《城市与减灾》| 李乾炜：消防直升机在城市灭火救援中的发展与应用

本文选自《城市与减灾》2022年第2期，原文题目：消防直升机在城市灭火救援中的发展与应用，作者：李乾炜。

李乾炜，青岛市消防救援支队特勤大队干部，中国人民武装警察部队学院工程硕士。具有多年灭火救援经验，研究方向主要为建筑固定灭火设施、灭火泡沫和消防装备，发表《压缩空气泡沫灭火技术用于扑救油罐火灾优势分析》《压缩和液化气体泄漏应急处置技术研究》等多篇论文，曾因专业技术工作突出三次荣立个人三等功。

引言

随着经济发展，我国国内高层、超高层建筑数量与日俱增。据相关部门最新数据显示，中国目前拥有超过150m 的建筑2581 座，超过200m 的建筑861 座，300m 以上的建筑99 座， 超高层建筑数量位居全球第一。

建筑高度增长带来的消防安全问题也不容小觑，由于使用性质复杂、火灾荷载大且高层建筑发生火灾时受“烟囱效应”影响，火势蔓延速度极快，在无法使用消防电梯的情况下，消防救援人员只能携带装备器材徒步攀登到起火楼层，灭火救援和人员疏散的难度大大增加。

仅2021 年一年，全国共接报高层、超高层建筑火灾4057 起，死亡168 人。

高层、超高层建筑发生火灾时的灭火救援和人员疏散难，目前仍是消防救援领域需要研究解决的重点问题。

一、国内外消防直升机发展现状

自20 世纪中后期，随着航空飞机的广泛应用，航空技术被运用到防灭火工作中，相比于传统固定翼飞机，直升机由于具有垂直起降、转弯灵活、空中悬停等特有的性能和优势，迅速引起各国消防部门的重视。美国、俄罗斯、日本等国走在了前列，率先将消防直升机应用到城市消防救援任务当中。

（一）组织机构

1、美国

美国于1956 年颁布了《全国搜索救援计划》，1979 年成立了联邦紧急事务管理局（FEMA），代表国家层面组织调度、协调、指挥航空应急救援资源。另外美国还拥有一定数量的民间和企业化的救援组织力量，比如著名的民间非营利组织空中巡逻队（CAP）。

2、俄罗斯

俄罗斯于1994 年成立了具有军事性质的紧急情况部，在全国设有8 个区域指挥中心和直接管辖的包括航空救援队在内的8 支专业救援队伍，实行职业化、专业化、军事化的垂直管理体制。航空救援队在包括处置切尔诺贝利核泄漏等重大灾害事故中发挥了不可替代的作用。

3、日本

日本是一个自然灾害多发的国家， 具有一套完善的灾害应对体系。1966 年东京消防厅组建了第一支消防航空队，在东京利川市和东京江东航空中心设有两个消防航空基地，装配7 台消防直升机，主要担负着发生灾害时的医疗救助、空中灭火、情报搜集和转运伤者等任务，随后横滨、川崎、千叶、大阪、神户等市先后组建了各自的消防航空队。

日本还在36 个道、县设立民间飞行机构， 装备防灾直升机，自卫厅和自卫队还建立了烈度5 级以上地震出动参与应对机制。

4、我国

受民用直升机产业发展较慢的影响， 我国直升机在灭火救援领域的应用尚处于起步阶段，消防直升机在配备数量上远低于发达国家。

目前配备的消防直升机主要用于森林消防领域，参与城市火灾扑救和灾害救援直升机多依赖于警方和军方力量。

比如2014 年4 月，上海公安局警务航空队配备了我国首家城市消防救援直升机。2010 年“11·15”特大火灾中共有3 架警用直升机参与救援任务。

但由于警用直升机除灭火救援外，还用于空中巡逻、交通疏导、缉私禁毒等多种任务，无论从机种选型、装备配备还是人员培训上，都不能与国外专门用于城市灭火救援的专业航空消防队相提并论，作用发挥不是十分明显。

（二）选用机型及参数

2018 年4 月，应急管理部挂牌成立，整合了公安消防部队和武警森林部队的人员和职能，组建了国家综合性消防救援队伍，随着“全灾种、大应急”理念的提出，国家空勤救援队作为4 种综合性消防救援专业队伍类型之一，被列上建设议程，除计划在北京、上海、广州3 地组建国家级空勤救援大队之外，全国经济较为发达的城市比如青岛市，也购置了2 架消防直升机投入到灭火救援执勤任务中。

与一般直升机主要用于交通运输、信息勘察、医疗救助等功能相比， 消防直升机需要搭载水箱、水炮、灭火吊桶等装置设备，因而对起飞重量、搭载能力、动力等都有较为严格的要求。

1、美国

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，该机型装载两台 T-73-P-1 涡轮轴发动机，单台起飞功率 4500 轴马力，驾驶舱后部使用了可卸吊舱，具有较强的悬吊和装载能力，全机空重 8724kg，最大起飞重量 19050kg，多用于携带装有灭火剂的吊桶扑救森林火灾。

2、俄罗斯

俄罗斯一直致力于消防直升机的研究，目前已生产出了包括安萨特（Ansat）、卡 -32（Ka-32）、米 -17（Mi-17）、米 -26T（Mi-26T）在内的多款轻型、中型、重型单旋翼和共轴双旋翼消防直升机型，其中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。

该机型专为高层建筑灭火设计，搭载有效射程为 50m的消防水炮，喷射的高压水和灭火剂能够击碎一般建筑物玻璃进入室内，实现灭火的目的。

另外由于卡 -32 直升机取消了功率消耗较大的尾部螺旋桨，采用共轴双旋翼分布模式，飞机具有质量轻、功率大、稳定性强、机动性能好、爬升速度快等优点，方便悬停在江河湖泊上方取水，外部吊架可轻易吊升 5～15t 的消防用水频繁往来起火地点。

3、日本

日本以 S-64 机型直升机为平台进行改良，生产出了新型 S-64 灭火型直升机，是一种既可以用于森林灭火，又可以扑救城市高层建筑火灾和实现人员救援的多用途消防直升机。

该机型配备了一个容量为 9500L 的水箱和一个容量 290L 的辅助灭火剂储箱，机身下部设有取水吸管，理论吸水时间为 45～60s，灭火剂投放流量可在 4L/s 与 33L/s之间调节，当遇有强烈火灾时，可在 3s 内将全部灭火剂投放出来。

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。

4、法国

法 国 国 营 航 宇 工 业 公 司 于 1974 年 研发设 计AS332“超美洲豹”运输直升机，日本将此机型改造为灭火直升机，该机安装一个容量为 1200L 的水箱，在直升机两侧，各设有一支口径 18mm，流量 10L/s，射水距离40m 的航空水枪，在机体下面两侧设有口径为 65mm 的给水配管，供直升机在地面时补水使用。

2001 年，日本东京消防厅对 AS332 消防直升机进行了升级，在机身下部搭载了一套名为 Air Attacker 的可拆卸灭火装置，可容纳 2700Kg灭火用水，可以通过放水口进行投放灭火。

5、我国

目前我国消防直升机应用还处于起步成长阶段，一些国际主要直升机制造商，如美国西科斯基公司、贝尔公司和欧洲直升机公司、阿古斯塔 - 韦斯特兰公司等正在积极制定推销产品转包生产、参与研发、全面合作等多种形式的对华战略，以此争夺中国直升机航空消防市场。

在消防直升机国内自主生产方面，由航空工业集团自主研制的 AC313 城市消防型直升机可以搭载 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，但两款机型都尚未正式批量生产和交付消防部门配备使用。

目前国内正式配备消防救援直升机的上海公安局警务航空队和青岛市消防救援支队，均购买改装俄罗斯卡 -32 直升机型。

二、消防直升机灭火原理

目前世界上生产直升机灭火设备的主要厂家有加拿大SEI 公司、美国 SIMPLEX 公司、法国的 ZODIAC 公司以及俄罗斯的莫斯科航空研究所，按照应用类型，常用的直升机灭火设备主要有灭火吊桶、内置式水箱、消防水炮三大类。

1、灭火吊桶灭火

灭火吊桶主要靠挂吊在机腹下部的储水吊桶，配合控制盒和机上的放水开关释放灭火水或灭火剂进行灭火。

但由于直升机洒下的水被房屋屋面阻挡，不能直接到达室内火源部位，且在吊桶一次性释放荷载后，对飞机飞行稳定性会造成一定影响，因此使用灭火吊桶方式灭火一般被用于扑救森林火灾或地面火灾。

2、内置水箱灭火

内置式水箱灭火原理与灭火吊桶类似，是通过将储水水箱直接安装在机体内部，在机腹下部增设放水口进行灭火。由于储水水箱安装在直升机内部，不会对直升机气动性能产生影响，灭火作业更为安全稳定。

但由于储水水箱设置在机体内部需要占用较大空间，多被用于中型和重型直升机型，具有一定的局限性。

3、消防水炮灭火

消防水炮是通过发电机、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，炮身一般可以在前后 90°，向下 45°内转动。

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大大增强，是最适用于城市建筑火灾扑救的灭火方式。

但由于炮身、发电机、离心泵、水箱等安装在机体外部，一定程度上也会对直升机的气动性产生影响。

三、消防直升机在城市灭火救援中发挥的作用

1、空中灭火

在城市建筑物发生火灾时，通过消防直升机装载的灭火吊桶、消防水箱向起火部位洒水或灭火剂，起到直接灭火或短时间内降温压制火势的目的，配合地面消防救援力量行动；利用直升机配备的消防水炮，直接通过窗户、孔洞向建筑内部喷射灭火剂，直达起火点达到灭火的目的。

2、力量输送

通过消防直升机搭载消防救援人员和灭火救援设备，到达目标建筑后通过直升机顶层降落或索降装置，将灭火救援力量投放到火灾现场，展开灭火救援行动，可以大大节省灭火救援的时间及救援人员的体力，适用于无法乘坐消防电梯或攀爬楼梯内攻的灭火救援现场。

3、侦查指挥

发生大规模火灾事故时，火场侦察员或指挥员利用直升机图传对火场全貌进行侦察，或直接乘坐直升机在空中对灭火救援任务进行现场指挥，可以实时全面掌握现场信息，做出正确判断并合理调用地面灭火救援力量，提升灭火救援行动效率，减少不必要的损耗和伤亡。

4、医疗救护

通过直升机降落屋顶停机坪或通过电动绞车，疏散转移高层建筑顶层的被困群众，并可以搭载医护人员和医疗设备，对重症伤员进行快速医治和及时转运，从而大大提高火场中人员疏散效率，提升受伤人员的生存率。

四、对我国消防直升机发展应用的建议

消防直升机在城市灭火救援中具有不可替代的优势，有着广阔的发展前景，但建立完善的城市消防救援体系是一项系统复杂的工程，需要政府、应急、消防、公安、民航等多部门协作联动。

此外，利用消防直升机实施灭火救援，对消防救援人员的专业技能也提出了更高的要求，需要长远规划、全面布局，制定整体的发展战略。对此，笔者提出以下几点建议 ：

1、建立联动应急救援体系

随着应急管理部的成立，将过去多支救援队伍进行整合，在“全灾种、大应急”的理念下，依托全国几个经济较为发达城市，建立直升机航空救援基地，配备专业消防救援直升机和人员，以点带面形成空中应急救援网络。

同时推动政府部门出台相关法律法规、标准规范，联合公安、空管、工信等部门和民间航空单位，搭建联勤联动、信息共享的应急救援平台，共同建立我国系统高效的空中应急救援体系。

2、探索加强专业队伍建设

在目前消防救援队伍中，直升机飞行人员、飞行保障和地面调度等方面的专业人员十分缺乏，虽然从短时间内看，全国难以大量配备消防直升机，但应在灭火救援战术战法、应急预案、设备研发等方面依托中国消防救援学院和地方高校进行研究 ；

在培训基地建设上，可采取先依托地方航校培训，逐步建立培训基地的方式，培训出一批符合消防救援工作需要的直升机飞行专业队伍，并建立科学严谨的招录、考核、评价、淘汰体系，形成长效专业人员培养机制。

3、完善高层建筑配套设施

虽然《建筑设计防火规范》中规定，“建筑高度大于 100米且标准层建筑面积大于 2000m2 的公共建筑，宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设置”，但并未做强制规定。

目前城市中部分非新建超高层建筑，未设置消防直升机停机坪或消防设施无法满足消防直升机的停靠和作业要求。

建议对现有符合要求的建筑进行改造，增加屋顶直升机停机坪，并加强对新建建筑直升机停机坪的验收和管理，并在城市发展规划中统筹规划建设消防直升机着落、补水点，为直升机应用于城市灭火救援任务提供保障。