雙擎巨無霸
——新世代8×8雙發(fā)動機重型機場消防車（上）

李波灝

雙擎巨無霸
——新世代8×8雙發(fā)動機重型機場消防車（上）

李波灝

自進入21世紀以來，為滿足日益普及的新一代大型寬體客機的救援要求，對8×8機場消防車的需求與日俱增，8×8機場消防車的重型化便成為普遍的趨勢。最新一代的8×8重型機場消防車普遍采用了雙發(fā)動機并列驅(qū)動的形式，以適應(yīng)不斷增長的整車最大允許總質(zhì)量，滿足相關(guān)法規(guī)對機場消防車的動力性能要求（文章分上下兩期發(fā)表）。

機場消防車以其強勁的動力、酷炫的外形和全面的性能經(jīng)常被比作所有消防車種類中的皇冠，而8×8機場消防車則是皇冠上那顆最耀眼的明珠。在機場消防車領(lǐng)域，機動靈活的4×4機場消防車常被作為機場快調(diào)消防車（RIV，又稱之為先導救援消防車）使用，強調(diào)快速反應(yīng)；6×6的機場消防車則以均衡的性能成為了大部分機場應(yīng)急搶險的主力；而8×8機場消防車因為擁有最強大的性能和最先進的技術(shù)而成為了大型樞紐機場應(yīng)急搶險綜合實力的體現(xiàn)。進入21世紀的第二個10年，8×8機場消防車的技術(shù)發(fā)展進入了一個新的暴發(fā)期，為適應(yīng)新一代大型寬體客機的應(yīng)急救援需求，雙發(fā)動機重型化是新一代8×8機場消防車的顯著特征，涌現(xiàn)出了一批新型的8×8重型機場消防車型號。這些新型的8×8雙發(fā)動機重型機場消防車，整車長度超過13m，最大液容量達到17000L以上，主水泵的流量可以達到8000～10000L/min，而整車的最大允許總質(zhì)量（GVM）也普遍由上一代常見的36t增長到52t以上。為維持法規(guī)所要求的動力性能，上一代8×8機場消防車普遍配備1000馬力級別的單一柴油機動力已經(jīng)無法勝任，各大機場消防車制造商協(xié)同特種底盤供應(yīng)商紛紛推出了雙發(fā)動機驅(qū)動的重型8×8機場消防車，總裝車功率達到1400馬力甚至更高。曾經(jīng)被視為頂尖技術(shù)的雙發(fā)動機8×8重型機場消防車得到了大范圍的普及。

8×8重型機場消防車發(fā)展回顧

圖1 法恩LF1412-52V8X8機場消防車

圖2 德國空軍Kfz8000機場消防車

圖3 德國空軍Kfz7000機場消防車

圖4 美國空軍P2機場消防車

圖5 美國空軍P15機場消防車

圖6 美國空軍P23機場消防車

8×8重型機場消防車其實并不是近年才出現(xiàn)的新事物。世界上最早的8×8重型機場消防車在1970年代初問世，為了應(yīng)對波音747超大型寬體噴氣客機投入使用后對機場應(yīng)急救援能力提出的新要求，德國特種車輛制造商法恩（FAUN）推出了LF 1412/52V 8×8機場消防車二類底盤（如圖1）被西德斯（Sides）、梅茨（Metz）、克羅嫩堡（Kronenburg）、馬基路斯（Magirus）等專業(yè)消防設(shè)備制造商普遍采用。法恩的這個底盤發(fā)動機后置，既可以使用單一發(fā)動機也可以采用并列雙發(fā)動機的構(gòu)型。例如，由法國著名消防裝備制造商西德斯（Sides）改造的型號，其最大允許總質(zhì)量48t，是由兩臺柴油機并列驅(qū)動，總功率960馬力；德國消防裝備生產(chǎn)商梅茨（Metz）基于同底盤為慕尼黑國際機場生產(chǎn)的2輛8×8機場消防車，采用單一的1000馬力MTU 838E V10坦克柴油機作為行駛動力，水泵則由單獨的柴油機驅(qū)動，其最大允許總質(zhì)量達到52t，是當時世界上最大的機場消防車，專門用于加強1972年慕尼黑奧運會的機場保障；而馬基路斯（Magirus）改裝的型號則使用了改進的雙發(fā)動機方案，可以更加靈活地切換驅(qū)動車輛和驅(qū)動水泵對發(fā)動機的輸出要求。

自1970年代后期開始，8×8重型機場消防車開始在軍用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1976年，聯(lián)邦德國和北約空軍裝備了最大允許總質(zhì)量32t、雙發(fā)動機驅(qū)動的FL Kfz8000型8×8機場消防車（如圖2），該車使用法恩LF 40.30×2/48V 8×8重型軍用越野車底盤，上裝由荷蘭克羅嫩堡（Kronenburg）提供。受當時的技術(shù)所限，盡管裝備了兩臺道依茨V6風冷柴油機，該車的總裝車功率也僅僅只有640馬力。FL Kfz8000的后繼車型是克羅嫩堡于1990年基于MAN SX36.1000底盤發(fā)展的FL Kfz7000（如圖3），使用單一1000馬力MAN D2842 V12柴油機，動力性能非常出色。然而，由于克羅嫩堡于1992年被盧森寶亞收購，此車并未大規(guī)模裝備。美國空軍早在1962年就裝備了以FWD 8×8底盤為基礎(chǔ)的豪士科（Oshkosh）P-2型機場消防車（如圖4），但是按照當今標準，該車顯然并不能達到“重型”的級別；1977年豪士科公司為美國空軍新裝備的洛克希德C-5A“銀河”巨型戰(zhàn)略運輸機專門設(shè)計了P-15型8×8重型機場消防車（如圖5），其最大允許總質(zhì)量超過59t，配備2臺底特律柴油機8V92T二沖程V8柴油機，總裝車功率達到了990馬力。該車雖然是雙發(fā)動機構(gòu)型，但整車的單位功率仍然偏低，動力性能和同時期的4×4或6×6機場消防車相比差距很大。而且該車的2臺發(fā)動機為一前一后布置，和后來并列布置的雙發(fā)動機8×8機場消防車也存在較大區(qū)別。1994年，美國空軍列裝了由泰里達因（Teledyne）研發(fā)、E-ONE生產(chǎn)的P-23型8×8機場消防車（如圖6）。此車采用愛爾蘭著名特種車輛底盤供應(yīng)商蒂摩尼（Timony）提供的帶有獨立懸架的專用底盤，但是在使用過程中卻遇到了軸頭斷裂的質(zhì)量問題，被要求只能低速行駛。后雖然轉(zhuǎn)由豪士科代工生產(chǎn)，仍不能徹底地解決問題。2003年，EOne與荷蘭Plastisol合作為荷蘭皇家空軍提供泰坦HPR-G 8×8機場消防車（如圖7），由E-One提供底盤、荷蘭Plastisol制造上裝，匹配一臺1005馬力V12柴油機，車身和水罐全面使用了當時領(lǐng)先的GRP（玻璃纖維增強塑料）材料制造技術(shù)。

在民用航空領(lǐng)域，1985年面世的奧地利盧森寶亞“雄獅”（Rosenbauer Simba）8×8機場消防車（如圖8）是一個里程碑式的產(chǎn)品，為后世雙引擎8×8重型機場消防車奠定了技術(shù)標桿。雄獅8×8是專門為德國法蘭克福國際機場量身定做的，使用了泰坦T44-1250型8×8特種底盤（如圖9），在后部并列配置了2臺利勃海爾V8柴油機，總裝車功率達到了1250馬力?！靶郦{”8×8的最大允許總質(zhì)量達到45t，憑借近28馬力/t的單位功率獲得了超強的動力性能：0～80km/h加速時間25秒，最高車速超過125km/h；這在當時是非常令人矚目的。然而，這種重型8×8機場消防車價格昂貴，只有大型樞紐機場才裝備得起，限制了其使用范圍?！靶郦{”8×8盡管性能優(yōu)異，卻只少量裝備了法蘭克福機場。在此后很長一段時間里，雖然市場上也出現(xiàn)過類似Colet“美洲虎”K/40（如圖10）以及盧森寶亞/豪士科DA-1500“蝰蛇”（如圖11）等個別前衛(wèi)且另類的8×8重型機場消防車，但總的來說8×8重型機場消防車并沒有在民用航空領(lǐng)域獲得大規(guī)模的應(yīng)用。

圖7 E-One“泰坦”HPR-G

圖8 盧森寶亞“雄獅”8X8

圖9 泰坦T44.1250 8X8X底盤

圖10 Colet“美洲虎” K40

圖11 盧森寶亞-豪士科“蝰蛇”

進入21世紀，隨著更多點對點直達國際航線的開通，以波音777和空客A330等雙發(fā)動機大型寬體客機的應(yīng)用得到了進一步擴散。與之對應(yīng)，裝備單一發(fā)動機的8×8機場消防車開始逐漸在各個大型民用樞紐機場獲得了廣泛應(yīng)用，各個主要機場消防車制造商都推出了相應(yīng)的型號。不過這個時期的歐洲典型8×8機場消防車如盧森寶亞的第1～3代“美洲豹”8×8和第1～3代齊格勒Z8普遍采用源自德國MAN SX系列高機動性軍用卡車三類底盤演化而來的專用機場消防車底盤，受歐洲公路法規(guī)對軸重的限制，典型的最大允許總質(zhì)量為36t、使用單一1000馬力級V12柴油機作為動力裝置，發(fā)動機既可以后置也可以中置。而很多規(guī)模較小的機場消防車生產(chǎn)商的8×8機場消防車產(chǎn)品都選擇了美國KME的ACT系列或者意大利弗雷西亞（Fresia）的F800系列機場消防車專用二類底盤，此兩種底盤均能提供8×8衍生型號。這些中小品牌機場消防車上裝制造商由于產(chǎn)銷規(guī)模較小，普遍采用了KME或弗雷西亞附隨底盤提供的駕駛室，因此在外觀上相似程度很高。愛爾蘭蒂摩尼（Timony）的8X8獨立懸架機場消防車底盤除了供應(yīng)美國空軍不甚成功的P23機場消防車外，也少量供應(yīng)英國機場消防車制造商卡麥可（Carmichael）用于制造“美洲獅”（Cougar）8X8機場消防車（如圖12）。

進入21世紀的第二個10年后，隨著空客A380、波音747-8、波音787、空客A350XWB等新一代大型寬體客機的逐步服役，對重型機場消防車的需求與日俱增。為應(yīng)對超大型客機的救援需求，盧森寶亞“美洲豹”8×8和齊格勒Z8都進化出了最大允許總質(zhì)量38t、40t甚至45t的型號，已經(jīng)突破了法規(guī)對公路用車軸重的限制并且達到了MAN SX底盤的承載極限；考慮到日益嚴格的排放法規(guī)要求，1000馬力級別的發(fā)動機已經(jīng)是民用市場上可以找到的最大級別的可用發(fā)動機了，不能滿足日益上升的整車最大允許總質(zhì)量和法規(guī)要求的最低單位功率之間的矛盾，而市面上技術(shù)規(guī)格相近的另兩種主流美系8×8機場消防車E-One泰坦（如圖13）和豪士科第1代“打擊者”4500（如圖14）的最大允許總質(zhì)量分別有42t和56t，發(fā)動機功率則分別為710馬力（可選990馬力）和950馬力，單位功率明顯偏低，動力性能和歐洲同級別相比更是處于明顯的劣勢。

圖12 卡麥可“美洲獅”8X8

圖13 E-ONE“泰坦”8x8

新世代8×8雙發(fā)動機重型機場消防車

為了適應(yīng)法規(guī)對新一代重型化的8×8機場消防車動力性的要求，雙發(fā)動機并列驅(qū)動成為了很多機場消防車制造商共同的解決方案。用兩套完全相同的動力總成（包含發(fā)動機和變速箱）共同組成雙聯(lián)動力包。這種設(shè)計的優(yōu)點很明顯：首先，雙發(fā)動機的動力可以達到1300～1400馬力級別甚至更高，完全滿足法規(guī)對整車動力性的要求；其次，單套動力總成中的發(fā)動機可以取自普通公路卡車用柴油機的成熟貨架產(chǎn)品，其輸出功率在550～700馬力級別，與之前1000馬力級別的特種用途V12柴油機相比，技術(shù)成熟可靠、運行成本低廉、備件保障充分；再次，使用普通卡車的發(fā)動機可以滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求，這對于原先的1000馬力級別非公路車用柴油機來說實現(xiàn)起來有一定的挑戰(zhàn)性；最后，雙發(fā)動機構(gòu)型可以實現(xiàn)更靈活的動力輸出分配，在奔赴事故現(xiàn)場的過程中雙發(fā)動機同時滿負荷輸出以驅(qū)動車輛全速沖刺；在到達事故現(xiàn)場后僅通過一臺發(fā)動機驅(qū)動車輛，另一臺發(fā)動機則從驅(qū)動系統(tǒng)中斷開，直接驅(qū)動大功率水泵為高流量的水炮供水，即所謂的“行進間噴射（Pump and Roll）”功能。傳統(tǒng)的單引擎機場消防車要實現(xiàn)同樣的功能，需要配備一臺額外的驅(qū)動水泵的專用大功率發(fā)動機，這增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和燃油消耗，也會占據(jù)消防車上寶貴的空間，影響水罐的儲量；如果只使用發(fā)動機取力器從單一發(fā)動機獲得水泵驅(qū)動動力則會在“行進間噴射”的最高行駛速度上受到一定的限制。相比之下，雙發(fā)動機構(gòu)型因為可以實現(xiàn)驅(qū)動動力和水泵動力的解耦，因此其“行進間噴射”的速度范圍比較寬泛，最高可以達到40～60km/h，動力輸出分配的靈活性較高；同時相比加裝專用水泵驅(qū)動發(fā)動機的方案又可以減少系統(tǒng)復(fù)雜度、改善油耗、降低采購和后期維護成本。

1.底盤選擇

德國特種車輛制造商泰坦旗下的T52.1300型8×8機場消防車專用底盤可以被視為新一代雙發(fā)動機構(gòu)型的8×8重型機場消防車底盤的技術(shù)標桿（如圖15）。該底盤在結(jié)構(gòu)上延續(xù)了當年用于盧森寶亞“雄獅”8×8機場消防車的泰坦T44-1250底盤的基本架構(gòu)，采用后置并聯(lián)雙發(fā)動機布置，四根車橋分為前后兩個輪組，輪組之間的軸距有4.05m和5.05m兩種，對應(yīng)的整車長度分別約為12m和13m。每個輪組的兩個車橋以等軸距的形式分布。發(fā)動機使用了2臺現(xiàn)代化的梅賽德斯-奔馳OM502LA商用卡車柴油機替代了過去的利勃海爾非公路型柴油機。懸架系統(tǒng)采用凱斯勒提供的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋匹配大行程螺旋彈簧和雙聯(lián)液壓減振器的非獨立懸架，這也是除豪士科外大部分主流機場消防車制造商采用的標準設(shè)計。變速箱方面，2臺艾里遜的4800SP型行星齒輪7速自動變速器分別對應(yīng)2臺發(fā)動機，兩路動力匯流后輸出給各個車軸。值得注意的是此前艾里遜4000系列行星齒輪7速自動變速器和Twin Disc TD61系列動力換擋平行軸齒輪6速自動變速器基本瓜分了機場消防車市場，但在雙發(fā)動機構(gòu)型時代，艾里遜4000系列正逐漸顯現(xiàn)出壓倒性的市場份額。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標配為前兩軸轉(zhuǎn)向，可選第4軸隨動轉(zhuǎn)向；制動系統(tǒng)則選用了帶ABS的大型氣動盤式制動器。盡管盧森寶亞、馬基路斯等主流機場消防車制造商開始越來越多地使用自己設(shè)計制造的雙發(fā)動機專用底盤，但這些底盤在結(jié)構(gòu)和規(guī)格上與泰坦系列專用底盤非常相似，只是在動力總成的選擇和細節(jié)設(shè)計上有所不同。另外頗受中小型機場消防車制造商青睞的KME ACT和弗雷西亞F800系列底盤也進化出了相應(yīng)的雙發(fā)動機構(gòu)型，但是在承載能力上略有差距。豪士科自行研制的機場消防車底盤相對來說比較特別，全系標配了豪士科獨家的TAK-4獨立懸架（如圖16），并且在最大允許總質(zhì)量方面具有更高的潛力。

圖14 豪士科第一代“打擊者”4500

圖15 泰坦T52.1300底盤

圖16 豪士科TAK-4獨立懸架

2.車身和上裝

新一代8×8重型機場消防車在外觀設(shè)計上普遍追隨了盧森寶亞“美洲豹”系列機場消防車開創(chuàng)的、極具科技感和未來感的趨勢，在功能上優(yōu)先保證乘員的優(yōu)良視野、人機工程和進出方便性。新一代機場消防車的玻璃面積得以進一步擴大，以滿足在駕駛室內(nèi)遙控操作水炮的法規(guī)要求。駕駛員位置以中置或中偏置居多，以便為駕駛員提供接近全向無死角的視野。駕駛室車門可以90°大角度開啟并提供氣動外擺門作為選裝。在車身材料方面，由于機場消防車對耐腐蝕性要求非常高，因此目前鋁合金和GRP仍然是主流，其中GRP因為制作工藝簡單因而獲得了很多產(chǎn)銷規(guī)模較小的制造商的青睞。

3.單一供應(yīng)商策略

目前，大部分新一代8×8重型機場消防車制造商都對整車的各種裝車設(shè)備實施單一供應(yīng)商策略（one-source），以保證最優(yōu)化的匹配性能和更簡化的備件保障；一些廠商的車載設(shè)備甚至只使用本公司自己的產(chǎn)品。對于諸如高噴延伸臂炮塔（HRET）、機身刺穿探針及噴頭、遠射程大流量遙控水炮等大型復(fù)雜消防設(shè)備，各大主流機場消防車也都能提供獨家的產(chǎn)品打包作為完整的解決方案。在雙發(fā)動機時代，大部分制造商都取消了獨立的專用水泵驅(qū)動發(fā)動機，主水泵由單臺主發(fā)動機通過動力分流裝置直接驅(qū)動，其流量也增長到了8000～10000L/min的高水平。

4.先進車輛電子

在車輛電子領(lǐng)域，新一代8×8重型機場消防車普遍運用了CAN總線技術(shù)，實現(xiàn)各種車載設(shè)備的無縫集成、集中控制和故障診斷。各種車載設(shè)備的工作狀態(tài)和健康狀況可以通過駕駛室內(nèi)的大型液晶觸摸屏顯示器實時監(jiān)控。新一代機場消防車還引入了很多先進電子設(shè)備輔助駕駛和救援，比如全景影像系統(tǒng)、CCD攝像機和紅外熱像儀等。在可以預(yù)見的未來，機場消防車的車載電子設(shè)備會越來越復(fù)雜和先進。

5.極大地降低了側(cè)翻風險性

大量案例表明，側(cè)翻是機場消防車最常見的事故。據(jù)不完全統(tǒng)計，自1977～2002年期間美國共發(fā)生了48起有記錄的機場消防車側(cè)翻事故，其中27起發(fā)生在1995年之后。機場消防車具有高整備質(zhì)量、高質(zhì)心高度、高行駛車速的“三高”特性，同時在典型救援任務(wù)中涉及急加速、急減速、高速小半徑急轉(zhuǎn)彎等可以引起軸荷、慣性力大幅度轉(zhuǎn)移的機動動作，再加上在事故救援過程中救援人員不可避免地緊張心態(tài)，極易誘發(fā)車輛失穩(wěn)側(cè)翻。新一代重型機場消防車在設(shè)計上除了降低質(zhì)心、強化底盤側(cè)傾穩(wěn)定性設(shè)計以外，還普遍運用了多種最新的高科技主被動安全措施。主動安全方面，新一代的電子控制制動系統(tǒng)、胎壓檢測系統(tǒng)、側(cè)傾穩(wěn)定系統(tǒng)等先進底盤電子技術(shù)得到了大規(guī)模的應(yīng)用，可以有效降低機場消防車在趕赴事故現(xiàn)場期間發(fā)生事故的風險，一些車型還能提供實時的側(cè)向加速度數(shù)據(jù)并在加速度達到臨界值之前對駕駛員發(fā)出警告；而在被動安全方面，除了滿足ECE R29法規(guī)要求的駕駛室正面沖擊和頂壓、后圍板擠壓要求之外，諸如預(yù)緊限力安全帶、正/側(cè)面安全氣囊、頭部氣簾等很多以前只有轎車才有的約束系統(tǒng)安全配置，目前在新一代機場消防車上也得到了普及。尤其是頭部氣簾的裝備，可以有效地減少側(cè)翻事故對乘員頭部的傷害?？傊?，新一代重型機場消防車的側(cè)翻風險更小、安全性更高，使救援人員可以實現(xiàn)一定程度的無憂操作，將注意力集中在事故救援上面。

（下期待續(xù)）

2017-10-01