浅析消防救援直升机水炮系统
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[摘 要]每年全世界都有不计其数的人因为高楼失火而丧生，摩天大楼内部只装有简单的设备用以对抗火灾，而这只是解决消防问题手段的一小部分，地面消防支援也是非常有限的。直升机消防水炮是解决高楼消防的一种新的途径，在国外也尚属全新的理念，但这却是很多人对直升机是否可以用于高楼消防的大胆设想成为了现实。为高层建筑消防灭火而专门设计的直升机安装水/泡沫输送系统。该系统通过超出旋翼片长度的喷射杆进行水流及泡沫的输送，从而达到灭火的目的。
[关键词]301水箱系统;501水炮系统;泡沫灭火
H425是哈尔滨飞机工业集团适应国内和国际两个市场以直-9直升机为基础，自主研制开发的新一代具有国际水准的多用途直升机，最大起飞重量4250公斤，航程800公里。H425直升机配置法国透博梅卡公司生产的阿赫耶2C涡轴发动机，使H425型直升机拥有较强的单发飞行能力，整机的高温高原性能优越，不仅确保其胜任客货运输、农林作业、搜索救援、旅游观光、公务飞行、城市消防、警务执法、缉私缉毒、航空摄影、摄像等一般用途，还特别适合地面基础设施差、地形复杂、地势险峻、环境恶劣的西部地区的使用，可应变各种恶劣气候和地势，灵活起降，性能强劲，安全可靠，H425型直升机的各项指标达到甚至超过了国际上同类直升机水平。
1.1 H425型消防救援直升机主要几何数据
主旋翼直径：12.00m、总长度（旋翼旋转）： 13.719m、桨毂顶部离地高度： 3.49m、机身底部离地高度：0.40m、机身长度：12.04m、机身宽度：2.03m、水平安定面宽：3.21m、主轮距：1.90m纵向轮距：3.64m。
1.2 飞行性能
以H425型多用途直升机为平台的H425消防救援直升机具有一机多用、快速任务转换的能力。加装的消防水箱系统可以单独使用，通过喷洒水或者其他消防溶剂执行灭火任务。悬停吸水泵可以在45秒内充满水箱。泡沫消防炮系统通过喷射消防溶剂，在直升机悬停状态下执行高层建筑的灭火任务，其灭火炮最大有效射程为34米，可以迅速灭火或者抑制火势继续蔓延。H425消防救援直升机使用的是美国simplex公司生产的Simplex/One Seven 泡沫消防炮系统，该泡沫消防炮系统由301水箱和501水炮两大模块系统组成。
2 301水箱系统
H425消防救援直升机挂载的301水箱系统可以单独使用，用于露天式的火源灭火，例如草原火、森林火灾等。
2.1 301水箱系统性能特点
301水箱主要由水箱箱体，悬停补给泵两大部分组成。悬停吸水泵可以在45秒内吸水充满水箱，泡沫填充部分在水箱的左侧，一共有两个泡沫袋。可根据驾驶舱显示器盒来选择泡沫的填充比例以及实现水箱放水舱门的选择控制。在直升机达到安全高度，机组人员工作允许的情况下，按下控制盒上的水箱泡沫混合按钮，保持约0.5～1秒，确认泡沫混合回路开关已经开始工作;在泡沫混合过程中指示灯应该发绿色光。
301灭火设备主要控制端组成部分如下：
（RCS）远程开关机、 （CDB）驾驶舱显示器盒、 （CCB） 飞行员循环控制盒、 （RDB）远程显示器盒用来显示水箱中的水量
在驾驶舱显示器盒进行适当的选择后，所有的系统功能都是通过飞行员循环控制盒的开关来进行操作控制
2.1.1 直升机灭火水箱的优点
（1）培训及操作使用非常简单，安装好后便于立即投入使用
（2）更加精确的用水或泡沫扑灭大火
（3）ONE SEVEN新型灭火方案，比普通泡沫灭火效率更高
（4）为消防灭火而改良的空投模式
（5）灭火速度更加快捷
（6）当飞机飞过人群及建筑上空时更加安全
2.1.2 何为ONE SEVEN
ONE SEVEN产生一个相对较薄但是非常匀质的泡沫覆盖层，这个覆盖层是由体积小且泡沫壁相对较薄的多面体泡沫单元组成，一滴水能够产生七滴泡沫。
（1）One Seven 使用的水量比其他同类型的灭火系统减少七成，水量流失非常少
（2）功效 ： 灭火的速度是传统灭火系统的2到5倍
（3）横向远距离的泡沫的喷洒射程（1000米胶管），以及200米以上高度的泡沫喷洒射程。
由于One Seven 的附着性这一特点： 灭火过程中水的流失少于 20%，高效防火，有限的水流失。由于泡沫的超轻重量 ，当直升机和消防车连接起来进行灭火的时候，泡沫可以用泵抽吸到250米高度。
2.1.3 301水箱重量及容量
水箱重量：130.2kg、悬停补给泵重量：33.1 kg、水容量：900 liter、泡沫容量：83.3 liter、悬停补给泵率：1060 liter / min 。
2.2 301水箱系统的使用限制
仅挂载灭火水箱的速度限制： 140海里/小时、悬停补给泵速度上限： 120 海里/小时、最大自转速率 ： 90海里/小时、最大侧向及后退飞行时：17海里/小时、最大洒水速度：120 海里/小时。
2.3 301水箱的使用特点
必要时水箱通过使用悬停泵弯头可以在地面进行水源补给，紧急情况下可以紧急丢弃水箱中的水，通过向前移动在转杆上的水箱门开关来达到安全装置的断开力，水箱门持续最小10秒钟的敞开。如果水箱门开启失败，关闭驾驶舱显示器盒“Master” 开关。
3 501水炮系统
为高层建筑消防灭火而专门设计的直升机安装水/泡沫输送系统。该系统通过超出旋翼片长度的喷射杆进行水流及泡沫的输送，从而达到灭火的目的。抽/吸水是由置于直升机外部汽油发动机进行的，该系统即为501水炮系统。
3.1 501水炮系统主体结构
501型消防炮包含：
（1）主横梁：通过地板上的座椅窝安装在机舱里的主承力结构。主横梁提供了安装501消防炮其他组件的接口，保存飞行员和消防炮操作员的激光测距设备输出端。
（2）炮塔：在直升机的右侧安装在主横梁上的机械结构系统。在上边可以看到，包含有炮管座，操作员控制系统，红外相机显示器和炮管调整控制系统。
（3）炮管：消防炮系统的管状部分组件，它包括喷管和喷嘴两部分。炮管属于炮塔的一个组成部分。
（4）动力单元：在直升机的左侧安装在主横梁上的装置。在上边可以看到，包含有系统的马达和泵。
（5）座椅装置：安装在主横梁上靠近炮塔的位置，它是一个铝合金结构，供操作员使用。
（6）前视红外成像系统：包括红外线相机和显示器。该装置可在火焰烟雾浓烈的时候，准确发现起火点。
（7）激光距离测量装置包括两部分;一部分用行员，测量直升机旋翼与障碍物的距离;另一部分用于消防炮操作员，测量炮管喷嘴与喷射目标的距离。
3.2 501水炮系统水炮操纵控制面板
水炮手的操纵面板主要有7大部分组成
（1）喷射杆喷射键
（2）前视红外线以及测距显示器主开关
（3）前视红外线显示器
（4）喷射杆俯仰控制键
（5）测距显示器
（6）紧急电源停止开关
（7）喷射杆牵引绳紧急释放栓
3.3 501水炮系统测距装置的操作
（1）当使用的时候，系统将会预先设置好标准点，然后以米或英尺为单位来显示距离，测距装置读数显示。
（2）如果测得的距离在预先调整好的公差带以下（太近），那么向下的箭头就会变亮，来暗示驾驶员更远一些。
（3）如果测得的距离在事先调整好的公差带以上（太远），那么向上的箭头就会变亮，来暗示驾驶员更近一些。
（4）在运载飞行过程中，假如直升机距离目标的距离超出了设备的探测范围，系统将会显示“out of range”，一旦目标回到正常范围之内就会重新正常显示。
3.4 501水炮系统红外热成像设备显示器
一旦供电，消防炮红外热成像设备显示器会打开并且自动的连接影像机。通过显示器侧边的按钮可以进入菜单选择想要的功能。
前视红外系统将热的目标显示为白色，或者是较亮的灰色图形。将冷的目标显示为黑色，或者是较暗的灰色图形。对于红外热成像系统来说，一旦它被启动，在飞行的过程中不用控制它，它会连续输出红外影像。炮杆的喷嘴朝向显示最亮的白色区域喷射。
4 总结
H425型消防救援直升机的研制成功，在国内国际消防领域都具有十分重要的意义。普通的灭火设备只能用于低空，而对高层和超高层鞭长莫及。随着高层建筑的崛起，高空消防也随之成为新的课题。为此，哈飞在H425平台上研制成功这一新机型，将具有广泛的市场前景。2009年11月18日下午，中国航空工业集团公司和天津市人民政府在天津滨海新区，共同举办直升机应急救援演练活动。这次演练是国内规模最大的一次专业航空应急救援演练，共有5架直升机参加，H425型消防救援直升机在其中担当了十分重要的角色，充分展示了H425型消防救援直升机的优良性能，也为打开国内外市场奠定了坚实的基础。在不远的将来，H425型消防救援直升机必定会在国内外高层建筑消防领域展现其不可替代的作用。
参考文献：
[1]《301水箱系统使用维护说明》.
[2]《501水炮系统使用维护说明》.
[3]《消防救援直升机消防设备检查技术 条件》.
[4]《消防救援直升机消防设备系统操作 说明》.
[5]《消防水炮操作手册》.