“飛入”火場(chǎng)科技重塑高層救援多維生態(tài)

胡艷芬

城市向天空“生長(zhǎng)”的現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)畫面，莫過于一棟棟摩天大樓拔地而起。高樓實(shí)現(xiàn)了超級(jí)城市向空中要地的理想，也帶來了城市消防隱患和高層消防救援的全球性難題。

到今年6月，為期一年的全國高層建筑重大火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)整治即將告一段落。與此同時(shí)，飛行汽車、無人機(jī)等已飛入高空火場(chǎng)參與救援，它們正以火災(zāi)這種極端環(huán)境為試煉場(chǎng)，逐步開啟城市飛行時(shí)代的大幕。

高層消防救援是世界難題

人們大概還未忘記，2017年6月14日凌晨發(fā)生在英國倫敦肯辛頓區(qū)一棟高層公寓樓的大火。這是一場(chǎng)吞噬了79條生命的慘烈火災(zāi)，也是一場(chǎng)堪為世界銘記的典型高層火災(zāi)，它教科書般展示了高層救援的復(fù)雜性。

這棟名叫格倫費(fèi)爾的大樓共24層，其建筑外層采用的特制防雨材料和保溫材料均有很強(qiáng)的易燃性，大火從4層（火情發(fā)生處）燒至頂層僅用了半小時(shí)；大樓所處之地人口密度大、道路狹窄，距離白金漢宮僅7公里，超過40臺(tái)消防車趕去救援卻難以充分靠近著火點(diǎn)；在大火燃燒9小時(shí)后，中高層火情依然沒能得到控制，現(xiàn)有的舉高消防車難以抵達(dá)更高層……

此外，迪拜火炬大廈火災(zāi)、土耳其摩天大樓火災(zāi)等帶來的慘痛教訓(xùn)，都給世人敲響了警鐘，也暴露出高層消防救援的普遍困難。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，國內(nèi)高層建筑的數(shù)量也不斷增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國超過90%的縣級(jí)行政區(qū)劃單位擁有接近或超過百米的住宅樓宇；另據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年全國全年共接報(bào)高層建筑火災(zāi)4057起。

深圳是全國超高層建筑群數(shù)量和密度最高的城市之一。記者從深圳消防救援支隊(duì)獲取的數(shù)據(jù)顯示：深圳這座擁有超過2000萬人口、年經(jīng)濟(jì)總量超3萬億元的超大城市，既有100米以上高層建筑1078棟，其中200米以上93棟、300米以上10棟；在建100米以上超高層建筑766棟，其中200米以上51棟、300米以上12棟，超高層建筑體量巨大。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，國內(nèi)高層建筑的數(shù)量也不斷增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國超過90%的縣級(jí)行政區(qū)劃單位擁有接近或超過百米的住宅樓宇；另據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年全國全年共接報(bào)高層建筑火災(zāi)4057起。

一直以來，高層消防救援對(duì)深圳市而言都是巨大的挑戰(zhàn)，也是重點(diǎn)攻克的難題。在深圳消防救援支隊(duì)看來，高層消防救援之所以困難主要體現(xiàn)在以下方面：

一是從高樓本身的特性看，由于超高層建筑內(nèi)管道、電梯井等垂直連通部位較多，煙火因“煙囪效應(yīng)”易迅速蔓延至其他樓層，形成立體火災(zāi)，給滅火救援行動(dòng)的展開帶來極大挑戰(zhàn)。此外，大城市尤其是超大型城市往往高樓密集，超高層建筑集中分布，因此超高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，飛火、熱輻射容易造成火勢(shì)向周邊樓宇擴(kuò)散。

從消防車到場(chǎng)環(huán)節(jié)來看，舉高類消防車輛容易受到展開空間的限制。由于外墻燃燒不斷有飛火和燃燒殘余物掉落，舉高類消防車的展開區(qū)域受到限制。同時(shí)，交通阻塞、違規(guī)占用消防通道及登高作業(yè)面等情況的存在，易導(dǎo)致舉高類消防車難以靠近起火建筑。目前裝備的作業(yè)高度，最高的舉高類消防車展開高度為101米，對(duì)超高層建筑100米以上的火點(diǎn)，舉高類消防車無法進(jìn)行有效的外部打擊。

從滅火救援行動(dòng)展開環(huán)節(jié)來看，一是垂直供水難，高層建筑火災(zāi)用水量較大，通常采取以建筑內(nèi)部固定消防設(shè)施為主、外部供水力量為輔的方式進(jìn)行供水。建筑內(nèi)部固定消防設(shè)施因設(shè)施老舊、維護(hù)保養(yǎng)不到位、操作員設(shè)施操作不熟練等因素，容易導(dǎo)致固定消防設(shè)施不能發(fā)揮效能，甚至由于管路老舊、操作員操作失誤造成內(nèi)部供水管網(wǎng)破裂，還會(huì)對(duì)救援工作造成干擾。外部供水主要有室內(nèi)沿樓梯鋪設(shè)水帶和外部垂直鋪設(shè)水帶兩種方式，室內(nèi)沿樓梯鋪設(shè)水帶存在供水距離長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而外部垂直鋪設(shè)水帶作業(yè)受建筑結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻、高度等因素影響實(shí)施條件較為苛刻，客觀上造成高層建筑火災(zāi)火場(chǎng)供水難度大。

二是消防力量豎向登高難，除部分消防救援人員可利用登高車實(shí)施外部登高外，大多數(shù)消防救援人員登樓和滅火救援裝備器材的轉(zhuǎn)運(yùn)輸送只能依托消防電梯和疏散樓梯，存在運(yùn)輸效率低、人員體能消耗大的困難。

三是人員疏散難，高層建筑人員密度大，縱向疏散距離長(zhǎng)，受疏散樓梯數(shù)量限制，人員在逃生過程中容易發(fā)生踩踏、窒息、中毒，造成群死群傷。同時(shí)，消防力量在豎向登高的過程中與被困人員的垂直疏散路線相沖突，從而影響救援人員進(jìn)攻效率和被困人員疏散效率。

深圳立體救援樣本

在被火龍?zhí)蝮潞蜐L滾濃煙包裹的高層建筑面前，被困者和救援人員的生命同樣面臨巨大的威脅。在精準(zhǔn)、高效開展救援的迫切期待下，科技力量正加快投入使用。

不妨以深圳為樣本，來打探一下我國高層樓宇的立體式救援模式和高科技含量的救援裝備庫。

深圳消防救援支隊(duì)負(fù)責(zé)人向記者展示的第一種裝備是消防智能頭盔。他說：“消防智能頭盔擁有熱成像模塊、偵察視頻回傳通信模塊、對(duì)講通信模塊集成裝置，將頭部防護(hù)、對(duì)講通信、視頻圖傳、紅外偵察等多項(xiàng)功能進(jìn)行集成，其中熱成像功能模塊可幫助消防員透過煙霧查找火源和進(jìn)行人員搜索，偵察視頻回傳通信模塊可將現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)反饋至現(xiàn)場(chǎng)指揮部，解決了消防員在火場(chǎng)需手持?jǐn)y帶各類消防裝備的問題。”

此外，不得不提到無人機(jī)的應(yīng)用。近年來，在處置災(zāi)害事故滅火救援行動(dòng)中，傳統(tǒng)的災(zāi)情偵察手段不僅無法快速、準(zhǔn)確、全面掌握現(xiàn)場(chǎng)整體情況，而且常使偵檢人員處于未知的危險(xiǎn)環(huán)境中。消防無人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈巧、快速響應(yīng)、視野全面、危險(xiǎn)性小等優(yōu)勢(shì)，可滯留在高濕、高溫的火場(chǎng)上空或抵達(dá)消防員難以深入的區(qū)域，進(jìn)行持續(xù)災(zāi)情監(jiān)測(cè)、傳輸火場(chǎng)信息、提供通信保障、投送救援物資等工作，對(duì)消防救援隊(duì)伍及時(shí)掌握宏觀災(zāi)情、調(diào)度指揮、滅火作戰(zhàn)、應(yīng)急救援、防火預(yù)警具有重要的支撐作用。

同時(shí)，為抑制內(nèi)部火災(zāi)，還可采取壓縮空氣泡沫系統(tǒng)供液代替原有的供水供液方式，發(fā)揮壓縮空氣泡沫重量輕、管線鋪設(shè)時(shí)間短和滅火效能高的特點(diǎn)。在地面架設(shè)干粉導(dǎo)彈車，可瞄準(zhǔn)著火層起火房間，突破超高層建筑鋼化玻璃，精準(zhǔn)打擊火源，這樣就進(jìn)一步拓展了打擊內(nèi)部火勢(shì)的進(jìn)攻手段。

一次真實(shí)的演練可以更直觀地展示這些科技裝備的作用。2022年11月，深圳消防救援支隊(duì)在南山區(qū)前海世茂大廈開展了超高層演練。

其中，“偵察、滅火、排煙”等各類機(jī)器人替代消防員深入著火區(qū)域開展多項(xiàng)攻堅(jiān)任務(wù)；無人機(jī)、101米舉高消防車和直升機(jī)不僅完成了外部控火任務(wù)，還兼具通信保障、外部搜救、應(yīng)急轉(zhuǎn)運(yùn)的功能；消防智能頭盔在解放消防員雙手的前提下，實(shí)現(xiàn)了消防員在火場(chǎng)中的頭部防護(hù)、對(duì)講通信、視頻圖傳、紅外偵察等多項(xiàng)功能；壓縮空氣泡沫系統(tǒng)供液的運(yùn)用極大增加了供液的高度，提高了滅火效能等，各項(xiàng)高科技裝備在此次演練中都得到了檢驗(yàn)。

飛行汽車瞄準(zhǔn)特殊場(chǎng)景

當(dāng)人們還在追問，飛行汽車如何滿足適航要求，如何落地實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，如何確保城市空中飛行的安全性和可實(shí)現(xiàn)性的時(shí)候，一種國產(chǎn)飛行汽車已經(jīng)瞄準(zhǔn)了高層消防救援的極端特殊場(chǎng)景。

與國際上已經(jīng)采用的電動(dòng)旋翼推進(jìn)技術(shù)路線不同，這種即將飛入“火場(chǎng)”的飛行汽車，是一種采用電動(dòng)涵道風(fēng)扇推進(jìn)技術(shù)的垂直起降飛行器，這項(xiàng)技術(shù)來自北京瑋航科技（以下簡(jiǎn)稱“瑋航科技”）。

瑋航科技創(chuàng)始人張磊2007年進(jìn)入清華大學(xué)汽車系?！?017年我博士畢業(yè)時(shí)，來了一場(chǎng)與飛行汽車產(chǎn)業(yè)的雙向奔赴。”張磊告訴記者，從2016年起，飛行汽車領(lǐng)域的標(biāo)志性事件不斷涌現(xiàn)：億航發(fā)布了首款載人飛行器億航184；優(yōu)步發(fā)布了全球首份城市空中交通白皮書，并在此后一年舉辦首屆Elevate峰會(huì)（城市空中交通峰會(huì)）；此后摩根士丹利發(fā)布飛行汽車研究報(bào)告《全球城市空中交通潛在市場(chǎng)規(guī)模更新：起步緩慢但未來不可限量》，其中預(yù)測(cè)，到2040年全球飛行汽車市場(chǎng)規(guī)模將超過1萬億美元；咨詢機(jī)構(gòu)羅蘭貝格預(yù)測(cè)，至2050年全球95個(gè)主要城市的空中，將會(huì)有9.8萬輛飛行汽車飛馳，飛行汽車市場(chǎng)規(guī)模超過10萬億美元。

“我博士就讀于清華大學(xué)特種動(dòng)力團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)的主要研究方向之一以及我個(gè)人的課題方向就是飛行汽車動(dòng)力，我們就這樣順理成章地在2017年選擇了這個(gè)創(chuàng)業(yè)方向?！睆埨谡f，他們基于電動(dòng)涵道風(fēng)扇推進(jìn)技術(shù)研發(fā)的飛行汽車，與高層消防救援的需求高度契合。

這款飛行汽車有個(gè)專業(yè)名稱——涵道風(fēng)扇高空系留重型消防無人機(jī)，從外觀上看，它采用的是6涵道風(fēng)扇的縱列式布局構(gòu)型；從技術(shù)能力上看，設(shè)計(jì)最大起飛重量達(dá)600公斤，掛載消防水炮，通過系留電纜和水帶進(jìn)行供電供水；在與消防車體結(jié)合后，便形成了系留涵道風(fēng)扇舉高消防車。

張磊隨后向記者描述了這款搭載飛行汽車的特殊消防車在模擬實(shí)戰(zhàn)中的表現(xiàn)——接到高層建筑火災(zāi)報(bào)警后，車長(zhǎng)僅9米的系留涵道風(fēng)扇舉高消防車（目前高層滅火舉高消防車車長(zhǎng)在16米左右），可更好地通過城市狹窄道路環(huán)境，快速抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。指戰(zhàn)員確認(rèn)開始滅火作戰(zhàn)后，飛行平臺(tái)立即起飛，主動(dòng)智能識(shí)別最佳滅火點(diǎn)，發(fā)射破窗彈，開啟噴水滅火作業(yè)，以30～50升/秒的大流量持續(xù)不間斷噴水滅火。火情基本消除后，消防隊(duì)員進(jìn)入樓內(nèi)疏散被困人員，飛行平臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行中繼通信、喊話、照明等輔助救人任務(wù)。被困人員有序撤離，直至飛行平臺(tái)掃描全樓確認(rèn)全部人員疏散完畢，滅火救援任務(wù)順利結(jié)束。

“小身軀、大推力、大載荷，是這款飛行汽車的主要優(yōu)勢(shì)，正好滿足高層建筑滅火的特殊要求?！睆埨诟嬖V記者，與時(shí)間賽跑、突破高度限制、出水量大且能持續(xù)供水等，是高層滅火的要求也是難點(diǎn)。

“在與百米級(jí)舉高消防車進(jìn)行對(duì)比后，更容易理解這款飛行汽車的優(yōu)勢(shì)?！睆埨诜治龅?。

從效率上來看，受限于機(jī)械舉升的工作原理，傳統(tǒng)舉高消防車必須裝備足夠長(zhǎng)的舉升臂，這使得整車長(zhǎng)度過大。比如目前世界上舉升高度最大的101米舉高消防車，其車身長(zhǎng)16.3米，轉(zhuǎn)彎半徑超過50米，車重60噸，在市區(qū)不易行駛，也較難快速通過小區(qū)附近狹窄通道，且在抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后還需要耗時(shí)20分鐘左右搭建橫向救援支撐面；又因機(jī)械臂舉升速度緩慢，單次上行也需要耗時(shí)20分鐘左右，因此從時(shí)效上來看有較大局限性。

與之相比，系留涵道風(fēng)扇舉高消防車車長(zhǎng)在9米以內(nèi)，可在接警后隨第一批消防救援隊(duì)伍在第一時(shí)間抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，且飛行平臺(tái)不需要搭建救援支撐面即可起飛，爬升速度超過2米/秒，單次上行至百米僅需50秒左右。

從滅火作戰(zhàn)能力來看，101米舉高消防車展開救援支撐面后，需要占據(jù)長(zhǎng)20米、寬7米的消防救援面空間，在高層樓宇附近有限的救援面上較難放置多臺(tái)消防車同時(shí)進(jìn)行滅火作戰(zhàn)。而系留涵道風(fēng)扇舉高消防車與傳統(tǒng)101米舉高消防車的單臺(tái)滅火作戰(zhàn)能力相近，且所占空間大幅減小，在相同消防救援面上最多可布置6臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)主戰(zhàn)裝備協(xié)同作戰(zhàn)，水流量倍增。

從觸及高度來看，受限于機(jī)械舉升工作原理，傳統(tǒng)舉高消防車要想進(jìn)一步提升舉高高度，技術(shù)難度跟產(chǎn)品價(jià)格呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。進(jìn)入21世紀(jì)后，生產(chǎn)舉高消防車的芬蘭博浪濤公司也僅僅把在售產(chǎn)品的舉升高度從101米提升至112米。然而超高層建筑往往超過150米甚至在200米及以上，此時(shí)傳統(tǒng)舉高消防車只能“望樓興嘆”。

高溫、低能見度、復(fù)雜的風(fēng)力風(fēng)向環(huán)境、需在樓宇間穿行……當(dāng)飛行汽車能靈活應(yīng)對(duì)這一切城市空中的復(fù)雜場(chǎng)景后，它或許就能真正成為未來城市立體交通的重要成員了。

◎ 來源|《環(huán)球》雜志