浅析美国波音747超大型灭火飞机

江西军

（东北航空护林中心，黑龙江 哈尔滨 150027）

波音747超大型灭火飞机是美国长荣国际航空公司在波音747宽体飞机基础上研发的新一代航空消防飞机，它是目前世界上最大的航空消防飞机，其绰号为“长荣超级水罐”。目前美国长荣国际航空公司已经改装了两架747超大型灭火飞机，并先后参加了3次扑火任务，第一次是2009年7月23日西班牙的昆卡火灾；第二次是2009年8月31日美国加州的奥克格伦火灾；第三次是2010年12月5日以色列北部的卡梅尔山林大火。

1 研发波音747超大型灭火飞机的历史背景

美国开展航空消防支持地面扑火力量已有几十年的历史，但近年来随着美国国土范围内野火形势的日趋紧张以及航空消防飞机的日益老化，航空消防工作开始面临严峻挑战，已经不能满足当前野火扑救工作的需要。针对美国防火形势面临的实际困难，为增加国家新型航空消防飞机的数量，解决当前航空消防飞机严重老化的实际问题，美国长荣国际航空公司凭借操作波音747飞机的成熟经验以及悠久的航空消防实践优势，立足创新，勇于探索，研发了国家新一代超大型航空灭火飞机-波音747灭火飞机。新一代超大型航空消防飞机概念的提出旨在应对日益紧张的野火形势与日益恶化的航空消防安全。

1.1 野火形势紧张

从历史上看，美国野火问题是非常严重的。一是过火面积较大，根据美国国家消防中心的统计数据显示，自1990年以来（表1），美国国土过火面积达102 548 852英亩（约等于415 000 km2），这个面积几乎约等于美国俄勒冈州（美国十大州之一）行政面积的2倍；二是扑火成本高，据美国国家消防中心不完全统计，自1994年以来，美国国家财政共计下拨69亿美元用于扑救这些灾难性火灾，但因野火造成的木材、旅游、人民财产等损失远远高于这个数字，仅2002年，美国就发生了73 457起野火，过火面积达7 184 712万英亩，如果考虑火灾的直接损失和间接损失，其该年的火灾造成的总损失高达10亿美元。

1.2 航空消防安全问题恶化

2002年，美国林务局相继发生了13起航空消防飞行安全事故，成为继1993年来发生航空消防飞行事故最高的年份，一架C-130A和PB4Y-2大型固定翼灭火飞机在执行扑火任务过程中发生坠机事件，造成6名机组人员丧失生命。因航空消防飞机日益老化导致的灾难性飞行事故引起了政府的高度重视，美国内政部开始呼吁研发新一代航空消防灭火飞机。

表1 美国1990-2004年野火发生次数与过火面积情况

2 长荣国际航空公司研发超大型灭火飞机具备的资历

2.1 波音747运营经验

长荣国际航空公司有25年的客运和货运经验。长荣国际航空公司是同行业拥有全货运资格的大型航空公司之一。由10架波音747组成的飞行服务队能在全球范围内提供全方位的后勤保障支持。长荣国际航空公司凭借权威的国家航线优势、安全驾驶波音747超过416 000小时的成功经验，许多国际上较大的航空公司及企业都首选到长荣国际航空公司进行全球包机服务。

2.2 航空消防经验

长荣国际航空公司在国家航空消防工作方面做出的贡献是无与伦比的。他拥有各种类别的轻型、中型、重型运输直升机54余架，其中30架专门用于航空消防工作。他运营的航空消防飞机可以执行世界范围内任何地方的火灾扑救任务。

长荣国际航空公司执行航空消防任务开始于1924年，其前身是米苏那蒙大拿约翰逊飞行队。米苏那蒙大拿约翰逊飞行队于1975年被长荣国际航空公司收购，1931年，约翰逊飞行队首次与美国林务局签订合同执行航空森林消防任务，并首次承担了林务局的伞降飞行任务，约翰逊飞行队与美国林务局的航空森林消防合同一直保持到20世纪70年代。长荣国际航空公司继承了约翰逊飞行队的优秀飞行经验和光荣传统，一直秉承“服务质量第一”企业方针。

长荣国际航空公司航空消防经验源于其膝下的长荣直升机公司。自1960年以来，长荣国际航空公司开始专门研发灭火飞机投身于航空消防事业。在过去的40年里，长荣国际航空公司在支持国家各种火灾扑救工作中做出了重要贡献。他广泛服务于美国国家国防部、美国林务局、美国国土资源局、内政部、加拿大国家森林防火中心、美国联邦各州政府等机构的航空消防工作。

3 波音747超大型灭火飞机的安全优势

长荣国际航空公司倡导用系统方法论来统领航空消防灭火飞机安全观，从而提高大型灭火飞机的安全飞行灭火能力。大家都知道，美国现在使用的航空消防飞机，都是经二战退役战机改装而成的。当时谁也没有想到它会用来执行和平时期的航空消防工作，到目前为止这些飞机投入航空消防领域已有50年的时间，使用寿命已经达到极限，继续投入使用在很大程度上存在飞行安全隐患，不能再持续使用。航空消防灭火飞机的研发有别于运输机与巡逻飞机，它需要对载液箱进行系统的设计、安装与调试。

长荣国际航空公司研发的波音747灭火飞机已经得到了多部门的评估认证，具备满足联邦航空条例的相关要求。在研发波音747灭火飞机期间，波音公司给予了长荣国际航空公司的大力支持，先后参与了其载液箱工程的初步设计研究以及波音747灭火飞机大容量载液箱内部相关辅助工程的认证与评估。在这些研究的基础上，波音公司证实了波音747飞机具备满足开发超大型灭火飞机的潜力与扮演航空消防实际灭火应用的能力。

波音747超大型灭火飞机的概念旨在进一步提高航空消防安全和培训标准。长荣国际航空公司倡导航空消防灭火飞机机务人员的培训应严格遵照美国联邦适航条例第121部来执行，涉及模拟培训和地面培训两方面，加强这些培训有助于提高机组人员在航空消防特殊工作环境下的实践操作能力。为解决飞行员在执行航空消防任务过程中的压力与疲劳问题，波音747超大型灭火飞机还安装了自动驾驶仪。

波音747超大型灭火飞机的研发将增压喷洒系统专利技术应用于空中灭火领域，这又是波音747超大型灭火飞机相比其他灭火飞机安全扑火的优势所在，它可以凭借增压喷洒系统专利技术的优势，提高空中灭火飞行作业的真高。

4 波音747超大型灭火飞机的性能

波音747超大型灭火飞机的喷洒能力、喷洒效果、安全标准以及操作的灵活性具备众多创新，已经得到专业机构的论证，给消防手段带来了革命性的变化。今后，长荣国际航空公司将协助州、联邦、世界各国在航空灭火以及其他应急突发事件管理领域谱写新的篇章。

4.1 载液能力

波音747超大型灭火飞机能装载20 500加仑的化学灭火药剂或水，喷洒能力是其他固定翼灭火飞机的7倍以上（图1），波音747超大型灭火飞机飞行一架次可以进行多次分段喷洒。也就是说它可以将装载的20 500加仑的化学灭火药剂或水分别喷洒到航程范围内需要灭火的多个火场，它在执行分段灭火任务过程中单次释放的化学灭火药剂或水量可以控制在等于或大于P3（猎户星座）灭火飞机的全部载液量。

图1 波音747超大型灭火飞机载液能力对比

4.2 安全性能

长荣国际航空公司将在美国联邦航空局的领导下，严格按照美国联邦航空条例加强波音747超大型灭火飞机的管理，美国联邦航空条例将进一步促进波音747超大型灭火飞机在航空消防领域的安全、维修、培训标准。此外，为提高其安全飞行水平，长荣国际航空公司的波音747超大型灭火飞机还安装了飞行数据记录器以便更好地监测飞行过程中机体的负荷。

波音747超大型灭火飞机装载20 500加仑（约等于77.2吨）化学灭火药剂或水时并未超过其最大起飞重量150 000英镑，从而增加了飞机的安全系数。当前使用灭火飞机的最大装载化学灭火药剂或水量认证允许达到最大起飞重量，只要飞机执行化学灭火飞行任务时不超过飞机的最大起飞重量，都不违背联邦航空飞行条例。波音747超大型灭火飞机在任何时候的载重量都不会超过最大起飞或着陆重量，飞机到达火场上空如因特殊情况无法完成喷洒任务时，它可以原封不动地返回航空消防基地安全着陆，不必将装载的化学灭火药剂抛弃在野外后再降落。

4.3 最低飞行高度

当前航空灭火飞机基本上都是重力下降喷洒系统，重力下降喷洒系统就是直接拉开飞机上化学灭火药剂装载箱的门，液体在重力的作用下降落到燃烧火线或需要喷洒地段的上空。这种方式由于受风力的影响，需要飞机飞得足够低，喷洒时的飞行高度大约在200英尺左右，在该高度下执行飞行任务时非常危险，尤其是美国现阶段使用的航空消防灭火飞机都是二战退役飞机改装而成的，设计之初从未考虑过用于执行航空消防低空灭火任务。

波音747超大型灭火飞机中集成了增压喷洒系统，飞机可以在较高的飞行高度下执行灭火任务。波音747超大型灭火飞机的增压喷洒系统可将化学灭火药剂或水分散喷洒，它不仅可以在高压下急速喷洒，也可以用自然下雨的速度喷洒。增压喷洒灭火系统的设计可以使波音747超大型灭火飞机飞行在较安全的高度（300～600英尺）进行灭火作业，波音747超大型灭火飞机可以进行多次喷洒，这意味着在一次飞行任务中可以将携带的20 500加仑化学灭火药剂或水在多个区间进行喷洒，减少了灭火作业的飞行时间成本。

4.4 最低飞行速度

波音747超大型灭火飞机的任何飞行性能指数都在波音747飞机性能数据之内，其执行喷洒任务时的速度为140海里/小时，这个速度高于波音747失速速度的30%，不会对飞行安全造成威胁。

4.5 起降机场标准

波音747超大型灭火飞机可以降落于美国各主要机场（图2），包括满足要求的所有民用机场、军民合用机场、军用机场，通常跑道长度在8 000英尺。

4.6 可在夜间执行扑火任务

波音747超大型灭火飞机采用了先进的GPS导航仪及前视红外设备，它们提高了飞机的导航能力，可以在较高的安全高度执行航空消防任务，并可以抓住夜间火势较弱的有利扑火时机，对火场实施空中直接灭火。

图2 美国满足波音747超大型灭火飞机起降条件的机场分布图

4.7 反应时间

在防火紧要期，波音747飞机可满载药液进行24小时待命，它能以0.86马赫或接近600英里/小时的速度飞往火场执行扑火任务，可以缩短飞行时间。当前使用的航空消防飞机当其满载化学灭火药剂时，都几乎达到了飞机的最大载重量，在很大程度上影响了飞机的性能和机动能力。另外波音747超大型灭火飞机在功率重量比方面占有较强的优势，进一步增强了飞机飞行的工作性能。

4.8 其他用途

波音747超大型灭火飞机不仅能执行航空消防任务，同时还能执行原油泄露处理、人工影响天气、生物化学污染处理等特殊任务。