杯水车薪的薪什么意思 消防飞机灭火利器还是杯水车薪?

2019年3月,我国四川、山西等地发生了多起规模较大的森林火灾,对人民生命财产构成了严重威胁。

在我国960万平方公里的国土上,森林面积达208万平方公里,覆盖率约22%。由于各地自然条件差异大,森林植物和森林类型极为丰富。但在拥有丰富森林资源的同时,我国也面临着十分严峻的森林消防形势。而针对森林消防,使用航空器进行巡视、灭火、救援是重要的力量之一。

在经历了四川汶川地震“直升机荒”后10年,通用航空特别是通用直升机实现了较快发展。但与地震救援这种偶发式、大规模、大密度的自然灾害救援任务相比,我国在森林消防任务所需要的通用航空力量和体系建设方面还处于起步阶段。

与我国近期发生的多起森林火灾相比,在全球范围内,近些年规模最大、影响范围最广、造成财产损失巨大的森林火灾,当属2017年第四季度发生在美国加利福尼亚州的多场山火。其中,当年12月发生的山火的过火总面积为1046平方公里,造成的直接损失超过30亿美元。此前10月发生的另一场山火更是造成超过100亿美元的经济损失,超过200人伤亡。

面对如此大规模的森林火灾,人们在分析火灾原因、投入灾后重建的同时,还在研究如何高效灭火、高效救援。在灭火、救援方面,目前最为高效的方式就是航空力量——尽管对于自然界熊熊燃烧的燎原烈火,任何人工力量都显得渺小。

在美国加利福尼亚州2017年第四季度发生的多场火灾中,美国投入了4架大型固定翼灭火飞机,执飞了数十架次,向火场喷洒了上百万升化学灭火剂。在这段时间的山火救援行动中,全球超级灭火飞机服务公司的一架最新改装的波音747-400灭火飞机首次投入实战。

这虽然不是波音747系列灭火飞机的首次实战——长青航空公司(ever?green)已将波音747-200改装成灭火飞机并投入使用,但它的出现再次让人们在自然的杀戮前看到了希望。

灭火飞机“巨无霸”

波音747系列灭火飞机的缘起,可以追溯到2002年发生在美国的多场森林大火。那年,美国发生了两起严重的航空事故,一架由C-130运输机改装的和另一架由PB4Y-2轰炸机改装的灭火飞机分别在两次灭火任务中坠毁。对此,美国内政部征求能取代这些以老旧退役军用飞机改装而成的灭火飞机的现代化方案。长青航空开始了超级灭火飞机的研发,并计划将旗下的波音747货机改装成顶级的灭火利器。

在波音公司的协助下,长青航空投入了5亿美元的研发费用,经过超过2万小时的改装,一架诞生于1971年的波音747-200货机在2004年2月19日实现了其作为灭火飞机的首飞。但FAA直到2008年11月才正式核发在其机上加装水箱和相关加强结构、辅助装置的认证文件,4年的等待让长青公司在该项目上损失不小。

2009年7月,这架波音747超级灭火飞机终于在西班牙昆卡地区的一场森林大火中投入实战。同年8月31日,美国洛杉矶当局发出的求救信息使这架波音747第一次在美国本土出动,参与了橡谷大火的扑救工作,当天上午和晚上各投洒了超过2万加仑(约合7.6万升)阻燃剂,每次投洒的长度达5公里。

2010年12月5日,波音747超级灭火飞机首度在中东地区出动,参与了以色列卡梅尔山区(MountCarmel)森林大火的扑救工作。而在2011年6月9日美国亚利桑那州熊坑大火(WallowFire)的现场,也可以见到波音747超级灭火飞机的身影。

第一架被改装成超级灭火飞机的N470EV在2011年回归原本的货机用途,被2号机、命名为“超级灭火机979号”、机身编号N479EV的波音747-100货机取代。长青航空原计划将4架波音747货机改装成超级灭火飞机,但该公司已于2013年底宣告破产,因此改装计划未全部实施,仅成功改装了其中的2架。

长青航空原本是以长期租赁的方式向阿特纳资本公司租用这些波音747货机的。长青航空破产后,阿特纳资本公司收回了这些飞机和机上消防设备,在2015年成立了一家专门经营航空消防业务的全球超级灭火飞机服务公司并将从老波音747灭火飞机上拆下的设备安装到了性能更佳的波音747-400上。这架飞机参与了去年美国加利福尼亚州森林火灾的扑救工作。

腹中水箱有乾坤

波音747系列灭火飞机一经问世就受到了社会各界的广泛关注。但灭火飞机与普通货机有什么区别?是不是在货舱里装上水箱,在机腹下面开个洞就可以了?

全球超级灭火飞机服务公司最新的波音747灭火飞机机腹内部加装了特殊水箱和增压系统,这些水箱可以根据需要加注超过7万升水或阻燃剂(下文统称为“消防液体”)。装在机腹中多个储存槽内的液体经过加压,由机腹后段加装的4个喷嘴投洒。

与其他灭火飞机依靠重力从改装的货舱门或弹舱门投洒液体不同,这架波音747的增压系统可以根据火势,选择以高压水柱的方式投洒液体,或减缓初速度,让液体像雨滴一样均匀缓慢地飘落下来。这套系统的另一个好处在于,它可以使消防液体根据火场的规模和特性按需、分段投洒。

加上波音747出色的留空能力,其在灭火时具有很好的任务弹性,这是竞争对手伊尔-76灭火飞机不具备的特点。安装了VAP-2型快速装卸水箱系统的民用版伊尔-76,能从机尾货舱门投洒约5万升消防液体,它是波音747超级灭火飞机诞生之前容量最大的灭火飞机。

与波音747和伊尔-76灭火飞机内置水箱不同的是,它们的另一个竞争对手——2006年推出的DC-10灭火飞机,它的水箱是加挂在机腹外部的,那个看上去体积并不大的水箱一次可以容纳4.5万升消防液体。

有了DC-10灭火飞机加挂在机腹外部的水箱体积作对比,环绕在你心头的一个疑惑可能就此解开了,灭火飞机的水箱并没有占满整个机腹。以波音747-400货机为例,其最大容积为946立方米,如果全部装水,水的总质量高达946吨,而波音747-400F的最大载货量也不过120吨左右,毕竟水的密度比较大。因此,一次装载70吨消防液体,对747飞机来说已经相当不错了。

为什么是70吨,而不是120吨这个最大载货量?除了水箱、增压系统的设备外,还需要考虑灭火飞机的飞行性能。在火场上空投洒阻燃剂时,波音747会保持260公里/小时的飞行速度,这比它的失速空速高出约30%。

巨大的体形使波音747没法像其他中小型螺旋桨灭火飞机那样以低于100米的高度进入火场,它的投洒高度一般为120米~240米,但能在短短几秒内一次性投洒超过70吨消防液体。这在人类制造的所有消防工具中是首屈一指的。

杯水车薪直升机

相比将波音747、伊尔-76、DC-10这类大型固定翼飞机改装成灭火飞机,直升机在消防领域的应用更加广泛,其中知名度最高的当属美国西科斯基的S-64“空中起重机”。S-64直升机的设计初衷主要是为了大型货物的起吊转运,但在镂空机腹内部加装的消防水箱,可以容纳8000升阻燃剂,注满水箱仅需45秒。

不过,与量产仅31架的S-64相比,应用较多的还是以贝尔-412等为代表的中型多用途直升机。为这类直升机配备的专用消防水箱,容积虽然仅有S-64直升机的1/3甚至更小,但它们在很多无法使用固定翼飞机的小型火灾现场依然发挥着不小的作用。

2017年5月,在四川省雅江县木绒乡突发的一场森林火灾中,来自重庆通航的贝尔-412直升机吊挂着2吨湖水,一次次往返水源地与火场之间,最终历经9天,将这场大火成功扑灭。

但对直升机来说,加装固定水箱或吊挂水桶,都是有明确的使用限制的。一般来说,具有加装水箱能力的直升机,都可以进行吊挂水桶作业。但区别在于,水箱的容量比水桶小,汲水速度稍慢,但飞行稳定性佳;而吊挂水桶对直升机空中机动、悬停的操纵要求较高,一旦吊桶剧烈晃动,容易使绳索牵动直升机飘摆,处理不好很容易发生严重事故。

以重庆通航的贝尔-412直升机为例,该机配备有标准水箱和吊挂水桶两套消防设备,可根据任务需求进行选择。

我国拥有广袤的森林,每年都会发生很多起森林火灾,仅靠民间的航空力量进行消防处置远远不够。相关部门已经将吊桶消防纳入了日常训练科目。但是,直升机吊装水桶的灭火能力到底有多强呢?一位米-26直升机的飞行员曾对我说,他长年驾驶米-26直升机飞行在中国的广袤林场上空,遇到的火情不计其数,仅有一次是依靠米-26直升机一桶一桶地浇水,把一座小山头的火彻底浇灭的。

除此之外,所有火情都需要地面消防力量的配合,消防车开不到的地方就用人肉搏,有条件的林场消防单位还装备有履带车,可大大提升消防效率。米-26直升机一次虽然可以吊洒1.5万升(15吨)水,但这些水对在森林中燃起的燎原烈火来说,有时候真的杯水车薪。

“不过,有总比没有强。”他最后补充说。

水上飞机的尴尬

2017年12月底,我国自主研发的AG600大型灭火/水陆两栖飞机成功首飞,为中国航空制造业弥补了一项空白。但包括日本US-2、俄罗斯别-200在内的众多水陆两栖飞机,到底适不适合灭火,特别是大型火灾,还需要进一步讨论。

俄罗斯别-200水陆两栖飞机最大起飞重量41吨,消防液体的最大装载容量1.2万升。AG600体积与设计起飞重量均比别-200大,其消防液体的最大容量在15吨上下,这一指标与米-26相当,大于很多中小型直升机,单次灭火效率高的优势毋庸置疑。

水陆两栖飞机也有劣势,其只能在平静海域或大型湖泊水面上起降。如果水源地距离火场较近,水陆两栖飞机就可以在沿岸海面上汲水往返火场。但是如果火场周边没有合适的水域,使用水陆两栖飞机就会显得尴尬。在我国东北的大小兴安岭林区,面积较大的水域是位于黑龙江省嫩江县以南的嫩江水库。

以此为圆心,以500公里为半径,可以覆盖一部分东北林区,基本在水陆两栖飞机的一小时航程之内,这算比较好的情况。而在多山的西南林区,就极少有适合大型水陆两栖飞机起降的水面。这种“多山多林少湖泊,多湖多水少森林”的情况限制了水上飞机的使用,有时候反倒不如使用多架大型灭火直升机更便利。

此外,用水还是用阻燃剂,也是个重要的问题。在美国加利福尼亚州森林火灾的新闻报道中,我们看到从波音747飞机上投洒的并不是白色的水,而是红色的阻燃剂。这种含氯、溴、磷、氮等大量阻燃元素的化学阻燃剂,可达到比水灭火高很多倍的效率。

而在西班牙昆卡首次投入实战的那架波音747灭火飞机使用的是水,而非阻燃剂,因此灭火效果相当有限。如果水上飞机无法在水上加注阻燃剂,使用陆地机场加注则使其意义大减,不如在普通飞机上加装消防水箱再加注阻燃剂来得高效。(《中国民航报》、中国民航网通讯员陈肖)