航空应急救援装备-航空消防高压水炮

　　1、总体介绍

　　悬崖火、高山火等作为森林草原火灾扑救的难点问题，在扑救中常常面临扑火队员上不去，火灾处置难度大、持续时间长、危险系数高，给整个扑火进程带来较大的影响。城市高楼消防也是世界性难题，通过机载水炮解决同样高效、精准。

　　直升机灭火是当前森林火灾扑救的主流方式之一，能够有效地克服地面扑救手段受到地形、交通等诸多限制，迅速到达火灾现场，实施灭火和救援行动，最大限度地减少火灾造成的损失。消防救援直升机通常搭载水箱、水炮、灭火吊桶等装置设备进行灭火救援。其中，消防水炮主要通过发电机、离心泵、外置水箱等机构，将灭火水和灭火溶剂通过喷射方式直接到达火源部位进行灭火或控制火势，灭火时飞行员可根据火源位置，操纵炮身进行灭火，不需要调整直升机角度，安全性、操控性和灵活性都得到了增强。美欧澳日等发达国家的消防救援直升机目前已经发展得较为完善。美国西科斯基公司研制的S-64(Skycrane)“空中吊车”大型起重直升机，于1964年开始投产使用，驾驶舱后部使用了可卸吊舱，具有较强的悬吊和装载能力，多用于携带装有灭火剂的吊桶扑救森林火灾。俄罗斯卡莫夫设计局设计制造的卡-32消防直升机是全世界投入使用最多的机型之一，该机型搭载了有效射程为50m的消防水炮。日本以S-64机型直升机为平台进行改良，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。目前我国消防直升机应用还处于起步成长阶段。航空工业集团自主研制的AC313城市消防型直升机搭载美国Simplex公司生产的水箱和水炮系统，最大载水量可达4t，射程40m，并在2017年天津直升机博览会上完成了首飞。哈尔滨飞机工业集团研制的H425型消防救援直升机可在45s内通过悬停吸水泵充满水箱，水炮有效射程34m，但两款机型由于种种技术问题和安全适航性问题，都尚未正式批量生产和交付消防部门配备使用。

　　本案例旨在打破国外同类型产品的技术垄断，解决悬崖、陡坡等复杂地形山火和城市高楼消防的卡脖子难题，开发出适用于直升机机载、可持续作业和满足适航要求的航空消防高压水炮。翔为通航研制生产的高压水炮，属于国内首创，水箱箱体采用碳纤维复合材料轻量化设计，动力喷射结构创造性地开发出油动航空水泵，避开直接取直升机机载电源功率受限的影响，控制系统采用智能电喷系统，大大提升了启动稳定性和工作可靠性。目前水平喷射射程可达35米以上，满载应急排放时间可以控制在6秒以内，针对特定地形和高楼灭火点对点喷射效果尤为显著，取得了中国民用航空局的STC和PMA适航认证，得到了国家应急管理部、森防指等单位的高度认可。其主要的参数有：

　　1.1采用碳纤维复合材料，轻量化设计，水箱箱体重量≤ 70KG;

　　1.2最大装载1000KG;

　　1.3喷射流量约320L/min;

　　1.4水平喷射距离 ≥ 35M;

　　1.5满载应急排放时间 ≤ 6S;

　　1.6悬崖、陡坡、高楼等复杂场景的灭火效果尤为显著;

　　1.7已取得中国民航局STC认证和PMA批准。

　　2、主要做法

　　2.1整套系统采取直升机机腹自带的四组钩环组件固定悬挂碳纤维复合材料水箱。整个系统可设计为地面补水和野外自动抽水两种补水方式。

　　2.2系统避开直升机机载电源功率受限影响飞行安全，直升机取电获取高压水炮动力无法满足有效喷射距离现状况，采用外挂燃油动力，提升水平喷射距离。

　　2.3本案例航空消防高压水炮系统的应急排放门，采用气动控制原理，避免了电控和液压控制的弊端。

　　2.4本空气压缩机采取特殊设计方式取消了电磁阀控制设备的开关，改用气动控制，消除了压缩机在工作时对飞机产生的电磁干扰，提升产品稳定性。

　　2.5本系统将采用自主研发防风干扰喷射高压枪，远程多方式启动和机械操控控制等多个自主知识产权的新技术成果。

　　3、取得成效

　　3.1第一代航空消防高压水炮

　　2018年，翔为通航的第一代航空消防高压水炮已经成型，并投入实战。我们根据H125机型的负载能力，量身设计了铝合金水箱，最大装水量为700公斤。喷射射程可达26~ 30米，可使飞行员在飞机远离火点的前提下射水灭火。

　　这是翔为第一代航空消防高压水炮的实战演练状况，取得良好的战绩，并得到应急管理和消防单位的好评。

　　3.2第二代航空消防高压水炮

　　经过不断的技术改进和实战检验，翔为通航于2022年推出第二代航空消防高压水炮。

　　本轮改进，仍然是按照H125的性能和机身外挂尺寸和特点来设计，因此，重点是改善动力喷射性能和水箱功能模块，但水箱的容量达到800公斤。

　　这是第二代航空消防高压水炮的飞行照。经过改进后，水箱更加美观流畅，性能更加优异，喷射射程有所增加，达到28 ~ 32米，射水流量也有所增加。

　　该机型已在投入湖南、湖北、贵州、江西等多地的灭火实战，获得当地应急管理、消防单位的广泛好评及群众点赞。

　　3.3第二代航空消防高压水炮适航

　　在翔为通航走上适航标准化的轨道上，我们对航空消防高压水炮进行适航适应性的改造和提升。为使装备研发生产走向正规化、标准化的轨道上，翔为通航领导层决定，启动适航申请和认证工作，将所有装备逐步纳入适航的规范轨道。

　　重点是对工作程序、工艺规范、采购程序、检验程序、装备程序和工艺、检测程序和工艺等，进行全面的规范化改进。

　　2021年，翔为通航启动航空消防高压水炮的适航认证工作。

　　2022年，翔为通航布质量手册，并陆续发布程序文件：

　　1、设计资料控制程序;

　　2、文件控制程序;

　　3、生产过程控制程序;

　　4、人员能力和资格管理程序;

　　5、供应商控制程序。

　　2023年，完成第二代航空消防高压水炮的适航认证工作：

　　最终，在2023年，通过了适航PMA批准和STC认证。

　　3.4装备应用成效

　　2022年，第二代高压水炮在湖南、湖北、广东、广西等地的灭火实战中大放异彩

　　4、经济与社会效益

　　据不完全统计，目前中国国籍登记证在册的通用航空器大致在3000架左右，其中H125机型在国内的保有量为120架左右，是我们本项目存在的直接潜在市场;同级别外载荷能力的机型如BELL407/429, AW119/139和航空工业昌飞AC311A等机型的数量在500架左右，我们的高压水炮经过技术改装后可以将以上的机型武装成消防直升机。所以初步统计，对于外载荷1T这个级别，国内市场需求预计在4-5亿区间。我们有信心攻克各项技术难关，占据90%以上市场份额，在未来3-5年时间，形成5亿以上的销售规模，实现将近1.2亿元的利润。

　　社会效益：

　　1)在悬崖陡坡复杂地形山火和城市超高层建筑火灾救援中，提供一种全新的、高科技、高效率的精准喷射灭火救援模式，是传统救援手段无法做到的;

　　2)可在较大程度上提高我国航空消防救援队伍灭火作战效能，根据近几年翔为通航参加灭火实战，地方消防救援队伍初步评估，该项目可使中国航空消防灭火能力提升5倍以上，同时在实战救援中可用高压水炮携带灭火剂喷洒隔离带，为地面救援人员开辟一条生命通道，并可有效保障地面救援人员人身安全;

　　3)填补了国内直升机航空应急救援实战的空白，解决“卡脖子”难题，开启国内消防直升机和消防固定翼飞机“双轮”驱动救援新模式，关键时刻为国家和人民的生命财产挽回巨大损失。