、宽200m、长1000m的适当水源就可取水,掠水滑行15s即可注满水箱,并能立即拉杆升空;
(3)载重量大,该机在装满燃油后仍可载水8.2吨,比CL-215系列灭火机多近3吨;
(4)续航时间长。该机在注满水的情况下仍可载9.5吨燃油,可供飞机连续飞行5个多小时,保证一架飞机多次连续往返于火场和水源之间,增强灭火效果。灭火型的SH-5还装有多种无线电导航仪,满足了飞机巡逻、侦察和定点投放灭火剂的需要。SH-5型水上飞机装有4台WJ-5甲型涡桨发动机,每台功率为3159马力,飞机最大起飞重量为45吨,正常起飞重量36吨。飞机翼展36m,机长38.9m,机高9.8m。最大平飞速度556km/h,实用升限10250m,最大航程4900km,最大续航时间11.55h。
3 “农场主”(FieldMaster)型飞机
是由英国诺曼飞机公司研制设计的农业飞机。1970年代末开始研制,1987年交付使用。该机装一台PT6A-34AG涡桨发动机,功率559kW(760马力)。翼展16.23m,机长11.02m,机高4.12m。标准空重2266kg,最大荷载2032kg,最大起飞和着陆重量4535kg。最大平飞速度265km/h,实用升限5550m,航程1853km。
该机有农用、灭火以及控制污染等多种用途。其在机体设计上的一个明显特点是:由钛合金制成的农药药箱(或水箱)是机身结构的一个组成部分,外廓与机身蒙皮吻合。发动机安装在药箱前面,两侧安装机翼。在作为灭火机使用时,可以独特的方式在水面吸水。
吸水时,飞机在离水面约3米的高度飞行,同时安装在后机身的带有吸水管的可收放吊架的一端向下旋转降落,最大可向下旋转45度,使吊架末端和吸水管插入水中,然后靠气动压力吸水,一分钟即可吸满。
该机装有两台PT-6涡桨发动机。药箱(水箱)的最大荷载为2032kg。该型机是一种小型多用途消防飞机,特点是以农用机为平台,一机多用、简单实用,可大大节省投资,运营成本低。
4AS350B1“松鼠”(水炸弹)型灭火型直升机
是在AS350“松鼠”型直升机的基础上研制出的灭火改型机,由欧洲直升机公司在法国生产。1986年开始出厂。直升机采用滑撬式起落架,装一台阿赫那-10型涡轮轴发动机,功率为510kW(693马力)。直升机除一名驾驶员外可乘坐5人,也可以改装成2个担架的救护机,并备有一个可装800kg水的水箱,可进行空中投水灭火。主旋翼直径12.94m,机身长10.93m,全高3.14m空重1108kg,最大起飞重量2200kg,最大燃油重量730L最大速度272km/h,最大巡航速度230km/h悬停高度2870m,实用升限4500m,航程655km滑撬起落架间距2.10m,灭火剂装载量800kg。
该型机是一种多用途小型消防直升机,除灭火外还可承担侦察、巡逻及空中联络等任务。其特点是机体轻小、灵活方便、反应敏捷,适用于森林火情的监视和向火灾现场运送救火人员,是初期火灾扑救和控制的有利手段。
我国于1992年由林业部利用世界银行对1987年大兴安岭森林火灾恢复和防火建设的专项贷款购买了8架该型直升机,交由中国飞龙专业航空公司管理,执行我国东北地区护林防火任务。
5S-64“空中吊车”(Skycrane)直升机
是美国西科斯基公司研制的大型起重直升机,于1964年投产。其最大特点是机身在驾驶舱以后部分采用了可卸吊舱,可充分发挥其装运大型货物和起重吊运的能力,同时也为其执行消防任务提供了良好的平台。
该机主旋翼直径21.95m,机长26.97m,机高7.75m。装两台T-73-P-1涡轮轴发动机,单台起飞功率4500轴马力。全机空重8724kg,最大起飞重量19050kg,曾运载重达7937kg的压路机和9072kg重的装甲车。最大平飞时速203km,悬停高度3230m(有地效)、2100m(无地效),航程370km。
美国曾使用该型直升机携带装有灭火剂的吊桶进行森林火灾扑救。日本也选中该型直升机为平台,委托制造该机的美国公司改装生产了S-64灭火型直升机。这是一种既可执行森林灭火,又能扑救城市高层建筑火灾并实施超高层建筑被困人员紧急救援的多用途消防直升机。直升机全长27.2m,高7.8m,基本空重10200kg,满载重量21360kg。乘员3人,其中一名面向后坐在后排,负责外挂荷载的起吊和落降。
该机配备的灭火设施有:机身中下部可安装一个容量为9500L的水箱,水箱是可拆卸的,其内部还设有一个容量290L的辅助灭火剂储箱,装A类灭火剂(即用于一般火灾扑救的泡沫液原液),配备的比例混合器可自动调整泡沫灭火液的浓度。机体下部设有取水吸管,可在45～60s时间内从不小于0.5m深的水源中吸满水箱。
直升机灭火时投放灭火剂的流量可在4L/s～33L/s之间分8个档次调节。当遇有强烈火灾时,可保证在3s内将9500L水或灭火剂全部投放出来。在机身左前下方位置,正前向安装一座长5m、出口直径50mm的固定式航空水炮,每分钟可射水或灭火剂1100L,射程达55m,可持续喷射8min。
日本还以S-64直升机为平台研制开发出了一种独特的紧急救助装置——直升机悬挂救生吊舱系统,专门用于救助高层建筑火灾时的被困人员。该装置系统使用时是通过悬挂钢索将一个金属制围笼式救生吊舱挂载在S-64型直升机腹部,用直升机将此救生吊舱从空中吊运至起火建筑物,以解救超高层建筑火灾中被困在高楼层内的人员。
为使救生吊舱准确地与施救部位对接,在救生吊舱后部装有一台小型螺旋浆发动机,吊舱内设一名操作员,通过操纵螺旋浆推进装置实现救生吊舱的空中精确位移和对接定位,以供逃生者安全方便地进入吊舱。这种救助装置一次可救出50～70人,是一种有效的超高层建筑人员救援系统。它的出现无疑为高层建筑消防扑救提供了新的手段。
6AS332“超美洲豹”灭火型直升机
是日本在AS332LI型直升机基础上研制开发的灭火直升机,AS332“超美洲豹”直升机是法国国营航宇工业公司对SA330“美洲豹”直升机进行改型研制的双发多用途运输直升机,1974年开始设计,1980年交付使用。
该机装两台涡轮轴发动机,单台最大功率为1755轴马力。驾驶舱可乘3人,标准型主座舱内可容纳20名士兵或17名乘客,或6副担架+6名医护人员。直升机的主要性能数据为:旋翼直径15m,机长18.46m,机高4.92m。空重3850kg(AS332B标准型)、3940kg(AS332B加长型)最大起飞重量7800kg,航程625km,实用升限2300m最大巡航速度291km/h,经济巡航速度260km/hAS332灭火型直升机以AS332LI型直升机机体为平台,对除机身结构以外的机体配置进行了大量改动设计,使其具备了空中灭火能力。
该机灭火系统的主要配置有:
(1)水箱:容量为1200L,其中上部水箱为1000L,下部水箱为200L。
(2)航空水枪:在直升机机体两侧前下部,各设置一支航空水枪,口径为18mm,有效射水距离40m,射水压力8kg/cm2,水枪流量10L/s。航空水枪性能:构造为两段伸缩式(收缩时长4.5m,伸张开时7.2m),水平展开范围(水平射界)100度,水平转动角速度5.5度/秒。上下俯仰范围(俯仰射界)15度,俯仰转动角速度1.7度/秒,水平转动和上下俯仰以电动机驱动。
水枪射流由油液压系统驱动(油压泵输出压力为210kg/cm2),有油压系统2套,设在水箱位置。该机在各种作业状态时的最大速度为:不展开航空水枪时为185km/h,一侧水枪展开时为130km/h,自给式取水系统放下时为130km/h,航空水枪射水时为37km/h。
该机的消防装备由可拆卸装备部分和固定装备部分两部分组成。可拆卸部分包括上部水箱、航空水枪、支架、自给取水装置、控制系统、地上给水配管。固定装备部分包括下部水箱、放水管、油压系统、电源系统、指示系统。电源系统设40KVA发电机两台,为机体、电动油压系统及灭火系统控制装置等提供电力。控制系统位于机舱后部,是用来控制灭火系统的装置,有操作台、距离测定装置、瞄准系统等。指示系统设有显示器,在主控制板中央,设备水枪收纳/使用状态显示灯、距离显示器及灭火剂投放开闭状态显示标志等。地上给水配管供直升机在地面补给消防用水使用,设在机体下面两侧,口径65mm,通过接口可与75mm供水管接驳。
2001年6月,日本东京消防厅航空队最新装备的一架中型消防直升机举行了入役仪式。该机也是由AS332改装而成,是一架可执行救护、救援和灭火的多用途直升机,其机体内配有高规格急救担架装置(EMS),装有卫星电话系统、各种医疗器械、夜间飞行导航和监视系统、GPS系统等先进设备。因此机体部分被称为AIRAMBULANCE。机身下部能搭载一个可拆卸的灭火装置(被称为AIRATTACKER),其内部可容纳2700kg灭火用水,可通过最下部的放水口从空中投水灭火。
7 米-26(T)型重型消防直升机
俄罗斯在米-26型重型直升机基础上改装研制的重型消防直升机。米-26重型运输直升机是当今世界上最重的直升机,1971年开始设计,1986年交付使用,曾多次创造飞行世界纪录。该机装两台涡轮轴发动机,功率2×8380kW(2×11394轴马力)。旋翼直径32m,机长40.025m,机高8.145m,货舱容积达121m3。驾驶舱可容纳空勤人员5名,军用型座舱可容纳85名全副武装的士兵。直升机空重28200kg,最大有效荷载(内部或外部)20000kg,最大起飞重量56000kg。最大平飞速度295km/h,正常巡航速度255km/h,实用升限4600m,悬停高度1800m(无地效、标准大气),航程800km。
由于米-26直升机具有超常的载重和输送能力,因此在其基础上改装的米-26(T)灭火直升机能够载运大量水或化学灭火剂进行空对地强力灭火,也可将大量消防队员及装备器材空运到交通不便的地区执行任务。米-26(T)载有特殊的水容器:VSU-15,它是直升机实施灭火的主要装备。
这种容器设计成能够使直升机在空中悬停状态下可从湖泊、河流中吸水进行重新装填,以节省时间,使直升机能够更快地穿梭往返于水源地和火场之间,增强灭火效率。机组人员可以容易地操控水容器的重新装填。
当火灾被控制后,VSU-15可以从直升机上快速卸除,这样直升机即可运送消防人员和装备。VSU-15的主要性能为:最大容量15m3,最小容量8m3,吊索长度6500mm,水容器高度3000mm,水溶器桶口直径3100mm,汲水圆桶直径600mm,汲水时间10s,汲水速度1m3/h,VSU-15装置自重250kg,直升机吊挂VSU-15汲水时的速度为0～120km/h,吊挂满载的VSU-15水容器时的飞行速度为0～180km/h,吊挂空载的VSU-15时的飞行速度为0～200km/h。载有吊挂水容器VSU-15的米-26(T)重型灭火直升机的标准配置包括:VSU-15型可再装填水容器;外挂吊索,用于吊载VSU-15水容器,控制水的投放和重新装填;卫星导航系统;热成像装置;用于和地面消防部队通讯联络的无线电装置。俄罗斯正在致力于进一步改进和完善该型直升机的重新汲水装置,以便更有效地应付紧急救援任务。（安庆新 王 兵）
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