加、俄森林火灾对空中灭火装备研制的启示

  • dfbxxc.cn   来源:芹芹网   2020-07-25 05:07:28  

讯:2016年5月发生在加拿大的森林火灾持续了20多天,过火面积超过100平方公里,加拿大出动1100多名消防员、145架直升机、148部重型机械以及22架灭火飞机对林火实施扑救,开启了救火的“国家模式”。加拿大森林覆盖率较高,山区森林火灾并不稀奇,大火所在的艾伯塔省在2015年的5月以来就发生了330起森林火灾,是往年平均数的两倍多。俄罗斯在5月11日多地森林遭到大火席卷,火势已远超加拿大,有8个联邦行政区内的116处森林发生火灾,其中尤以远东地区和西伯利亚地区的森林大火最为严重。有数据说,今年以来俄罗斯森林大火过火面积可能已超过100万公顷,大约10000平方千米。加拿大这次火灾号称是“加拿大史上最严重火灾”,其燃烧面积有3000平方千米。而俄罗斯燃烧面积已是加拿大的近4倍。

英国的BBC援引气候专家的观点表示,厄尔尼诺现象和全球气候变暖是加剧艾伯塔大火的幕后“推手”。科学家通过收集过去1万年间的阿拉斯加森林火灾记录发现,全球的火灾季节正在延长,发生地区在增加,全球火情变得空前活跃。美国林业部发布的数据显示,美国森林火灾每年摧毁的面积是30年前的2倍,火灾季节比1970年延长了78天。

加拿大是世界上森林覆盖率非常高的国家,加拿大政府十分重视森林消防和灭火装备的研制工作,本次大火出动了很多灭火飞机,但收效甚微。俄罗斯大火中,俄罗斯总统普京亲自驾驶Be-200飞机赴火灾现场。使用飞机进行空中灭火被公认为是最有效的灭火方法,相对于地面灭火而言,飞机灭火速度快、更易于接近火场以及更便于对火情的发展进行空中侦察和监测,灭火飞机的研制和开发受到世界各森林大国的重视和关注。

飞机用于森林灭火始于1919年,第一架用于森林火灾侦察的飞机是一战的JN-40和DH-4型飞机,仅在1919年这一年就有十几架飞机用于空中森林巡护,巡视从Lassen山区到墨西哥边境的加利福尼亚地区的森林,当年就发现550起火灾,从此,飞机成为了森林火灾巡护的主力。有记载的使用飞机灭火则是在1921年,而首次使用飞机在空中投水灭火则是在1930年,一架三发飞机在火场上空投下一个装满水的木制啤酒桶,在1944年,美国飞行员CarlCrossley在他驾驶的KR-34型飞机座舱的前部安装了一个45加仑的水箱,在森林火场上空实施投水。直到上世纪50年代,二次世界大战和朝鲜战争后淘汰下来的军用飞机由于飞机本身的设计上具有侦察、投弹功能,且机动特性良好,能满足森林灭火的森林巡护和空中投水的技术要求,将军用飞机改装成灭火飞机成为二战后退役军用飞机的一大用途,也是森林航空灭火飞机的主要机型,主要使用和改装二战后退役的PT-17和N3N军用双翼飞机。然而,随着灭火的使用,二战时期的军用飞机逐渐破旧,性能下降,飞机的维护问题凸显,而更多现代化的军用飞机如洛克希德P-3猎户座和C-130 大力士成为灭火飞机的主力机型。除了军用飞机以外,大型的商用飞机如DouglasDC-6和DC-7、MartinMars以及俄罗斯的IL-76也被改装成为灭火飞机。被改装的直升机如Sikorsky、BlackHawk也频繁的出现在森林灭火中,特别是从火场救出灭火人员和受伤者,以及在较小的火情下投水和化学灭火剂灭火,进行火场的扫尾工作等。

将固定翼飞机和直升机改装为灭火飞机是世界各国发展空中消防力量的通常做法,而首架专为灭火而设计的飞机是加拿大庞巴迪宇航公司的水陆两栖灭火飞机CL-215/415,已成为加拿大和法国森林火灾探测和灭火的主力机型,它还可以兼做海上救援使用,广泛应用于加拿大、法国、希腊、意大利等国。CL-215的投水高度30m(100feet),水箱安装在机腹,载水量4,536kg,可在水面汲水和在机场注水。CL-415是在CL-215的基础上改进了发动机和航电设备,可在火区上空恶劣的天气飞行,并可在有浪的海面汲水。CL-415载水6137kg,投水速度110节,投水高度为30m。俄罗斯的Be-200是一款灭火救援多用途两发涡扇飞机,主要在俄罗斯本国使用,1998年首飞,取得了俄罗斯灭火飞机证书,飞机在水面用14s的时间可汲水12吨,最小投水速度220km/h,投水时间0.8-1.0s,一次满油可投水310吨。日本在上世纪70年代研制的US-1飞机是一款性能很好的水陆两栖飞机,改进型US-2飞机正在进行灭火型的改进的,最大载水量达到15吨,但未见进展的相关报道。由于水陆两栖飞机在森林灭火上的优越性,我国正在研制的大型水陆两栖灭火飞机AG600已完成总装下线。AG600飞机最大载水量12吨,可在12秒内汲满,投水高度50米,一次满油可投水370吨左右。

大型灭火飞机的研制成为欧美国家灭火飞机发展的趋势,目前正在使用DC-10,也称之为Tanker 910,可载水45360升,单次出动的喷洒面积可达15米×1600米,在最近美国的几场大火中表现不错。俄罗斯的IL-76大型运输机改装的灭火飞机,可装近50000升阻燃剂,和美国的DC-10差不多,主要用于对付大面积的火场扑灭。该机除了在俄罗斯的灭火行动中大展身手外,还曾参加过希腊、澳大利亚等国的大型灭火行动。由B747客机改装的灭火飞机,称为超级灭火飞机,是目前使用的最大的灭火飞机,可以运载80吨水或者77600升阻燃剂进行灭火作业,一次洒水就可以覆盖3英里长的火场,相当于普通消防飞机的16倍。改装者认为,超大的载水量可在灭火过程中节省时间和成本,一次载水可在多个火点投放,灭火效能更高。

除了民用飞机通过改装用于灭火,紧急调用军用飞机支援森林灭火任务也是各国的普遍做法。大型军用飞机作为灭火支援力量是各国政府对其国民财产和国家资源的一种保护方式。如美国将陆军和海军直升机用于灭火已经很多年了。虽然军用固定翼运输机用于灭火不是其主要任务,但飞机加装投水系统并对其飞行员进行投水训练一直是各国军队开展的一项任务。军用运输飞机成为灭火和人道主义任务的补充力量,通常这些军用飞机的载水量比民用灭火飞机大很多,可直接用于扑灭林火和构筑防火线。民用大型灭火飞机通常是民用运输飞机改装而成,内装固定式水箱,这和军用飞机不同,军用飞机后部开门,方便投水系统拆装。

成功加装投水系统的军用运输机是洛克希德的C-130大力士飞机,而最近投入灭火任务的军用飞机有Alenia Aermacchi C-27JSpartan和Antonov An-32PFirekiller,以及空客C-295W Water Bomber、巴航KC-390飞机,这些飞机都是多用途的运输机,可通过改装更换任务设备。最典型的军用灭火飞机洛克希德的C-130大力士飞机,装载MAFFS投水系统,此飞机可提供24小时灭火服务。第二代系统MAFFS2可装载3000加仑(11000升)水,15-20分钟可装满。MAFFS2系统的维护只需6名技术人员就可完成。MAFFS2.5采用复合材料,容积提高到4000加仑(15000升),喷管改进后可构筑220英尺宽度的阻燃线。目前,哥伦比亚空军、摩洛哥皇家空军、巴西空军、皇家泰国空军正在训练其飞行员使用MAFFS投水系统。而哥伦比亚空军、摩洛哥皇家空军正在他们的C-130和C-295飞机上加装MAFFS投水系统以及其他的新型投水系统。C-130飞机已经成为成功的空中灭火装备平台。

其他的军用运输机制造商也加入到对灭火任务改装系统的研究中。俄罗斯的伊尔Il-76灭火飞机在1990年使用,加装有可载水13000加仑(49000升)两个水箱,重力释放,相当于C-130的3.5倍,是扑灭大火的理想空中灭火装备,加装投水系统只需要1.5小时,适用于任何76型号。2013年空客在西班牙完成了C-295W灭火飞机的第二轮试验,主要针对它的投水系统收集投水数据,在阿根廷的科尔多瓦附近进行了7此投水试验,用于测量地面分布图,水箱可载水2×3500升,重力释放。空客还在法国进行了C-295W的投水试验,一则是引起公众关注,更重要的是最终确定采用RO/RO系统的两个3500升水箱的构型。同时,其他国家也表示了对C-295W的关注。

与C-130相似,乌克兰An-32军用飞机在军队服役多年,在克里米亚半岛、利比亚、葡萄牙以及独联体国家使用,1995年认证,大约有240架飞机在各国服役,改型的则更多。An-32飞机在2007年扑灭了雅尔塔大火,飞机的两个外部水箱可载水8吨(2000加仑/7500升),40-50米高度投水,速度240-260km/h,地面投水区域为120-160米长、10-35米宽,集中区域水覆盖量达到每平方米1升(0.26GPC)。外部水箱对内部不产生干涉,在飞往火场灭火的同时,机舱内可装载灭火队员和设备达到火场区域,还可安装RO/RO式的候补投水系统,目前正在试验阶段。

最新加入灭火任务的军用飞机是巴航的KC-390,将成为灭火任务的潜在力量,目前已经有32架订单。意大利一直在扩展它的战术运输机C-27JSpartan用于灭火,这种中型的军用运输机已经被多国订购,2014年交付的灭火型已经在罗马尼亚空军基地服役。C-27J飞机安装RO/RO式投放系统,可投放6个1000升的标准水包。这种标准水包也用于C-130飞机。

我国的森林消防上采用民用和森林武警结合的形式,森林武警主要机型是直-8改装的灭火直升机,该机配有加拿大生产的BB7590型消防吊桶,最大载水量3吨,可在水深2.5米以上的水源点进行取水,以160千米/时的速度飞往火场上空进行灭火作业。在有限的3个小时续航时段里,如从距离火场50千米的水源取水,可洒水30余吨。

在1987年5月的那场大兴安岭森林火灾之后,我国也曾将水轰5飞机改装为森林消防飞机,填补了我国水上飞机森林灭火的技术空白。该机机舱内安装的水箱容积为8.3立方米,可在10~15秒灌满,而其投水时间为1~1.5秒,投水面积为200×20平方米,平均投水厚度为1.5毫米,可对付很多大火灾。

东北航空护林是我国开展航空护林最早、发展最完善、开展项目最多的林区,现每年春秋火险季节投入航护飞机,开展空中巡逻、火场侦察、空投火报、抛撒传单、空投空运、火场急救、火场服务、伞降灭火、机降灭火、索降灭火、吊桶灭火、机腹水箱灭火、化学机群灭火、投弹灭火等10多项防扑火业务,特别是直接扑火项目的开展更是充分发挥了空中优势。

西南航空护林总站从1985年恢复至今,已先后建成百色、思茅、成都、西昌、保山、丽江六个航空护林站和道孚直升机起降场。六个航护站先后使用民航和部队Y5、Y12、M8、贝尔212、直9、黑鹰、M171等十余种机型,在航空直接灭火方面已经积累了一定的经验。

据有关部门统计,如果我国发生类似加拿大艾伯塔省这样的森林大火,全国可调动的能用于航空灭火的航空器只有30多架。鲜明的数字对比显示了我国森林航空消防与国际先进水平的巨大差距。当前,航空灭火已经成为国际森林防火的发展趋势,也是衡量一个国家森林防火水平的重要标志。世界发达国家都将大型消防飞机作为“有备无患”的战略储备,如美国将大型军用运输机改装为灭火飞机,以及B747飞机改装成超级灭火飞机,日本也有意将US-2飞机改装为灭火飞机,都显示了大型航空灭火装备在森林火灾中的威力。我国研制的AG600飞机灭火效能大于Be-200飞机,是我国现役灭火飞机中的大型飞机,将填补我国缺少大型灭火飞机的空白。

我国的森林研究学者根据森林燃烧环理论,结合植物区划和年降水量分布等,将我国森林划分为3个火险等级和8个火险区,我国东北和西南各有一个一级重点火险区,和各有一个二级火险区,根据不完全统计,这四个区的火灾次数占到全国火灾总次数的90%以上。在东北林区,加格达奇和根河这两个护林站是大兴安岭林区的主要防护力量,两机场相距大约200km,覆盖林区的范围达到了近400km,应在两机场配置数量较多的大型灭火飞机,便于发生重大森林火灾时迅速组成灭火机群。海拉尔在大兴安岭林区边缘,附近水源也较丰富,故在海拉尔也配置一定数量大型灭火飞机,即可满足高火险时段的灭火要求。西南林区每年的火灾次数占全国森林火灾发生总次数的80%以上,发生重大火灾的次数多集中区域面积为35.6×104km2,此区域内有4个机场(迪庆、西昌、思茅、巫家坝)满足大型飞机起降条件,机场覆盖范围为180km,水源距离火场大约在40km。建议在这4个机场配置大型灭火飞机,一旦发生重大火灾,快速集结到火场附近的机场,组成灭火机群,向火场进行投水灭火作业。

就目前来看,加快推进森林航空消防事业发展已经成为补足我国森林防火“短板”的当务之急,建议国家继续加大规模投入,大力增加森林航空消防飞机数量,尤其是在购置一定规模的超大型灭火飞机基础上适当装备一批中型灭火飞机,打造一定的规模数量来改善当前的不利局面。同时,还应加强航空护林通用机场和取水场地等基础及保障设施的建设,充分发挥航空护林的巨大优势,才能做到未雨绸缪。