低空经济赋新能，领航森林灭火新时代

　　摘要：

　　本报告详细介绍了吨级灭火弹这一创新性森林灭火装备。该灭火弹针对传统直升机吊桶灭火方式的痛点问题研发，具有完全自主知识产权。通过阐述其研发背景、产品特性、工作原理、应用流程、试验成果和实际应用效果，展现了其在森林火灾防治领域的显著优势和重要意义，有望成为森林灭火的新有效方式。

　　一、引言

　　森林火灾严重威胁生态环境、人类生命财产安全和社会经济发展。在我国，森林火灾频繁发生，如从2010年至2022年期间，每年森林火灾发生总次数基本都在2000次以上。2019年3月30日四川省凉山州木里县发生的特大森林火灾，更是造成了27名森林消防指战员和3名地方扑火人员的牺牲，令人痛心疾首。传统的森林火灾防治手段中，直升机吊桶灭火方式较为常用，但存在诸多难以克服的问题。在此背景下，吨级灭火弹应运而生，为森林火灾防治带来了新的希望。

　　二、研发背景

　　(一)森林火灾现状及危害

　　森林火灾不仅会烧毁大片森林植被，破坏生态平衡，导致水土流失、生物多样性减少等问题，还会威胁周边居民的生命和财产安全。其突发性强、破坏性大，给森林资源保护和社会稳定带来巨大挑战。

　　(二)传统直升机吊桶灭火方式的痛点

　　1.依赖水源地：直升机吊桶灭火严重依赖水源地，尤其是在冬季，湖面结冰等情况会使这种灭火方式无法作业，极大地限制了其在特定季节和环境下的使用。

　　2.播撒扩散问题：吊桶释放灭火剂后，水在空中无效扩散严重，有效播撒面积小，难以精准覆盖火源，降低了灭火效率。

　　3.取水危险性高：直升机长时间悬停于水面取水，对驾驶员飞行技能要求极高，稍有不慎就可能引发危险，如坠机等事故，对机组人员生命安全构成严重威胁。

　　三、吨级灭火弹的产品特性

　　(一)创新性设计

　　1.柔性囊体方案

　　吨级灭火弹采用柔性囊体设计，这种设计具有独特优势。弹体可折叠存放，在平时未使用时，能够极大地节省储存空间，方便进行大规模的储存和管理。

　　当需要进行灭火作业时，又可以快速展开并通过消防车加注灭火剂。加注后弹体自然直立，不会发生倾倒，便于直升机吊载，为快速响应火灾提供了便利条件。

　　2.内部结构组成

　　其内部结构包括柔性囊体、绳带、紧固器、控制器、堵盖、灭火剂和气体发生器等部件。

　　这些部件协同工作，确保灭火弹在储存、运输和使用过程中的稳定性和可靠性。例如，绳带和紧固器用于保证弹体在挂载和运输过程中的安全，控制器则对气体发生器的工作进行精确控制，确保在合适的时机引发弹体爆破释放灭火剂。

　　(二)通用性强

　　1.适配多种直升机

　　吨级灭火弹已经成功完成了3型直升机(直-8、米-171 和卡-32)的吊载投放试验，这表明其具有良好的通用性。无论是国产的直 -8直升机，还是常用的米-171直升机以及卡-32直升机，都能够稳定地挂载和投放吨级灭火弹。这种通用性使得在不同地区、不同直升机装备条件下，吨级灭火弹都能够发挥其灭火作用，为森林火灾防治提供了更广泛的选择。

　　2.不同环境适应性

　　由于不依赖水源地，吨级灭火弹避免了传统直升机吊桶灭火受水源限制的问题，尤其适用于冬季湖面结冰等恶劣环境条件下的森林火灾扑救。在复杂地形和偏远地区，只要有直升机能够到达，就可以使用吨级灭火弹进行灭火作业，大大提高了森林火灾扑救的灵活性和适应性。

　　(三)灭火效能高

　　1.精准打击火源

　　采用大型直升机作为运载工具，吨级灭火弹能够快速到达火源位置，实现对火源的精准打击。与传统吊桶洒水方式相比，其可以在离地距离5-10米处播散灭火剂，这样的高度能够最大程度地减小灭火剂的无效扩散，确保灭火剂能够集中覆盖火源区域，提高灭火效果。

　　2.大面积覆盖

　　弹体爆破原理基于气泡脉动效应，气体发生器工作时产生大量高压气体，使弹体内部产生气泡脉动现象，短时间内产生极大内部压强致使弹体破裂释放灭火剂。这种独特的爆破方式使得灭火剂能够高效弥散，实现大面积覆盖火点，快速有效地抑制火势蔓延，提高灭火效率。

　　四、工作原理及使用流程

　　(一)工作原理

　　1.气泡脉动效应

　　气泡脉动效应是吨级灭火弹的核心工作原理。当气体发生器在弹体内部作动前，其周围填满灭火剂。作动时，瞬间产生大量高压气体，在静水压力作用下，气泡产生胀缩运动，形成气泡脉动现象。

　　这种效应使得弹体内部压强在短时间内急剧增大，最终导致弹体结构破裂，将灭火剂释放出去。通过仿真分析和试验验证，理论计算与实际试验结果基本一致，证明了该工作原理的可靠性和有效性。

　　2.与传统灭火方式对比优势

　　相较于传统直升机吊桶洒水方式，基于气泡脉动效应的吨级灭火弹爆破释放灭火剂更加集中、高效。传统方式下，水在空中扩散范围难以控制，大量水在非火源区域散落，浪费了灭火资源且降低了灭火效率。而吨级灭火弹能够将灭火剂精准地投放到火源区域，实现高效灭火。

　　(二)使用流程

　　1.地面准备阶段

　　储存与运输：吨级灭火弹平时可折叠存放，便于在消防仓库等场所进行大规模储存。在运输过程中，其折叠状态也方便搬运和装载到运输车辆上，可快速运往火灾现场附近。

　　地面灌注：当火灾发生时，地面人员利用消防车快速向灭火弹内加注灭火剂。此时，弹体的柔性囊体设计优势凸显，注满灭火剂后自然直立，无需额外支撑设备，随时准备被直升机吊载。

　　地面灌注吨级灭火弹

　　2.直升机挂载与起飞

　　挂载操作：灭火弹的挂载非常简便，只需将其吊绳人工挂载于直升机的吊钩上。这种简单的挂载方式避免了直升机长时间悬停，大大提高了直升机作业的安全性，减少了因长时间悬停可能引发的风险。挂载安装结束后，直升机迅速起飞，凭借其快速机动的特点，快速到达火场附近，为及时扑灭火灾争取时间。

　　3.投放灭火阶段

　　精准投放：直升机到达火场合适位置后，释放吨级灭火弹。灭火弹被释放后可实现定高爆破，在离地5 - 10米的最优高度爆破，确保灭火剂能够精准覆盖火源。

　　灭火效果监测与评估：在灭火弹投放后，通过地面人员观察、空中直升机侦察以及相关监测设备等多种手段，对灭火效果进行实时监测和评估。根据火势变化情况，及时调整灭火策略，如是否需要再次投放灭火弹等。

　　五、实际应用效果

　　(一)北京冬奥会安保任务

　　吨级灭火弹在2022年北京冬奥会张家口地区的森林安保工作中发挥了重要作用(见图)。在冬奥会期间，该地区的森林安全至关重要，吨级灭火弹凭借其快速响应、精准灭火的优势，为冬奥会的顺利举办提供了有力的森林火灾防护保障。

　　吨级灭火弹助力北京冬奥会

　　(二)未来应用前景展望

　　基于其在试验和实际应用中的出色表现，吨级灭火弹在未来森林火灾防治领域具有广阔的应用前景。随着技术的不断改进和完善，其灭火效能有望进一步提高，成本可能进一步降低，从而在更多地区、更大规模的森林火灾扑救中发挥关键作用。例如，可以在全国森林覆盖率较高、火灾风险较大的地区进行推广应用，与现有的森林灭火体系相结合，形成更加高效、全面的森林火灾防控网络。

　　六、结论

　　吨级灭火弹作为一种创新性的森林灭火装备，成功解决了传统直升机吊桶灭火方式的诸多痛点问题。其独特的设计、先进的工作原理、简便的使用流程以及在试验和实际应用中展现出的卓越性能，使其成为森林火灾防治领域的一项重要创新成果。在未来，随着技术的不断发展和应用经验的积累，吨级灭火弹有望在森林火灾防治中发挥更大的作用，为保护森林资源、维护生态平衡和保障社会安全做出更大贡献。我们相信，这一创新产品将推动森林火灾防治技术的不断进步，开创森林灭火的新局面