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骠骑潵来及时雨——美国航空消防发展历史

2017-12-19 09:28:43

在今年10月8日造成巨大人员伤亡和财产损失的美国加利福尼亚州森林火灾过去仅仅不到两个月,南加利福尼亚州又爆发大规模山火。这场被称为“托马斯火灾”(Thomas Fire)的猛烈大火目前过火面积已经超过1000平方公里,成为2017年加利福尼亚州最大的森林火灾,也成为加利福尼亚州历史上排名第三的森林大火,而由于捉摸不定的风向和风力等原因,这场致命的野火仍没得到有效的控制。

图1:南加利福尼亚州“托马斯火灾”的恐怖场景

可以说,在火灾面前,特别是森林火灾,时间是第一要务,而对于森林密布且人口众多的美国西海岸,尽管有一定数量的道路,但是地面行进的方式还是太慢了,因此加利福尼亚州在很早之前就开始了航空消防的验证和训练,并在上世纪50年代就形成了健全完备的航空消防体系,包括这次火灾在内的历次森林大火中,都有大量消防飞机投入使用参与灭火作业。

图2:在南加州执行灭火任务的UH-60“黑鹰”直升机

美国人在飞机诞生之初,就开始探索这种新型机械在消防领域的运用。早在1916年,美国就有人尝试过使用飞行器进行消防作业,这些民间的尝试虽多以失败告终,但是却强有力的证明了其有广阔的发展前景,美国政府也在1919年给加利福尼亚州提供飞机用于对其拥有的广饶森林进行空中巡逻。而在1921年,美国政府和洛杉矶消防局就测试使用飞艇进行灭火作业,这种飞艇使用的是装有灭火剂的5加仑牛奶罐,这也可以说是消防“水炸弹”的原型。

图 3 1921年的飞艇测试,其投掷的灭火弹是由牛奶罐改装而成

在1947年,面对因二战结束和喷气引擎的发展而大量退役的战机,美国空军和美国林业局就提出使用退役军用飞机投掷特制的“水炸弹”用于森林消防作业的想法。

他们找来一架B-17轰炸机和两架P-47雷电战斗机(资料原文是B-29超级空中堡垒,但是其所配的图片皆为B-17F型,故笔者认为资料存在错误),为了测试其效果,他们在蒙大拿州的洛拉国家森林中燃起了直径100-150英尺的火堆。这次测试的“水炸弹”有两种,分别为由二战中广泛使用的165加仑薄壳副油箱改装而来的(加装了弹翼和引信),和特制的4000磅灭火炸弹。一架P-47能在翼下挂载两枚165加仑灭火弹,而一架B-17则能在弹舱内挂载8枚165加仑灭火弹,或者在弹舱内和机翼下挂载共三枚4000磅灭火弹。实验的结果显而易见,三架飞机一次就能将超过13000磅的灭火剂准确的投放在烈火的正中心,效果非战前的5加仑牛奶罐能企及的。

图 4  B-17挂载4000磅灭火弹(机腹弹仓中还有一枚)

图 5 P-47挂载165加仑灭火弹,为了挂载时方便,先挂弹体再填充灭火剂 

图 6 B-17投放4000磅灭火弹

测试中,为了使灭火弹更高效,两枚4000磅灭火弹被加装了热感近炸引信,使其能在火焰的正上方引爆以消灭火苗。同时有一枚165加仑的灭火弹则被安装了延时引信,投放在山火的必经之路上,钻进土壤后引爆,溅起水雾、破片和泥土以形成隔离带,组织火势蔓延。

图 7 1947年10月号《大众机械》杂志封面,即空爆灭火弹的效果示意

随后,灭火弹所使用的水中被加入了化学物质,除了让水本身的灭火能力更好之外,更重要的是破坏水在空中时的表面张力,使水珠在空中彼此分散,做到更大面积均匀覆盖,更有利于消灭阴燃的火源。

总共有200余只165加仑副油箱被改装为灭火弹,而4000磅巨型灭火弹数量则少得可怜,取而代之的是100磅化学灭火弹,B-17一次出击就可以在在弹舱中携带184枚这种小型弹药,投射量相当可观。但是总体来说,“水炸弹”的效能不佳,使用起来危险性较高,同时成本较高,通过对比后美国林业局决定使用更为简单的水箱式灭火飞机。

关于这个项目的另一个产物则是“伞降消防员”,通过飞机快速将人员与设备投放到处于可控阶段的火场,进行灭火作业,在火没有大范围烧起来的时候就把它灭掉。当时仅在林业局的某一个管辖区域,一个季度就完成了160名空降消防人员的培训,并完成了数次任务,阻止了更大灾难的发生。至今,包括美国在内的很多国家都保有空降消防员这种危险却又重要的工作。

图8:被称为“Smoke Jumper”的伞降消防员通常在火势还没蔓延的是有跳伞进入火场,通过携带的设备把火扼杀在初始阶段

美国对水箱式消防飞机的测试主要是由民间的航空服务公司完成。1953年,南加州爆发了数场森林大火,美国林业局发现此时他们已经没有能力做到对火场进行全面而有效的控制。因此美国联邦民防管理局在内的多个单位经过广泛的探讨和测试,在1956年终于找到了一种好办法:把部分消防的任务,特别是航空消防,以外包的形式,交由多个民间公司来负责,这就包括著名的Willows航空服务公司,这家公司是最早试验水箱灭火机的航空服务公司,也是第一家与加利福尼亚州林业司签署服务合同的公司。

图9:验证水箱式灭火飞机时使用的波音PT-17型运动飞机

在完成可行性论证之后加利福尼亚州林业和消防局与很多民营航空服务公司签订了服务合同,在50年代到80年代的运营中,加利福尼亚州的航空消防体系日渐完善,使其成为世界顶尖的森林消防运作体系。

同时,美国政府还将退役的军用飞机以极低的价格出租给这些航空服务公司,改装为水箱消防机使用,这些皮实耐用的大型军用飞机也使航空消防能力有了极大的提升。刚开始美国政府提供了包括B-17“空中堡垒”和B-25“米切尔”在内的轰炸机,以及TBF“复仇者”鱼雷轰炸机,甚至还有产量极小的F7F“虎猫”战斗机和RF-61C“记者”侦察机。这些在二战结束之后虽残有寿命却无处使用的战机在另一个战场上执行者捍卫它们的国土的任务。甚至现在航展上经常出现的很多二战轰炸机,都是曾改装成消防飞机,又改装回去的。

图10:一架由B-17“空中堡垒”轰炸机改装而来的消防飞机

后来随着旧飞机达到寿命的尽头,以及更新的飞机从军队退役,这些航空服务公司也开始接手如P-2“海王星”巡逻机、C-119“飞行车厢”运输机和S-2“跟踪者”反潜机等新机型。特别是C-119“空中车厢”运输机,采用了很独特的改装方式,把可拆除的水箱安装在货舱中,在不需要执行消防任务时还可以继续用于货物运输。

图11:执行任务的C-119消防飞机

90年代之后,由于军用飞机寿命的延长以及部分机型由于保密原因不适合改为民用,签订合同的公司中除了部分继续购买美国政府提供的二手军用飞机(如C-130大力神和P-3猎户座)外,很多公司开始采购民航公司退役的客机,作为新的水箱消防机来使用。比较受欢迎除了有美国市场货源充足的DC-7和DC-9等客机,还有小巧的英国宇航BAe-146小型客机。近年来大出风头的“超级水箱”波音747消防飞机,就是航空服务公司从一架日本航空的二手客机改装而成。

图12:波音747“超级水箱”灭火飞机

同时也有相当数量的直升机被航空服务公司改装使用。这些直升机虽然运载吨位不如固定翼大型飞机,但是机动更为灵活,可以进入峡谷地区进行灭火作业(大型固定翼飞机在峡谷中飞行受风、热气流和地效应影响较大而比较危险,这也是此次南加州大伙没出动大型固定翼灭火飞机的原因)。同时直升机可以在水源地的湖面/河面上悬停取水,不必要返回基地,连续作业能力较强。直升机还有一种无法取代的功能,那就是可以在城市高层建筑失火时参与救火,加州某摩天大楼顶层失火时,就是靠直升机将大量水泼上去,才控制住火情的。

图13:西科斯基S-64“空中吊车”灭火直升机

当然美国人也没完全抛弃最初的灭火弹方案,在2000年,波音公司又研制了一种小型化水炸弹,通过C-17运输机运载。所使用的C-17无需经过特殊改装就能运输2800枚小型水炸弹,每枚装有50磅水。一次140000磅水的投送量,均匀覆盖在火场上,效率相当于100架消防直升机同时工作。这个项目仍因为后勤困难等原因而半途终止。

图 14 波音水炸弹系统

但是航空消防毕竟只是一个稍微更有效一点的解决方案,只有在火还没烧起来的时候才能达到最佳的使用效果。在面对这样的大型的森林火灾时,也只能起到消灭过火区域的阴燃火源以及润湿隔离带防止火情扩散的作用,面对正在燃烧的区域可谓是“杯水车薪”,爱莫能助。所以说即使有消防飞机这种高效机械,还是要强化防火意识,随时警惕火情,做到防患于未然。

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