消防直升機(jī)在城市滅火救援中的發(fā)展與應(yīng)用

李乾煒

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國國內(nèi)高層、超高層建筑數(shù)量與日俱增。據(jù)相關(guān)部門最新數(shù)據(jù)顯示，中國目前擁有超過150m 的建筑2581 座，超過200m 的建筑861 座，300m 以上的建筑99 座，超高層建筑數(shù)量位居全球第一。建筑高度增長帶來的消防安全問題也不容小覷，由于使用性質(zhì)復(fù)雜、火災(zāi)荷載大且高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)受“煙囪效應(yīng)”影響，火勢蔓延速度極快，在無法使用消防電梯的情況下，消防救援人員只能攜帶裝備器材徒步攀登到起火樓層，滅火救援和人員疏散的難度大大增加。僅2021 年一年，全國共接報(bào)高層、超高層建筑火災(zāi)4057 起，死亡168 人。高層、超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)的滅火救援和人員疏散難，目前仍是消防救援領(lǐng)域需要研究解決的重點(diǎn)問題。

國內(nèi)外消防直升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

自20 世紀(jì)中后期，隨著航空飛機(jī)的廣泛應(yīng)用，航空技術(shù)被運(yùn)用到防滅火工作中，相比于傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)，直升機(jī)由于具有垂直起降、轉(zhuǎn)彎靈活、空中懸停等特有的性能和優(yōu)勢，迅速引起各國消防部門的重視。美國、俄羅斯、日本等國走在了前列，率先將消防直升機(jī)應(yīng)用到城市消防救援任務(wù)當(dāng)中。

（一）組織機(jī)構(gòu)

1.美國于1956 年頒布了《全國搜索救援計(jì)劃》，1979 年成立了聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局（FEMA），代表國家層面組織調(diào)度、協(xié)調(diào)、指揮航空應(yīng)急救援資源。另外美國還擁有一定數(shù)量的民間和企業(yè)化的救援組織力量，比如著名的民間非營利組織空中巡邏隊(duì)（CAP）。

2.俄羅斯于1994 年成立了具有軍事性質(zhì)的緊急情況部，在全國設(shè)有8 個(gè)區(qū)域指揮中心和直接管轄的包括航空救援隊(duì)在內(nèi)的8支專業(yè)救援隊(duì)伍，實(shí)行職業(yè)化、專業(yè)化、軍事化的垂直管理體制。航空救援隊(duì)在包括處置切爾諾貝利核泄漏等重大災(zāi)害事故中發(fā)揮了不可替代的作用。

3.日本是一個(gè)自然災(zāi)害多發(fā)的國家，具有一套完善的災(zāi)害應(yīng)對(duì)體系。1966 年東京消防廳組建了第一支消防航空隊(duì)，在東京利川市和東京江東航空中心設(shè)有兩個(gè)消防航空基地，裝配7 臺(tái)消防直升機(jī)，主要擔(dān)負(fù)著發(fā)生災(zāi)害時(shí)的醫(yī)療救助、空中滅火、情報(bào)搜集和轉(zhuǎn)運(yùn)傷者等任務(wù)，隨后橫濱、川崎、千葉、大阪、神戶等市先后組建了各自的消防航空隊(duì)。日本還在36 個(gè)道、縣設(shè)立民間飛行機(jī)構(gòu)，裝備防災(zāi)直升機(jī)，自衛(wèi)廳和自衛(wèi)隊(duì)還建立了烈度5 級(jí)以上地震出動(dòng)參與應(yīng)對(duì)機(jī)制。

4.受民用直升機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較慢的影響，我國直升機(jī)在滅火救援領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段，消防直升機(jī)在配備數(shù)量上遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。目前配備的消防直升機(jī)主要用于森林消防領(lǐng)域，參與城市火災(zāi)撲救和災(zāi)害救援直升機(jī)多依賴于警方和軍方力量。比如2014 年4 月，上海公安局警務(wù)航空隊(duì)配備了我國首家城市消防救援直升機(jī)。2010年“11·15”特大火災(zāi)中共有3 架警用直升機(jī)參與救援任務(wù)（圖1），但由于警用直升機(jī)除滅火救援外，還用于空中巡邏、交通疏導(dǎo)、緝私禁毒等多種任務(wù)，無論從機(jī)種選型、裝備配備還是人員培訓(xùn)上，都不能與國外專門用于城市滅火救援的專業(yè)航空消防隊(duì)相提并論，作用發(fā)揮不是十分明顯。

圖1 2010年上海“11·15”火災(zāi)中建筑呈立體燃燒態(tài)勢

（二）選用機(jī)型及參數(shù)

2018 年4 月，應(yīng)急管理部掛牌成立，整合了公安消防部隊(duì)和武警森林部隊(duì)的人員和職能，組建了國家綜合性消防救援隊(duì)伍，隨著“全災(zāi)種、大應(yīng)急”理念的提出，國家空勤救援隊(duì)作為4 種綜合性消防救援專業(yè)隊(duì)伍類型之一，被列上建設(shè)議程，除計(jì)劃在北京、上海、廣州3 地組建國家級(jí)空勤救援大隊(duì)之外，全國經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市比如青島市，也購置了2 架消防直升機(jī)投入到滅火救援執(zhí)勤任務(wù)中。與一般直升機(jī)主要用于交通運(yùn)輸、信息勘察、醫(yī)療救助等功能相比，消防直升機(jī)需要搭載水箱、水炮、滅火吊桶等裝置設(shè)備，因而對(duì)起飛重量、搭載能力、動(dòng)力等都有較為嚴(yán)格的要求。

1.美國西科斯基公司研制的S-64（Skycrane）“空中吊車”大型起重直升機(jī)，于1964 年開始投產(chǎn)使用，該機(jī)型裝載兩臺(tái)T-73-P-1 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)起飛功率 4500 軸馬力，駕駛艙后部使用了可卸吊艙，具有較強(qiáng)的懸吊和裝載能力，全機(jī)空重8724kg，最大起飛重量19050kg，多用于攜帶裝有滅火劑的吊桶撲救森林火災(zāi)（圖2）。

圖2 S-64（Skycrane）“空中吊車”

2.俄羅斯一直致力于消防直升機(jī)的研究，目前已生產(chǎn)出了包括安薩特（Ansat）、卡-32（Ka-32）、米-17（Mi-17）、米-26T（Mi-26T）在內(nèi)的多款輕型、中型、重型單旋翼和共軸雙旋翼消防直升機(jī)型（圖3，圖4），其中卡莫夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)制造的卡-32 消防直升機(jī)是全世界投入使用最多的機(jī)型之一。該機(jī)型專為高層建筑滅火設(shè)計(jì)，搭載有效射程為50m的消防水炮，噴射的高壓水和滅火劑能夠擊碎一般建筑物玻璃進(jìn)入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)滅火的目的。另外由于卡-32 直升機(jī)取消了功率消耗較大的尾部螺旋槳，采用共軸雙旋翼分布模式，飛機(jī)具有質(zhì)量輕、功率大、穩(wěn)定性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好、爬升速度快等優(yōu)點(diǎn)，方便懸停在江河湖泊上方取水，外部吊架可輕易吊升5～15t 的消防用水頻繁往來起火地點(diǎn)。

圖3 安薩特（Ansat）

圖4 米-26T（Mi-26T）

3.日本以S-64 機(jī)型直升機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行改良，生產(chǎn)出了新型S-64 滅火型直升機(jī)，是一種既可以用于森林滅火，又可以撲救城市高層建筑火災(zāi)和實(shí)現(xiàn)人員救援的多用途消防直升機(jī)。該機(jī)型配備了一個(gè)容量為9500L 的水箱和一個(gè)容量290L 的輔助滅火劑儲(chǔ)箱，機(jī)身下部設(shè)有取水吸管，理論吸水時(shí)間為45～60s，滅火劑投放流量可在4L/s 與33L/s之間調(diào)節(jié)，當(dāng)遇有強(qiáng)烈火災(zāi)時(shí)，可在3s 內(nèi)將全部滅火劑投放出來。在機(jī)身左前下方位置，正前向安裝一座長5m、出口直徑50mm 的固定式航空水炮，每分鐘可射水或滅火劑1100L，射程達(dá)55m，可持續(xù)噴射8min。

4. 法國國營航宇工業(yè)公司于1974 年研發(fā)設(shè)計(jì)AS332“超美洲豹”運(yùn)輸直升機(jī)（圖5），日本將此機(jī)型改造為滅火直升機(jī)，該機(jī)安裝一個(gè)容量為1200L 的水箱，在直升機(jī)兩側(cè)，各設(shè)有一支口徑18mm，流量10L/s，射水距離40m 的航空水槍，在機(jī)體下面兩側(cè)設(shè)有口徑為65mm 的給水配管，供直升機(jī)在地面時(shí)補(bǔ)水使用。2001 年，日本東京消防廳對(duì)AS332 消防直升機(jī)進(jìn)行了升級(jí)，在機(jī)身下部搭載了一套名為Air Attacker 的可拆卸滅火裝置，可容納2700Kg滅火用水，可以通過放水口進(jìn)行投放滅火。

圖5 AS332“超美洲豹”

5.目前我國消防直升機(jī)應(yīng)用還處于起步成長階段，一些國際主要直升機(jī)制造商，如美國西科斯基公司、貝爾公司和歐洲直升機(jī)公司、阿古斯塔-韋斯特蘭公司等正在積極制定推銷產(chǎn)品轉(zhuǎn)包生產(chǎn)、參與研發(fā)、全面合作等多種形式的對(duì)華戰(zhàn)略，以此爭奪中國直升機(jī)航空消防市場。在消防直升機(jī)國內(nèi)自主生產(chǎn)方面，由航空工業(yè)集團(tuán)自主研制的AC313 城市消防型直升機(jī)可以搭載Simplex 公司生產(chǎn)的水箱和水炮系統(tǒng)，最大載水量可達(dá)4t，射程40m，并在2017 年天津直升機(jī)博覽會(huì)上完成了首飛；哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)研制的H425型消防救援直升機(jī)可在45s 內(nèi)通過懸停吸水泵充滿水箱，水炮有效射程34m，但兩款機(jī)型都尚未正式批量生產(chǎn)和交付消防部門配備使用。目前國內(nèi)正式配備消防救援直升機(jī)的上海公安局警務(wù)航空隊(duì)和青島市消防救援支隊(duì)，均購買改裝俄羅斯卡-32 直升機(jī)型（圖6，圖7）。

圖6 上海公安局配備的Ka-32警用消防直升機(jī)

圖7 青島消防救援支隊(duì)配備的Ka-32消防直升機(jī)

表1 卡-32消防直升機(jī)主要性能參數(shù)

消防直升機(jī)滅火原理

目前世界上生產(chǎn)直升機(jī)滅火設(shè)備的主要廠家有加拿大SEI 公司、美國SIMPLEX 公司、法國的ZODIAC 公司以及俄羅斯的莫斯科航空研究所，按照應(yīng)用類型，常用的直升機(jī)滅火設(shè)備主要有滅火吊桶、內(nèi)置式水箱、消防水炮三大類。

（一）滅火吊桶滅火

滅火吊桶主要靠掛吊在機(jī)腹下部的儲(chǔ)水吊桶，配合控制盒和機(jī)上的放水開關(guān)釋放滅火水或滅火劑進(jìn)行滅火。但由于直升機(jī)灑下的水被房屋屋面阻擋，不能直接到達(dá)室內(nèi)火源部位，且在吊桶一次性釋放荷載后，對(duì)飛機(jī)飛行穩(wěn)定性會(huì)造成一定影響，因此使用滅火吊桶方式滅火一般被用于撲救森林火災(zāi)或地面火災(zāi)。

（二）內(nèi)置水箱滅火

內(nèi)置式水箱滅火原理與滅火吊桶類似，是通過將儲(chǔ)水水箱直接安裝在機(jī)體內(nèi)部，在機(jī)腹下部增設(shè)放水口進(jìn)行滅火。由于儲(chǔ)水水箱安裝在直升機(jī)內(nèi)部，不會(huì)對(duì)直升機(jī)氣動(dòng)性能產(chǎn)生影響，滅火作業(yè)更為安全穩(wěn)定。但由于儲(chǔ)水水箱設(shè)置在機(jī)體內(nèi)部需要占用較大空間，多被用于中型和重型直升機(jī)型，具有一定的局限性。

（三）消防水炮滅火

消防水炮是通過發(fā)電機(jī)、離心泵、外置水箱等機(jī)構(gòu)，將滅火水和滅火溶劑通過噴射方式，直接到達(dá)火源部位進(jìn)行滅火或控制火勢，炮身一般可以在前后90°，向下45°內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。滅火時(shí)飛行員可根據(jù)火源位置，操縱炮身進(jìn)行滅火，不需要調(diào)整直升機(jī)角度，安全性、操控性和靈活性都得到大大增強(qiáng)，是最適用于城市建筑火災(zāi)撲救的滅火方式。但由于炮身、發(fā)電機(jī)、離心泵、水箱等安裝在機(jī)體外部，一定程度上也會(huì)對(duì)直升機(jī)的氣動(dòng)性產(chǎn)生影響（圖8）。

圖8 國產(chǎn)AC313城市消防型直升機(jī)正在進(jìn)行水炮滅火演示

消防直升機(jī)在城市滅火救援中發(fā)揮的作用

（一）空中滅火

在城市建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過消防直升機(jī)裝載的滅火吊桶、消防水箱向起火部位灑水或滅火劑，起到直接滅火或短時(shí)間內(nèi)降溫壓制火勢的目的，配合地面消防救援力量行動(dòng)；利用直升機(jī)配備的消防水炮，直接通過窗戶、孔洞向建筑內(nèi)部噴射滅火劑，直達(dá)起火點(diǎn)達(dá)到滅火的目的。

（二）力量輸送

通過消防直升機(jī)搭載消防救援人員和滅火救援設(shè)備，到達(dá)目標(biāo)建筑后通過直升機(jī)頂層降落或索降裝置，將滅火救援力量投放到火災(zāi)現(xiàn)場，展開滅火救援行動(dòng)，可以大大節(jié)省滅火救援的時(shí)間及救援人員的體力，適用于無法乘坐消防電梯或攀爬樓梯內(nèi)攻的滅火救援現(xiàn)場。

（三）偵察指揮

發(fā)生大規(guī)模火災(zāi)事故時(shí)，火場偵察員或指揮員利用直升機(jī)圖傳對(duì)火場全貌進(jìn)行偵察，或直接乘坐直升機(jī)在空中對(duì)滅火救援任務(wù)進(jìn)行現(xiàn)場指揮，可以實(shí)時(shí)全面掌握現(xiàn)場信息，做出正確判斷并合理調(diào)用地面滅火救援力量，提升滅火救援行動(dòng)效率，減少不必要的損耗和傷亡。

（四）醫(yī)療救護(hù)

通過直升機(jī)降落屋頂停機(jī)坪或通過電動(dòng)絞車，疏散轉(zhuǎn)移高層建筑頂層的被困群眾，并可以搭載醫(yī)護(hù)人員和醫(yī)療設(shè)備，對(duì)重癥傷員進(jìn)行快速醫(yī)治和及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，從而大大提高火場中人員疏散效率，提升受傷人員的生存率。

對(duì)我國消防直升機(jī)發(fā)展應(yīng)用的建議

消防直升機(jī)在城市滅火救援中具有不可替代的優(yōu)勢，有著廣闊的發(fā)展前景，但建立完善的城市消防救援體系是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，需要政府、應(yīng)急、消防、公安、民航等多部門協(xié)作聯(lián)動(dòng)。此外，利用消防直升機(jī)實(shí)施滅火救援，對(duì)消防救援人員的專業(yè)技能也提出了更高的要求，需要長遠(yuǎn)規(guī)劃、全面布局，制定整體的發(fā)展戰(zhàn)略。對(duì)此，筆者提出以下幾點(diǎn)建議：

（一）建立聯(lián)動(dòng)應(yīng)急救援體系

隨著應(yīng)急管理部的成立，將過去多支救援隊(duì)伍進(jìn)行整合，在“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的理念下，依托全國幾個(gè)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)城市，建立直升機(jī)航空救援基地，配備專業(yè)消防救援直升機(jī)和人員，以點(diǎn)帶面形成空中應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)推動(dòng)政府部門出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，聯(lián)合公安、空管、工信等部門和民間航空單位，搭建聯(lián)勤聯(lián)動(dòng)、信息共享的應(yīng)急救援平臺(tái)，共同建立我國系統(tǒng)高效的空中應(yīng)急救援體系。

（二）探索加強(qiáng)專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)

在目前消防救援隊(duì)伍中，直升機(jī)飛行人員、飛行保障和地面調(diào)度等方面的專業(yè)人員十分缺乏，雖然從短時(shí)間內(nèi)看，全國難以大量配備消防直升機(jī)，但應(yīng)在滅火救援戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法、應(yīng)急預(yù)案、設(shè)備研發(fā)等方面依托中國消防救援學(xué)院和地方高校進(jìn)行研究；在培訓(xùn)基地建設(shè)上，可采取先依托地方航校培訓(xùn)，逐步建立培訓(xùn)基地的方式，培訓(xùn)出一批符合消防救援工作需要的直升機(jī)飛行專業(yè)隊(duì)伍，并建立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼袖?、考核、評(píng)價(jià)、淘汰體系，形成長效專業(yè)人員培養(yǎng)機(jī)制。

（三）完善高層建筑配套設(shè)施

雖然《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定，“建筑高度大于100米且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積大于2000m2的公共建筑，宜在屋頂設(shè)置直升機(jī)停機(jī)坪或供直升機(jī)救助的設(shè)置”，但并未做強(qiáng)制規(guī)定。目前城市中部分非新建超高層建筑，未設(shè)置消防直升機(jī)停機(jī)坪或消防設(shè)施無法滿足消防直升機(jī)的?？亢妥鳂I(yè)要求。建議對(duì)現(xiàn)有符合要求的建筑進(jìn)行改造，增加屋頂直升機(jī)停機(jī)坪，并加強(qiáng)對(duì)新建建筑直升機(jī)停機(jī)坪的驗(yàn)收和管理，并在城市發(fā)展規(guī)劃中統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)消防直升機(jī)著落、補(bǔ)水點(diǎn)，為直升機(jī)應(yīng)用于城市滅火救援任務(wù)提供保障。