新能源机场消防车的发展趋势分析

刘勇 李冰 张向辉 韩意

摘要：随着世界经济的发展、人口的剧增以及生活水平的不断提升，世界能源的需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈，环境污染严重以及环保压力加大。因此，全球各国都在开发新兴能源。作为全球经济大国的中国提出，在2050年中国可再生能源占能源消费比例60%以上。同样，国内“新兴绿色机场”建设也紧跟环保的“步伐”，传统燃油车辆正逐步被新能源车辆所替代，如行李输送车、飞机牵引车、客梯车等都采用电动形式。对于机场消防车来说一直没有强制性要求采用电动模式，本文结合目前全球机场消防车的技术现状以及未来发展的趋势，分析了新能源机场消防车发展的方向及相关技术的应用。

关键词：机场消防车;新能源;发展趋势

中图分类号：U469.68

收篇日期：2021-11-15

DOI：10.19999/i.cnki.1004-0226.2022.03.005

1传统形式机场消防车

目前全球最先进的机场消防车主要以专用底盘改装为主，其一般拥有高机动性、高越野性、大载液量、高自动化等特点。发动机采用后置形式布置，可同时驱动底盘、消防泵以及液压泵，以实现高速行进中灭火的功能。部分车辆加装有重型穿刺臂，可直接对客机机舱进行穿刺灭火。其形式主要布置如图1所示。

现有的专用底盘机场消防车由于要满足整车总质量约40t的前提下具备高加速能力，所以车辆的动力基本全部采用内燃机形式，发动机功率集中在700～1400hp（双发布置）之间。

采用内燃机优势主要有以下几个方面的优点：

a.可持续工作时间长。GB7956.1-2014《消防车第1部分：通用技术条件》标准中规定：在额定工况下消防车的持续作业能力不低于6h，且需要满足车辆在行驶100k的情况下以额定工况工作不低于2h。现实灭火中部分消防车的持续作业能力可达40～70h（在持续不断地补充燃油的情况下）。

b.环境适应能力强。现有的内燃机可以在-55C～70℃环境下正常工作，环境适应范围广，可以适应全天候、全地域稳定工作。

c.车辆工作时安全性较高。内燃机技术发展近百年历史，依靠燃油在缸体内燃烧获得动力，技术成熟度高，安全可靠。

2新能源机场消防车的技术现状

在2021年第十九届国际消防展上美国豪士科和四川消消防车辆制造有限公司都展出了新能源机场消防车，这两款车型也代表了目前世界新能源机场车技术的较高水平。

2.1美国豪士科混合动力机场消防车

美国豪士科混合动力机场消防车（图2）的动力采用柴油机+蓄电池组混合动力形式，混合动力形式的车辆集成了纯电动车辆和内燃机车辆的优势于一体：车辆出库或者候场时由蓄电池提供动力;需要进行高速行驶或者持续灭火时则由内燃机提供动力;低温环境使用时若蓄电池无法提供动力则可以依靠内燃机提供动力。

该车进行消防作业时主要工作模式如下：

a.车辆启动出库时，电动模式自动响应，此时车辆动力由蓄电池组提供。

b.车辆在跑道边长时间候场时，先由电池组提供空调或者暖风用电，零排放运行，此时蓄电池提供动力时噪声值最小;当持续候场时间较长，蓄电池完全放电后，此时由底盘柴油机提供动力。

c.车辆需要加速到达起火点时，混动模式开始发挥作用，内燃机和电机同时工作，0～80km/h加速时间小于25s。

d.车辆减速接近着火现场时，制动能量转化为电动进行存储。

e.车辆高速行驶的同时灭火时，由内燃机和电机提供双动力供底盘和消防泵使用。

f.车辆驻车实施持续作业灭火时，仅由底盘内燃机提供动力给消防泵。

2.2川消消防车辆有限公司的纯电动机场消防车

川消消防车辆有限公司的纯电动机场消防车（图3）由中国民用航空飞行学院科研团队组织科研项目攻关，联合清华大学和四川川消消防车辆制造有限公司，在创新全电驱动、动力传动匹配、多电机分布式驱动协同控制、整车热安全控制等关键技术上进行突破，破解机场专用消防车满载高加速及重载高速动态平衡的技术难题。在此基础上，通过车辆设计、性能模拟、部件研发、整车集成等环节，研制出具有国内自主知识产权的全球首輛高性能纯电动机场消防车。目前搜集到的车辆整车参数如下：

a.满载39t时，0～80km/h的加速时间为19.1s。

b.最大行驶速度为125km/h。

c.全功率喷射消防行驶速度超过50km/h，兼具主力泡沫车的高载液能力和快调车的高动力性能。

3新能源机场消防车的发展趋势

纯电动形式的车辆在低噪音、加速时间、排放、经济性等方面都能迎合“绿色机场”的建设发展，但是以下几方面需要进行提升。

3.1持续作业能力有待加强

GB7956.10《机场消防车》标准中规定，普通的内燃机形式的机场消防车持续作业能力不低于6h，对电动消防车的持续作业能力则要求不低于1h。若飞行器或者机场建筑物发生大型火灾，需要长时间持续攻坚作战时，电动形式的车辆持续工作能力远远不能满足灭火需求，而燃油形式的车辆可以持续几十小时以上，所以电动形式的消防车在持续作业能力的层面需要提升。

3.2环境适应性有待提升

我国地域面积大，南北相差约50个纬度，温度范围覆盖-55～70℃。目前车辆常用的磷酸铁锂电池在高温环境下还可以适应，但是在低温环境下电池放电速度减慢，驾驶里程及持续作业能力大大缩减。目前市场上纯电动形式的家用轿车在东北三省等寒冷地区基本没有，其根本原因是在低温环境下蓄电池的续航使用能力不满足要求，因为在低温环境下消防车若采用纯电动形式的话，很可能在灭火过程中发生“火还没有扑灭，车辆已经没有动力”的问题。

3.3电池组自身的安全性有待提高

电池组放电需要内部的电解质等物质发生化学反应，因此电动汽车自燃的现象屡见不鲜。如果大型机场车辆电池组发生自燃，整车基本报废。另外，机场消防车作为动力性和越野型最好的车辆之一，紧急出动时可能越过跑道的壕沟、高速转弯等，这样电池在振动中或者车辆侧翻以后由于内部介质不稳定，有发生爆燃的隐患，出现这种情况将导致整车烧毁。

3.4车辆持续候场能力有待提升

现有纯电动车辆可能只考虑从车库里出发直接奔赴起火现场进行灭火作业，而像军用机场或者有重大飞行任务需要车辆长时间（10～20h）候场保障的时候，车辆的电池性能在长时间耗电后是否具备灭火能力还有待考证。

4结语

混动模式是目前机场消防车发展的方向，因为这种模式既解决了蓄电池无法持久作业和低温环境的适应能力差的问题，又解决了内燃机长时间工作带来的环境污染问题。纯电动形式的机场消防车则会随着蓄电池蓄能的提升以及环境适应性的提升，成为最终发展的方向，随着蓄电池各项性能指标的提升，纯电动机场消防车将逐步提升自身的各项性能指标，最终满足全天候、全地域和持续作战的需求。

参考文献：

[1]刘勇.专用底盘机场消防车结构简析[J].专用汽车，2018（11）：82-86.

[2]刘勇，孟程芳，王福金，等.浅谈我国机场消防车的技术现状与发展[J].专用汽车，2018（4）：70-73.

[3]GB7956.1-2014消防车第1部分通用技术条件2014[S].

作者简介：

刘勇，男，1985年生，高级工程师，研究方向为消防车的研发设计。