“飞入”火场科技重塑高层救援多维生态

胡艳芬

城市向天空“生长”的现实动态画面，莫过于一栋栋摩天大楼拔地而起。高楼实现了超级城市向空中要地的理想，也带来了城市消防隐患和高层消防救援的全球性难题。

到今年6月，为期一年的全国高层建筑重大火灾风险专项整治即将告一段落。与此同时，飞行汽车、无人机等已飞入高空火场参与救援，它们正以火灾这种极端环境为试炼场，逐步开启城市飞行时代的大幕。

高层消防救援是世界难题

人們大概还未忘记，2017年6月14日凌晨发生在英国伦敦肯辛顿区一栋高层公寓楼的大火。这是一场吞噬了79条生命的惨烈火灾，也是一场堪为世界铭记的典型高层火灾，它教科书般展示了高层救援的复杂性。

这栋名叫格伦费尔的大楼共24层，其建筑外层采用的特制防雨材料和保温材料均有很强的易燃性，大火从4层（火情发生处）烧至顶层仅用了半小时；大楼所处之地人口密度大、道路狭窄，距离白金汉宫仅7公里，超过40台消防车赶去救援却难以充分靠近着火点；在大火燃烧9小时后，中高层火情依然没能得到控制，现有的举高消防车难以抵达更高层……

此外，迪拜火炬大厦火灾、土耳其摩天大楼火灾等带来的惨痛教训，都给世人敲响了警钟，也暴露出高层消防救援的普遍困难。

近年来，随着经济社会高速发展，国内高层建筑的数量也不断增长。据统计，全国超过90%的县级行政区划单位拥有接近或超过百米的住宅楼宇；另据应急管理部消防救援局数据，2021年全国全年共接报高层建筑火灾4057起。

深圳是全国超高层建筑群数量和密度最高的城市之一。记者从深圳消防救援支队获取的数据显示：深圳这座拥有超过2000万人口、年经济总量超3万亿元的超大城市，既有100米以上高层建筑1078栋，其中200米以上93栋、300米以上10栋；在建100米以上超高层建筑766栋，其中200米以上51栋、300米以上12栋，超高层建筑体量巨大。

近年来，随着经济社会高速发展，国内高层建筑的数量也不断增长。据统计，全国超过90%的县级行政区划单位拥有接近或超过百米的住宅楼宇；另据应急管理部消防救援局数据，2021年全国全年共接报高层建筑火灾4057起。

一直以来，高层消防救援对深圳市而言都是巨大的挑战，也是重点攻克的难题。在深圳消防救援支队看来，高层消防救援之所以困难主要体现在以下方面：

一是从高楼本身的特性看，由于超高层建筑内管道、电梯井等垂直连通部位较多，烟火因“烟囱效应”易迅速蔓延至其他楼层，形成立体火灾，给灭火救援行动的展开带来极大挑战。此外，大城市尤其是超大型城市往往高楼密集，超高层建筑集中分布，因此超高层建筑一旦发生火灾，飞火、热辐射容易造成火势向周边楼宇扩散。

从消防车到场环节来看，举高类消防车辆容易受到展开空间的限制。由于外墙燃烧不断有飞火和燃烧残余物掉落，举高类消防车的展开区域受到限制。同时，交通阻塞、违规占用消防通道及登高作业面等情况的存在，易导致举高类消防车难以靠近起火建筑。目前装备的作业高度，最高的举高类消防车展开高度为101米，对超高层建筑100米以上的火点，举高类消防车无法进行有效的外部打击。

从灭火救援行动展开环节来看，一是垂直供水难，高层建筑火灾用水量较大，通常采取以建筑内部固定消防设施为主、外部供水力量为辅的方式进行供水。建筑内部固定消防设施因设施老旧、维护保养不到位、操作员设施操作不熟练等因素，容易导致固定消防设施不能发挥效能，甚至由于管路老旧、操作员操作失误造成内部供水管网破裂，还会对救援工作造成干扰。外部供水主要有室内沿楼梯铺设水带和外部垂直铺设水带两种方式，室内沿楼梯铺设水带存在供水距离长的缺点，而外部垂直铺设水带作业受建筑结构、玻璃幕墙、高度等因素影响实施条件较为苛刻，客观上造成高层建筑火灾火场供水难度大。

二是消防力量竖向登高难，除部分消防救援人员可利用登高车实施外部登高外，大多数消防救援人员登楼和灭火救援装备器材的转运输送只能依托消防电梯和疏散楼梯，存在运输效率低、人员体能消耗大的困难。

三是人员疏散难，高层建筑人员密度大，纵向疏散距离长，受疏散楼梯数量限制，人员在逃生过程中容易发生踩踏、窒息、中毒，造成群死群伤。同时，消防力量在竖向登高的过程中与被困人员的垂直疏散路线相冲突，从而影响救援人员进攻效率和被困人员疏散效率。

深圳立体救援样本

在被火龙舔舐和滚滚浓烟包裹的高层建筑面前，被困者和救援人员的生命同样面临巨大的威胁。在精准、高效开展救援的迫切期待下，科技力量正加快投入使用。

不妨以深圳为样本，来打探一下我国高层楼宇的立体式救援模式和高科技含量的救援装备库。

深圳消防救援支队负责人向记者展示的第一种装备是消防智能头盔。他说：“消防智能头盔拥有热成像模块、侦察视频回传通信模块、对讲通信模块集成装置，将头部防护、对讲通信、视频图传、红外侦察等多项功能进行集成，其中热成像功能模块可帮助消防员透过烟雾查找火源和进行人员搜索，侦察视频回传通信模块可将现场信息实时反馈至现场指挥部，解决了消防员在火场需手持携带各类消防装备的问题。”

此外，不得不提到无人机的应用。近年来，在处置灾害事故灭火救援行动中，传统的灾情侦察手段不仅无法快速、准确、全面掌握现场整体情况，而且常使侦检人员处于未知的危险环境中。消防无人机具有机动灵巧、快速响应、视野全面、危险性小等优势，可滞留在高湿、高温的火场上空或抵达消防员难以深入的区域，进行持续灾情监测、传输火场信息、提供通信保障、投送救援物资等工作，对消防救援队伍及时掌握宏观灾情、调度指挥、灭火作战、应急救援、防火预警具有重要的支撑作用。

同时，为抑制内部火灾，还可采取压缩空气泡沫系统供液代替原有的供水供液方式，发挥压缩空气泡沫重量轻、管线铺设时间短和灭火效能高的特点。在地面架设干粉导弹车，可瞄准着火层起火房间，突破超高层建筑钢化玻璃，精准打击火源，这样就进一步拓展了打擊内部火势的进攻手段。

一次真实的演练可以更直观地展示这些科技装备的作用。2022年11月，深圳消防救援支队在南山区前海世茂大厦开展了超高层演练。

其中，“侦察、灭火、排烟”等各类机器人替代消防员深入着火区域开展多项攻坚任务；无人机、101米举高消防车和直升机不仅完成了外部控火任务，还兼具通信保障、外部搜救、应急转运的功能；消防智能头盔在解放消防员双手的前提下，实现了消防员在火场中的头部防护、对讲通信、视频图传、红外侦察等多项功能；压缩空气泡沫系统供液的运用极大增加了供液的高度，提高了灭火效能等，各项高科技装备在此次演练中都得到了检验。

飞行汽车瞄准特殊场景

当人们还在追问，飞行汽车如何满足适航要求，如何落地实现市场化，如何确保城市空中飞行的安全性和可实现性的时候，一种国产飞行汽车已经瞄准了高层消防救援的极端特殊场景。

与国际上已经采用的电动旋翼推进技术路线不同，这种即将飞入“火场”的飞行汽车，是一种采用电动涵道风扇推进技术的垂直起降飞行器，这项技术来自北京玮航科技（以下简称“玮航科技”）。

玮航科技创始人张磊2007年进入清华大学汽车系。“2017年我博士毕业时，来了一场与飞行汽车产业的双向奔赴。”张磊告诉记者，从2016年起，飞行汽车领域的标志性事件不断涌现：亿航发布了首款载人飞行器亿航184；优步发布了全球首份城市空中交通白皮书，并在此后一年举办首届Elevate峰会（城市空中交通峰会）；此后摩根士丹利发布飞行汽车研究报告《全球城市空中交通潜在市场规模更新：起步缓慢但未来不可限量》，其中预测，到2040年全球飞行汽车市场规模将超过1万亿美元；咨询机构罗兰贝格预测，至2050年全球95个主要城市的空中，将会有9.8万辆飞行汽车飞驰，飞行汽车市场规模超过10万亿美元。

“我博士就读于清华大学特种动力团队，团队的主要研究方向之一以及我个人的课题方向就是飞行汽车动力，我们就这样顺理成章地在2017年选择了这个创业方向。”张磊说，他们基于电动涵道风扇推进技术研发的飞行汽车，与高层消防救援的需求高度契合。

这款飞行汽车有个专业名称——涵道风扇高空系留重型消防无人机，从外观上看，它采用的是6涵道风扇的纵列式布局构型；从技术能力上看，设计最大起飞重量达600公斤，挂载消防水炮，通过系留电缆和水带进行供电供水；在与消防车体结合后，便形成了系留涵道风扇举高消防车。

张磊随后向记者描述了这款搭载飞行汽车的特殊消防车在模拟实战中的表现——接到高层建筑火灾报警后，车长仅9米的系留涵道风扇举高消防车（目前高层灭火举高消防车车长在16米左右），可更好地通过城市狭窄道路环境，快速抵达火灾现场。指战员确认开始灭火作战后，飞行平台立即起飞，主动智能识别最佳灭火点，发射破窗弹，开启喷水灭火作业，以30～50升/秒的大流量持续不间断喷水灭火。火情基本消除后，消防队员进入楼内疏散被困人员，飞行平台继续执行中继通信、喊话、照明等辅助救人任务。被困人员有序撤离，直至飞行平台扫描全楼确认全部人员疏散完毕，灭火救援任务顺利结束。

“小身躯、大推力、大载荷，是这款飞行汽车的主要优势，正好满足高层建筑灭火的特殊要求。”张磊告诉记者，与时间赛跑、突破高度限制、出水量大且能持续供水等，是高层灭火的要求也是难点。

“在与百米级举高消防车进行对比后，更容易理解这款飞行汽车的优势。”张磊分析道。

从效率上来看，受限于机械举升的工作原理，传统举高消防车必须装备足够长的举升臂，这使得整车长度过大。比如目前世界上举升高度最大的101米举高消防车，其车身长16.3米，转弯半径超过50米，车重60吨，在市区不易行驶，也较难快速通过小区附近狭窄通道，且在抵达现场后还需要耗时20分钟左右搭建横向救援支撑面；又因机械臂举升速度缓慢，单次上行也需要耗时20分钟左右，因此从时效上来看有较大局限性。

与之相比，系留涵道风扇举高消防车车长在9米以内，可在接警后随第一批消防救援队伍在第一时间抵达火灾现场，且飞行平台不需要搭建救援支撑面即可起飞，爬升速度超过2米/秒，单次上行至百米仅需50秒左右。

从灭火作战能力来看，101米举高消防车展开救援支撑面后，需要占据长20米、宽7米的消防救援面空间，在高层楼宇附近有限的救援面上较难放置多台消防车同时进行灭火作战。而系留涵道风扇举高消防车与传统101米举高消防车的单台灭火作战能力相近，且所占空间大幅减小，在相同消防救援面上最多可布置6台，实现多台主战装备协同作战，水流量倍增。

从触及高度来看，受限于机械举升工作原理，传统举高消防车要想进一步提升举高高度，技术难度跟产品价格呈指数级增长。进入21世纪后，生产举高消防车的芬兰博浪涛公司也仅仅把在售产品的举升高度从101米提升至112米。然而超高层建筑往往超过150米甚至在200米及以上，此时传统举高消防车只能“望楼兴叹”。

高温、低能见度、复杂的风力风向环境、需在楼宇间穿行……当飞行汽车能灵活应对这一切城市空中的复杂场景后，它或许就能真正成为未来城市立体交通的重要成员了。

◎ 来源|《环球》杂志