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404:航空消防到底有什么用?

2018-01-25 10:39:08

【文/ 观察者网专栏作者 404】

席卷南加州的“托马斯火灾”在今年的1月12号终于确认被完全扑灭,这场于去年12月4日爆发的森林大火已经成为加利福尼亚州历史上记载的最大的森林火灾,也是美国历史上排名第七的森林大火。

在新闻传媒产业发达的当今,加州这场史无前例的森林大火也引起了全球的关注,特别是呼啸而来的灭火飞机的参与。在之前的文章中,我简单的介绍了美国航空消防的发展历程,在这一篇文章中,我们将从仔细分析一下,航空消防到底有什么用。

扑灭“托马斯大火”的行动中,一架参与灭火任务的CL-415型消防飞机

其实,航空消防,对于任何的大型深林火灾,真的没有什么作用。以这次特大山火为例,尽管灭火飞机里的明星:波音747“超级空中水箱”的参与可谓是赚足眼球,各类灭火直升机来来往往也跟主角一样,但是这背后是动员了超过8500名消防员进行地面作业,这可以说是加利福尼亚州历史上为了消灭野火而进行的最大的一次动员。

地面上的消防员才是控制这场大火的真正主力

而真正彻底扑灭这场大火的,则是一场大雨:1月8日开始,南加州开始降下暴雨,在12日终于彻底浇灭了这场蔓延了一个多月的大火。事实上大部分森林火灾都是被降雨扑灭:火灾造成了热气流的同时把燃烧产生的颗粒物带向高空,这时若有冷湿气流入境马上就会形成降雨。

但是这样的降雨也会导致严重的问题:在火灾过后,树木的根系被大面积破坏,土壤变得松散,土壤水吸力下降,此时若有大量降雨,轻则造成水土流失,重则会造成泥石流和山体滑坡等自然灾害。例如这次“托马斯火灾”,火势爆发和蔓延过程中得到了有效的预警和疏散,仅造成了2人死亡,但是彻底扑灭火灾的那场暴雨造成的洪水泥石流却至少导致了20人死亡。

那么话题回到航空消防上。航空消防在控制森林火灾中到底有何作用?主要作用有以下五个:1、把火灾控制在初始阶段,在还没有蔓延开的时候通过飞机这种快速便捷的工具直接把火灭掉;2、控制火焰,防止大团火焰突然爆发造成扩散及威胁地面人员生命安全;3、润湿隔离带,防止山火蔓延;4、润湿过火区域,防止暗火阴燃造成火灾再次爆发;5、空中巡逻观察,以更好的视角提供实时火情方便灭火作业的进行。

再说说消防飞机执行任务时所使用的策略。现场指挥和飞行员会根据火场的位置、现场的火情和地面部队的部署决定采用何种方式。所使用的“攻击方式”大致分为以下三种:间接攻击、平行攻击和直接攻击。

“间接攻击”一般用于对付大型火灾,一般由可装载大量化学灭火剂的大型陆基飞机来执行。这种灭火方式需要配合防火隔离带来共同完成抑制火灾的作用,由灭火飞机将灭火剂投放在火势蔓延的方向上距离主要着火区域一定距离的地方,也就是润湿未着火区域和隔离带。火蔓延过来的时候会使灭火剂蒸发形成蒸汽,带走热量的同时形成水蒸气,降低空气中的氧气浓度,使火焰“窒息”来控制火情。这种灭火方式一般在山火充分燃烧和逐渐衰退的阶段使用。

正在执行“间接攻击”润湿隔离带任务的S-2消防飞机,这种飞机是从美国海军退役后被低价出售给航空服务公司当作灭火飞机使用

所谓“平行攻击”,很多人可能在中学化学课上听说过这种方法,在地形和风向适合、能保证操作安全的情况下,人为的制造一条火线,使其向野火的方向烧去直至合并成为一条火线。此时由于火线两侧都是过火区域,缺乏燃料,火不会继续蔓延,此时再通过消防飞机扑灭还在燃烧的火焰,完成对火线的控制。

经典的“平行攻击”灭火示例,这种以火灭火的方法效率不错,但是操作起来需要天时地利具备,并有一定的危险性

最后则是“直接攻击”,顾名思义就是从空中直接将水或灭火剂投放在火苗上,也是使用起来最“没有讲究”的方法。这种投放方法主要用于压制主火区的大火苗和野火扩散产生的小的“热点”火区达到控制火情的目的,也可以用于直接扑灭平缓燃烧区域已不再剧烈燃烧的火焰,排除火星阴燃隐患也是通过这种方式。

这次南加州大火中执行“直接攻击”、将灭火剂直接洒向燃烧中的火线上的任务的美军C-130J“大力神”运输机。美军的一些军用运输机在必要时也可以改装为灭火飞机

另外还有一种被称为“组合攻击”的战术,其原理介于“直接攻击”和“间接攻击”之间,实际使用也较少,再此不做赘述。

在简单讲完了战术之后,可以发现,无论是哪种战术,航空消防的作用终归只是“辅助”和“遏制”,没错,如果没有地面部队划分隔离带移走可燃物,飞机上装的这顶多十几吨的水,面对一眼望去尽是燃料的火场那是真的杯水车薪。航空消防中使用的灭火飞机,仅仅是使消灭森林火灾变得更便捷简单的一种工具,而不是从根本上改变森林防火的“万能钥匙”。

只有与地面部队配合作业,航空消防才能达到预想的效果,进而逐步控制火情

同时航空消防仍有很多先天性的不足,其中影响最大的就是气流和风。这次加利福尼亚州南部的大火大范围蔓延,也是因为环境复杂,大型固定翼灭火飞机无法投入使用而在初期未能控制住火情而导致扩散的。首先这次“托马斯大火”迅速扩散的原因就是“圣塔安娜季风”的异常。再加上最初的火灾发生在一个山谷中,原本就干燥且异常猛烈的季风在此汇聚,导致火势迅速蔓延,更重要的是造成了山谷内气象环境的极端复杂。

季风、山谷内的风和燃烧产生的热气流对于固定翼飞机来说都是致命的威胁:在上世纪70年代美国航空消防还在火热的发展阶段时,有数架灭火飞机因为这些原因在执行任务时不幸坠毁,这也使美国政府和航空服务公司更加重视气象因素对飞机使用的影响。因此火灾爆发的当天只有一架直升机能投入灭火作业。随后也是因为同样的原因,固定翼飞机只有在少数事宜的情况下才能投入作业,而仅仅靠几架直升机,根本无法掌控局面。随着季风的结束和着火区域蔓延到山谷以外的区域,以固定翼飞机为主力的航空消防可以不遗余力地发挥其该有的作用。

这次“托马斯火灾”过火区域(棕色部分)的卫星照片,极端的地形和季风是火灾迅速蔓延的罪魁祸首

接下来我们说说直升机在航空消防中的使用。不得不承认,直升机的全天候作战能力、空中悬停能力、垂直起降能力和快速反应能力确实是绝对的优势,特别是我国也即将引进的卡曼K-Max无人直升机灭火系统,使用得当的话确实能快速高效的将火灾扼杀在初始阶段。

卡曼K-Max无人消防直升机可谓是代表了当今直升机航空消防领域的最高水准,而我国也将引进这套系统

同时直升机的特性很适合作为一种前线火情观测机来使用,美国国家森林局的这架就是直接由退役的AH-1“眼镜蛇”武装直升机改装而来,换用了更好的光电头用于监视火场

但是直升机本身存在的问题也很突出:吨位太小。这里先把米-26和西科斯基S-64“空中吊车”这种怪物排除讨论范围,一般的通用直升机,最大起飞重量只有13吨,就算像国内已有引进的俄制卡莫夫Ka-32A1这种12吨级专用消防直升飞机,其外挂的水囊只能装最多5吨水,机体内的水炮也就只有250升而已,更何况是普通的水(后文会讲为什么这里会强调是普通的水),面对剧烈燃烧中的森林火灾可以说是没有任何用。同时外挂的水囊本身就过重,为了避免其惯性的影响,飞机的飞行速度要打很大的折扣,同时稍有操作不当或者剧烈气流影响就会有机毁人亡的危险。

Ka-32直升机挂载消防用的水囊。这个水囊装的水并不多,但其本身的重量对直升机本身来说是严重的安全威胁

至于最适合消防直升机的使用方法,那就是重点区域的常态化空中巡逻和高层建筑灭火吧。直升机本身便利的特性,使其很适合承担地面消防力量所够不到的高层建筑火灾任务。

一架消防直升机正在扑灭楼顶熊熊燃烧的大火。加利福尼亚州的灭火直升机已经完成了多次高层建筑灭火的任务

再说说水上飞机,很多人认为应该效仿加拿大,大力推进水上飞机灭火。诚然,加拿大那套体系是有很大的优点,但是这套系统并不是放在哪里都适用的,其弊端也显而易见。

第一个问题是,加拿大之所以大量使用水上飞机参与森林消防作业,最主要的因素就是加拿大国内的环境:加拿大除了有大面积的森林,还有大量宽广的湖泊和河流以及零碎的海岸线,这些特征都是极其便于水上飞机操作使用的,但是其他国家又有几个有这种环境呢?美国都没有,因此美国也只是引进了不到10架CL-415水上消防飞机,部署在适合其使用的地方。在没有使用环境的情况下,水上飞机反而变成了一种累赘,其效率大打折扣。

贴合加拿大国情而诞生的CL-415水上消防飞机固然有很高的效率,但是世界上还有几个国家有类似加拿大的地理环境来使用它呢?

第二个问题则是使用的灭火剂。美国人惯用化学灭火剂(这也是为什么我们看很多美国灭火飞机投下来的水是红色的原因),使用化学灭火剂不仅提高了水的灭火性能,还可以破坏水表面的张力,使其成为水雾而不是水珠,使其更均匀的覆盖更大面积,增强灭火效率。而加拿大人的水上飞机尽管可以携带高浓度的红色灭火剂从基地出击,也可以在水面汲水时通过特殊的装置向水舱中添加破坏表面张力的化学物质,但是前者是一次性任务,后者混合后浓度太低,使用起来效能也大打折扣。同时如果水上飞机大量汲取海水参与灭火,可能会导致土地盐度暴涨,不适合植物的生存。

美国人在航空消防中使用重型飞机投放大量红色化学灭火剂,有时效果甚至好过加拿大人的水上飞机

大型水上飞机最重要的的一个弊端,也是注定其无法大规模推广使用的一个最大的问题就是其起降环境和飞行特性。大型船身水上飞机为了方便水上起降的设计使其拥有完全不同的空气动力学特性,同时水面环境的起降也对驾驶者有极高的要求,因此在美国,美国联邦航空管理局对这种大型水上飞机的民用适航资格和驾驶资格做了极高的要求。

在美国,如果你要驾驶一架CL-415这种最大起飞重量可达20吨的大型水上飞机,你至少需要大型双引擎水上飞机驾驶资格认定、可伸缩起落架飞机飞行资格认定、目视飞行规则(VFR)资格认定、封闭水域(湖面)起降资格认定和开放水域起降资格认定。因为并没有多少人愿意去考这些执照,这些认定评级考试很多都是每年只有一次机会,同时培训机构也少得可怜,培训费用也是天价。

正是因为这个原因,大型水上飞机并不适合推广使用。这也是国内AG600“蛟龙”大型水上飞机即将面对的问题:因为国内根本就没有针对大型水上飞机的认证规则和体系,而这又不是一朝一夕就能完成的,同时由于国情不同,直接借鉴他国也肯定不会适用。至于美国那架著名的马丁“火星”巨型水上消防飞机,那架飞机的存在意义已经大大超过了它的使用价值,是一架由专人精心维护的能动的博物馆,或者说是对过去的飞行艇时代的一种怀念。

AG600“鲲龙”参与森林消防作业的想象图。但我国现在缺乏必要的大型特种机型驾驶资格认证制度,很难在国内推广使用

美国的马丁“火星”巨型水上飞机,与其说是一种灭火工具,不如说是被人认真维护的缅怀旧时代的飞行博物馆

什么?你们真指望那么小的灭火火箭弹对灭火能有什么用?能做到残留的固体火箭发动机药柱不会助长火势已经不容易了,你们真以为美帝没试过各种灭火弹?

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