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森林滅火飛機
來源:互聯網

森林滅火飛機(英文名:Aerial firefighting)是指擔任森林大火等火災撲救職能的飛機。相對于傳統的地面滅火而言,飛機滅火具有三大優勢:可快速到達火場、更易于接近火場,以及更便于對火情的發展進行空中偵察和監測。

1915年8月,美國華盛頓州林務局首次使用固定翼飛機巡查森林火災。1924年,加拿大也開始使用固定翼飛機監視林火。20世紀50年代,第二次世界大戰結束后,為了給大批閑置的軍用飛機尋找出路,一些森林資源豐富的國家開始將這些退役的軍用飛機改裝成森林消防滅火飛機。此后,這項技術被世界許多國家推廣。然而,傳統的有人駕駛滅火飛機(如固定翼滅火飛機和直升機)在撲滅森林火災時效率有限。隨著專業消防無人機技術的飛速發展,人們開始探索利用無人機卓越的機動性、靈活性和安全性,采用無人機集群滅火的方式,以期迅速撲滅野火。1996年,以色列率先將無人機用于火情監測。2007年,美國航空航天局使用“伊哈納”(Ikhana)無人機來評估美國森林大火的嚴重程度及災害損失。

森林滅火飛機主要分為固定翼飛機、直升機和無人機三大類。固定翼滅火飛機常見的類型包括單引擎空中加油機(SEAT)、大型空中加油機(LAT)和超大型空中加油機(VLAT)。用于消防的直升機則通常分為1型、2型和3型。森林滅火飛機主要使用兩種滅火劑:一種是普通水,另一種是添加了阻燃劑的專用化學滅火劑。前者通常從火場附近的江河湖泊中汲取,儲存在飛機內置的消防水箱或外掛吊桶中,然后從空中直接噴灑到火場上,具有成本低、易于獲取和使用方便的優點;后者則采用預先調配好的專用化學藥劑,其噴灑方式與水相似,但由于其特殊的化學成分,滅火效果更佳,且飛機后續清理更方便,但成本相對較高。

歷史沿革

第一階段為有人機時代

森林滅火飛機的第一階段是有人機時代,即沒有使用無人機。這一階段始于1915年,至今已經歷100多年,其主要特征是,由于消防無人機尚未問世,因此采用的航空器是清一色的有人機,包括固定翼飛滅火機和直升機滅火兩大類。1915年8月美國華盛頓州林務局第一次使用固定翼飛機巡查森林火災(野火)。1924年加拿大開始使用固定翼飛滅火機監視林火。

1931年蘇聯組建了森林航空隊進行護林防火,并于1932~1935年間開展航空護林防火的試點工作。這個階段是航空護林的初期,森林航空消防工作主要是使用固定翼滅火飛機進行森林巡護、監視火情和及時報警。

20世紀50年代,第二次世界大戰結束后,為了給大批閑置的軍用飛機尋找出路,一些森林資源較豐富的國家開始將這些退役的軍用飛機改裝成森林消防滅火飛機。此后,這項技術被世界許多國家推廣,成為一股潮流。其中,傘降滅火是最先采取的航空滅火方法,隨后又發展出空中巡護、化學滅火、吊桶滅火、機降滅火、索降滅火、繩索滑降滅火、人工增雨等航空護林和滅火技術。

第二階段為無人機+有人機時代

因采用有人機如固定翼滅火飛機、直升機滅火飛機進行森林火災滅火效率不高。林火成災后,森林著火空間范圍極大,一般高度達到10~20m,火線沿前進方向長度可達50m,溫度達900℃以上。為保證飛機駕駛員安全,滅火時飛機只能在距火場上空較高的高度作業,這就導致灑水或液體滅火劑的噴撒高度較高,水或液體滅火劑在降落過程中受火場上空強熱上升氣流的影響,一部分水或液體滅火劑在降落至火場的過程中受熱蒸發或被吹散到火場以外的區域,致使真正作用于林火燃燒現場的水或液體滅火劑的量較少,浪費很大,所以滅火效率不高。

隨著專業消防無人機技術的高速發展,利用無人機優異的機動性、靈活性和安全性,采用消防無人機集群滅火方式,將野火消滅在萌芽狀態。1996年,以色列就將無人機用于火情監測。2007年美國森林大火肆虐時,美國航空航天局使用“伊哈納”(Ikhana)的無人機來評估大火的嚴重程度,以及災害的損失估算工作,這種無人機比全球鷹稍小一些,其翼展為20米,巡航高度可達1.2萬米。

主要類型

用于空中消防的滅火飛機有幾種類型,包括固定翼飛機、直升機和無人機。一些最常用的固定翼飛機包括單引擎空中加油機(SEAT)、大型空中加油機(LAT)和超大型空中加油機(VLAT)。用于消防目的的直升機包括1型、2型和3型直升機。

固定翼飛機

應用特點

固定翼滅火機多由戰略運輸機戰略轟炸機反潛機等改裝后配備裝載滅火劑或水的箱體等裝置,在火場上空拋撒水或滅火劑滅火,固定翼機飛行速度快、航程遠、載量大,可用于撲救森林火災和草原火災。

代表機型

滅火飛機747

滅火飛機747是一種以波音747寬體貨機改造而成的超大型滅火機,由美國長青國際航空(EvergreenInternationalAviation)改裝并運營。長青國際曾經將兩架不同的波音747改裝成超級滅火機,其中第一架改裝的是一架1971年出廠、原本由達美航空運營的波音747-273C貨機,于2009年啟用。747超級滅火機擁有高達20,000美制加侖(約76,000升)的消防水或阻燃劑容量。

JRM“火星”

JRM“火星”由馬丁公司于20世紀40年代研發,于1943年11月投入服役。“火星”全機長35.7米,翼展61米,機高15米,最大起飛重量74.8噸,最大航程7964千米。最多可搭載133名士兵或15噸貨物(包括7輛威利斯JEEP)。JRM“火星”有3架“火星”在服役期間因事故被毀,其余4架本計劃在退役后解體拆毀。但這些“火星”的命運在1959年迎來了轉機,一家名為福瑞斯特的加拿大公司收購,并轉為民用,主要用于執行航空消防任務。由于尺寸巨大,每架“火星”一次可搭載2.7萬升水用于消防任務,一次灑水可覆蓋1.6萬平米的區域。

鯤龍AG600

鯤龍AG600采用了單船身、懸臂上單翼和前三點可收放式起落架的布局形式。其機身長37米,翼展38.8米,機高12.1米,最大起飛重量可達53.5噸。飛機配備了4臺國產渦槳-6發動機,最大巡航速度為500公里/小時,最大航程為4500公里。

鯤龍AG600的設計充分考慮了其多用途性。其機身下半部分為船體,上部為常規飛機氣動布局,兩側機翼下還裝有浮筒,使其既能水上起飛,也能陸地起降。此外,該機型還具備20秒內汲水12噸的能力,單次投水救火面積可達4000余平方米。在水上救援方面,鯤龍AG600可在2米高海浪的復雜氣象條件下實施救援,一次可救護50名遇險人員。2025年5月,大型水陸兩棲滅火飛機AG600滿足中國民航局《生產批準和監督程序》要求,具備頒發生產許可證的條件。

直升機

應用特點

直升機是撲救森林火災時運送撲火隊員的重要交通工具,其速度快,機動靈活,抗風力強,具有垂直起降、空中懸停等特點,功能齊全、作業準確,比固定翼飛機更經濟。當飛機接到撲火命令后能在最短時間內將撲火隊員運送到火場附近,選擇火場附近安全的著陸點著陸,可減少撲火隊員的體力消耗,使其快速準確地投入撲火戰斗。隨著航空護林事業的發展,直升機在森林防火中的作用越來越明顯,空運撲火隊員、執行巡護、索降滅火、灑水滅火、急救等任務被視作快速撲滅火災的重要因素。滅火直升機一般在飛機下懸掛吊桶/吊囊裝水或化學滅火劑滅火。

代表機型

俄羅斯卡一32A11BC

俄羅斯卡一32A11BC消防直升機螺旋槳同軸布置,尾部無螺旋槳,機動性較強,自重6t,有效載重5t,載水掛籃可折疊,懸停取水時可將掛籃放入水中從籃底取水,水源體積較小時可采用PowerFill抽水系統經導管取水。

法國松鼠直升機

法國松鼠直升機機身下方安裝了一只扁平的長方形貯水器,左下方有一根吸水導管,可飛臨任何天然水面呈滯空狀態并將吸水管伸入水中,吸水量為0.7t/次。

美國s一64

美國s一64“空中吊車”直升機駕駛艙后部采用了能充分發揮裝載能力的可卸吊艙,機身中下部安裝9.5m,的水箱及內部安裝0.29m的輔助滅火劑箱,比例混合器能自動調整滅火液濃度,機體下部設置的吸管用45~60S時間即可吸滿水箱。

無人機

應用特點

無人機盤旋于空中,可以對受災區域進行實時監控追蹤,為應急管理局提供較為準確、實時的高清受災現場視頻。此外,將消防無人機進行系統化處理,在多次數據的分析下,對重點區域進行劃分,在日常生活中利用消防無人機對重點區域進行查看,這樣做可以有效節省時間和人力成本。同時,無人機可以突破環境限制,能及時發現飛行區域內發生的火災情況,因此可以針對火災高發區域增大無人機的飛行次數,以避免災難的發生。消防無人機在進行巡視的時候,可以上傳高清視頻到應急管理局,相關工作人員可以根據無人機反饋的視頻提取關鍵信息并查看現場情況,然后進行回錄、分析、記錄數據。因此,可以組織應急管理局人員參加會議,共同商討近期高頻率發生的火災區域內所存在的問題以及應對措施,通過分析每次救援活動中的數據,發現救援過程中的不足以及救援過程中的優點,從而改善救援質量,為后續的救援工作提供強有效的解決方案。利用消防無人機可以實時追蹤的特點,在發生火災的時候,應急管理局可以通過消防無人機掌握現場情況,并做出相應的決策以控制災情的惡化,進一步保障人員安全,防止火災蔓延。

代表機型

御2行業進階版

參考資料:

作業方式

滅火飛機主要采用兩種滅火劑,一種是普通水,另外一種是專用、含阻燃劑的化學滅火劑。前者是從火場附近的江河湖泊中取水,裝入航空器內置消防水箱或外掛吊桶,從空中向火場直接噴撒實施救火,該方法價格低廉,取用隨意,使用方便;后者則是利用事先調配好的專用化學藥劑,具體噴灑方法和灑水不過因為是專用化學藥劑,滅火效果更佳,飛機后續清理方便,但成本較高。

空中指揮

觀察人員可在空中參照火場附近明顯地標或利用GPS判讀火場位置全面偵查火場情況,掌握火場動態和發展趨勢,判斷火場風向和風速以及勾繪道路、水源、居民區等,確定林火類別、撲火人員和裝備情況以及機降位置和數量,制定機降方案、滅火計劃和布兵次序及實施布兵,調整兵力指揮滅火,及時向上級匯報情況,檢查驗收火場和組織撤離火場。

機降滅火

機降滅火是直升機在空中懸停將滅火人員、機具和裝備及時送到火場,調整和調動兵力、組織指揮滅火的一種方法,其特點是出動迅速快捷、機動靈活、安全可靠,能以最快的速度向火場運送兵力、減少撲救人員的體力消耗和保持戰斗力,是最理想的兵力調整和部署實施滅火的方法,對機降人員技術要求較低。機降滅火受氣溫、風速、火場能見度、地形、植被的影響較大,適用于交通不便、人煙稀少的偏遠林區,以及林火初發階段和小面積火場。機降場地面積至少20m~20m,地勢要平坦開闊,靜空條件好,順風時距火線至少700m,側風時距火線至少400m,逆風時距火線至少300m,各降落點間5h內能相互匯合為宜,1km為最佳距離,撲打高強度火和火頭時應縮短距離,配合吊桶滅火,遵循先火頭后火尾、先重點后一般的布兵順序,采取一點突破或多點突破以及分兵合圍的滅火戰術。

索降滅火

索降滅火是直升機空中懸停時利用索降器材將滅火人員和裝備送到地面的滅火方法,在交通條件差和無機化合物降場地的情況下采用這種方法可迅速接近火線滅火,不但機動性強,而且可以解決山高林密、地面障礙物使飛機無法著陸等問題,受地形影響小,對機降場地條件要求低,能夠加快撲火速度,提高撲火戰斗力;還可以用于撲救偏遠、無路、林密、無機降場地的火災,以及特殊地形和其他特殊條件下的突擊任務。索降安全平穩,但下降速度慢,每降下一個人,鋼索須收回后才能再次索降,每次耗時1min,滅火人員到達地面后需開設機降場地,為機降創造條件,再用機降方法快速運送更多的撲火隊員或調整火場兵力部署,對索降人員的要求高,必須經過嚴格的訓練。要求林窗面積至少10m~10m,以免索降人員擺動碰撞樹干、樹枝造成傷亡或損壞索降設備,坡度不能大于40。,嚴禁在懸崖峭壁上作業,選擇火場風向的上方或側方作業,最大風速不能超過8m/s,能見度不小于10km,氣溫不超過30℃,順風時距火線至少800m,側風時距火線至少500m,逆風時距火線至少400m。

航空化學滅火

航空化學滅火是利用直升機將化學滅火藥劑噴灑到火場,直接減弱或撲滅猛烈燃燒的火頭、火線,阻滯林火蔓延,與地面滅火相結合滅火效果非常理想,多用于撲救地勢平坦、快速蔓延且難撲滅火頭的草原火災或深山區的森林火災。滅火劑采用水以及含添加劑的水系滅火劑和干粉、氣溶膠固體滅火劑。水系滅火劑利用水的吸熱能力降低燃燒物質溫度,以及汽化時產生的大量水蒸氣降低氧含量,同時還可以浸濕木材,滅火效果良好。滅火劑可改變水的物理化學性質,提高滅火效果,俄羅斯研制的ACFI一500型空中滅火裝置、美國s一64“空中吊車”滅火直升機等使用的滅火彈就采用這種滅火劑。國內航空化學滅火的主要機型為Y一5和M一18,這兩種機型載量較小,速度慢,但低空性能好,機動靈活,載量分別為1t和1.5t,航速分別為160km/h和180km/h,便于山區噴灑滅火作業,飛行成本低。Y一5離火場50km距離時噴灑作業耗時40~50min/次,20km耗時20min/次,100km則耗時90mira/次,50km范圍內滅火效果比較突出。

吊桶滅火

吊桶滅火是利用直升機外掛特制的吊桶載水或化學藥劑直接噴灑火頭、火線,迅速撲滅火頭和切斷火線,或向地面設置的水箱注水,可撲滅飛火、火點、單株樹冠火以及各種強度的林火。吊桶滅火是最直接高效的滅火方式,不受交通、地形限制,噴灑準確,效率高,滅火徹底,能提高水和化學藥劑的利用率,經濟安全,機動性強,亦能單獨滅火或配合地面進行直接和間接滅火,且可為撲火人員提供生活用水,主要以灑水為主,比化學滅火成本低很多。吊桶滅火對水源條件要求低,深1m寬2m的河流、胡泊或池塘均可作為水源,要求取水深度范圍內沒有暗掛物、上空無高壓線且凈空條件良好。取水距離遠近直接影響取水桶數及灑水量,距離遠則取水桶數和灑水量少,難以形成連續灑水,長時間間斷灑水會使減弱的火勢復燃并擴大形成新的火線。吊水量1.6t、50m高度灑水會形成長度為100m、寬為10m的水帶。取水距離為5km、往返時間7min時滅火效果最佳,取水距離超過10km則基本失去作用。吊桶灑水高度影響單位面積的灑水量,灑水高度升高,灑水面積增加,單位面積灑水量則減小。對森林火災有顯著滅火效果的灑水量為2mrrdcm以上,吊水量5t、50m高度的平均灑水量為1.6mm/cmz。吊桶灑水的準確性直接關系到滅火效果,灑得準,滅火效率高,撲救速度快。沿火線灑水時水帶寬度在已燃與相鄰未燃部分為1:2是最理想的水帶分配比。

航空人工增雨

航空人工增雨是利用飛機在云層中播撒干冰、碘化銀硫化銅等催化劑以凝結冰核和吸濕加速雨滴形成,促使降水滅火的方法,主要用于撲救持續時間較長且不易撲打的森林火災。也可通過人工降雨降低林區的火險等級,達到預防森林火災的目的。但人工增雨受天氣條件限制,對積雨云的覆蓋面積和含水程度要求極嚴格,而且受氣團運動方向和速度的影響很大,不能隨時隨地應用,只能作為森林消防的輔助手段。美國、澳大利亞曾研究利用人工增雨來防止雷擊火。

繩索滑降滅火

繩索滑降滅火是撲火隊員使用隨身背帶的繩索裝置從懸停的直升機上白行滑降到火場進行滅火的方法,速度比索降快約l0倍,縮短了懸停時間,可有效地第42卷引爆使產生的細水霧達到預期的分布效果,探索滅火把撲火隊員、器材向火場輸送,贏得撲火時間,要求滑降裝備質量輕、體積小、維護方便、安全可靠。俄羅斯加拿大的這項技術已取得顯著成果,并廣泛應用。該滅火方法不需增設絞盤車、外掛鋼索等設備,裝備投資小,加工制作容易,能一機多用,但滑降人員要熟練掌握滑降技術。我國對該項技術的研究和應用還屬空白,研究開發適合我國繩索滑降技術勢在必行。

作業特點

飛機滅火具有三大優勢:可快速達到火場、更易于接近火場,以及更便于對火情的發展進行空中偵察和監測。

參考資料 >

..2025-04-17

消防使用哪些飛機?綜合指南 .pilotpassion.2025-04-17

森林航空消防的作用與發展歷程.騰訊網.2025-04-17

..2025-04-17

我國無人機在應急救援中的應用與發展 .oher.2025-04-17

美國改造軍用大型無人機監測颶風活動.中國氣象局.2025-04-17

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS .archive.2025-04-17

JRM“火星”:世界最大的水上飛機.科技世界網.2025-04-17

鯤龍AG600:中國航空工業的水中蛟龍與空中鯤鵬.科普中國網.2025-04-17

御 2 行業進階版 技術支持 .enterprise.2025-04-17

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