浅谈直升机吊桶灭火飞行安全技术

浅谈直升机吊桶灭火飞行安全技术

林运通1华国栋2江西军1郭天峰1陈芳2

林运通1华国栋2江西军1郭天峰1陈芳2谢献强1侯中原2肖永平1

1.广东省航空护林站/广东省林火卫星监测中心广东广州510173；2.广东省林业调查规划院广东广州510520

摘要：直升机吊桶灭火是国际森林航空消防的重要灭火手段，飞行安全是森林航空消防的永恒主题，直升机吊桶灭火是一项系统工程，影响其安全生产的因素众多。本文详细阐述了影响直升机吊桶灭火飞行安全的自然因素和人为因素，提出了保障直升机吊桶灭火飞行安全的具体途径和措施，并从加强吊桶飞行实战训练、地空配合灭火演练、野外起降保障训练等方面探索提升直升机吊桶灭火飞行技术水平和实战能力。

关键词：森林火灾；直升机；吊桶洒水；灭火技术；飞行安全

中图分类号：文献标识码：文章编号：

BriefDiscussionsaboutFlightSafetyTechnologyofFireExtinguishingbyHangingBuckettoSprinkleinHelicopter

LINYuntong1HUAGuodong2JIANGXijun1GUOTianfeng1

CHENFang2XIEXianqiang1HOUZhongyuan2XIAOYongping1

（1.GuangdongAerialForestFireProtectionStation/GuangdongForestFireSatelliteMonitoringCenter,Guangzhou,Guangdong510173,China;2.GuangdongForestrySurveyingandDesigningInstitute,Guangzhou,Guangdong510520,China)

AbstractFireextinguishingbyhangingbuckettosprinkleinhelicopterhasbecomeanimportantchoicefortheworld.Flightsafetyistheeternalthemeandsystematicproject,affectedbymanyfactors.Thispapermainlyaboutthespecificeffectsofnaturalfactorsandhumanfactorsforflightsafety,andproposespecificwaysandmeasurestoensureflightsafety.Threeaspects,suchasstrengtheningthepracticaltrainingbyhangingbucket,coordinationofthegroundandspaceinfirefightingpractices,supporttraininginfieldlanding,canbeexploredandpracticedtoimprovetheabilityandthelevelofcombatingwithheavyforestfiregradually.

KeywordsForestfire;helicopter;helicopterhangingbucketsprinkling;fireextinguishingtechnology;flightsafety

森林资源是人类赖以生存和发展的一种非常宝贵的可再生资源，森林火灾是破坏森林资源的最大威胁[1]。由于森林火灾具有突发性强、火势强度大、发展速度快、处置难度大等特点[2,3]，一旦森林火灾发现或处置不及时，特别是发生在山高坡陡、交通不便的林区，容易小火酿成大灾，不仅耗费了大量的人力、物力和财力组织扑救，还严重威胁着人民群众生命财产安全和森林生态安全。吊桶灭火是在直升机机腹悬挂装有化学灭火剂或水的吊桶（吊囊），直升机飞至火场上空进行抛撒灭火[4-8]，具有机动能力强、续航时间长、飞行速度快、升降灵活性佳、连续作战能力强等特点[6,9-11]。由于化学灭火剂的大量使用不仅费用高昂、补给困难，还可能会给林

区的生态环境造成污染，而通过外挂吊桶在火场附近水域就近取水并快速返回火场将水喷洒在火头、火线上，从而达到快速阻火、控火、灭火显著效果的吊桶洒水技术[3,5,9]，不仅费用低、无污染、效果佳，而且森林地区通常水源水域充足，直升机取水后能快速返回火场扑救，有利于“打早、打小、打了”森林火灾，目前已成为世界各国扑救森林火灾的重要方法[3,6,9,11-17]。

直升机吊桶灭火多用于地形复杂、交通不便地区的森林火灾扑救，且通常还伴有强对流天气和燃烧烟雾引起的低能见度等影响飞行安全的不良因素[5,18]。在双机或机群作业时，还存在空中撞机或缆绳相缠的潜在风险。因此，在执行吊桶灭火飞行任务时，飞行安全是第一要务，必须坚持以人为本、积极消灭的扑救理念，科学分析和制定应对影响飞行安全的策略，确保飞行安全和及时扑救森林火灾。

1飞行安全影响因素

1.1自然因素

1.1.1地形地貌

直升机吊桶洒水作业受地形地貌影响较大，在地震带、断裂层带、熔岩地貌等地带，地势高低不平或土层较为脆弱，地效差，不利于直升机的紧急起落[19]。特别是在地表起伏大、高差悬殊并呈切割纵深状的高山峡谷地带，不但交通运输不便，而且峡谷风盛行，一旦发生森林火灾，火势快速发展，火场空间内迅速充斥着疾风、烈火、浓烟，通常还布设有高压线、铁塔、瞭望台等设施，影响飞行安全和直升机野外起降及燃油补给，吊桶洒水扑救森林火灾效果受到了一定程度的限制。

1.1.2能见度

雾霾天气或可燃物燃烧产生的浓烟、扬起的灰烬都会降低火场的能见度。在无风或静风气象条件下，烟雾无法及时地往四周散开，局部能见度较低，从而增加了地形情报失真、电线撞击和中空撞机的风险。

1.1.3风

风对直升机的飞行安全影响主要体现在风向和风速上。风向主要影响直升机的飞行速度和进出火场的方向。风速则主要影响直升机的飞行速度及飞行平稳性[19]，而且随着风速的增大，吊桶洒水高度越高，水滴的漂移和雾化现象越明显，洒水灭火的效果就越差。吊桶洒水时通过调整洒水高度来修正风速的影响。在风速较大的气象条件下，由于降低了洒水高度，直升机的飞行高度相对较低，在山高峻险、高差悬殊的地形地貌中飞行容易发生吊桶挂到树枝、山石甚至撞机、坠机事故。

1.1.4气温

森林火灾多发生于少雨干旱、气温较高的时间段内，具有明显的时间性和季节性[20-22]，特别是连续多日无降水天气时，气温的升高可降低林下可燃物的湿度，从而极易引发森林火灾。同时，气温的升降会影响气流流动和空气氧气浓度的变化。直升机吊桶洒水灭火时，飞行安全和飞机性能的发挥受到空气层流动所形成气流、湿度变化及海拔升高所导致的气温和氧气浓度下降等因素影响较大[19,23]。

1.1.5障碍物

直升机进行吊桶取水和洒水属于低空作业，在高压铁塔、电线穿过的峡谷、水泵房以及高峰、大树、风车林立等地方，存在着与障碍物相撞的潜在风险。

1.1.6通信

当火场位于高山峡谷等信号较差的区域时，飞机间的正常通信会受到一定程度的影响，从而影响扑救的飞行安全。

1.2人为因素

1.2.1故障飞行

吊桶洒水灭火任务的执行是建立在飞行安全、飞机无故障的基础上的。飞机开车起飞前，由于人为疏忽没有对引擎、仪表、吊桶等重要部件和设备进行充分检修排障，或者飞机发生故障时飞行员处理不当或指挥员指挥失误，都会影响飞行安全。

1.2.2航线

直升机吊桶飞行时存在吊挂系统失灵或人员操作失误导致的吊桶脱钩掉落的危险，飞行航线制定不科学时，吊桶容易与高层建筑物或避雷装置等位置较高的物体相撞。同时，飞行航线必须是直升机进、出火场的最安全路径，特别是双机或机群作业时，缺乏安全、有序的飞行路线对飞行安全和扑救任务的执行极为不利。

1.2.3中空干扰

双机或机群作业时，火场有多架直升机往返执行扑救任务，火场周围飞机密度大，起降频繁，空域情况复杂。若有其他未经通报、协调的直升机经过同一空域，则存在空中撞机的危险。

1.2.4吊桶取水与洒水

吊桶灭火包括取水和洒水两个步骤。执行吊桶洒水灭火时，通常选择在湖泊或缓流水体，也可在能产生涌浪或潮汐的大型水域，甚至还可在山间河流等湍急水体中吊桶取水。在水层较浅或盐水水域悬停取水时，吊桶容易挂到水中含有的树枝、木桩、大块石头等障碍物。同时，水汽和水面波浪扰动会在一定程度上使飞行人员产生移动错觉，直升机容易处于上下漂移的状态，若吊桶此时被迅速提出水面，将对吊桶挂钩造成严重的扭曲压力，容易造成吊桶脱钩掉落。而在吊桶洒水时，直升机飞行存在低空飞行、地势陡峭、能见度低、大型火场机群作业空域拥挤等不安全因素，且需根据火势强弱和火线长短等情况控制飞行速度和高度来间接调整水带的长短、宽窄及水滴的大小、分布密度。若飞行员心理素质差、飞行技术薄弱、吊桶灭火经验缺乏，容易使吊桶洒水的危险性提升[23]。

1.2.5飞行与扑救指挥

直升机吊桶洒水扑救森林火灾，特别是在双机或机群作业中，火场周围飞机密度大，起降频繁，空域情况复杂，如果缺少观察员、调度员或长机机长负责指挥调度所有飞机，飞行和扑救次序将会变得混乱，地空配合存在多头指挥的混乱现象，若沟通协调不到位则大大提高发生撞机的风险。同时，由于直升机飞行和扑救指挥的缺位，以及飞行员吊桶灭火经验的缺乏，火灾扑救缺乏科学的战略战术指导[24]，吊桶洒水扑救点位主观随意性较大，有可能对于一些易烧易复燃、潜在风险大、发展前方扑救难度大、敏感性强的火线、烟点产生战略误判，导致处置不及时而贻误最佳扑救战机，从而给人民群众生命财产安全和森林生态资源与安全造成巨大损失。

2飞行安全应对措施

2.1自然因素分析

直升机低空作业受地形地貌、能见度、风、气温、障碍物等因素影响较大。飞机航行前，要根据飞机的飞行性能及自身重量、乘机人员质量、吊桶取水负荷、火场海拔等参数计算出飞机灭火时所能飞行的增高上限；对于火场周边的高压铁塔、高压线穿过的峡谷以及水泵房等障碍物应进行彻底排查，及时知悉飞行空域中的潜在风险因素。为确保飞行安全，可在飞机上安装电线切割机，以应对突发情况。飞机抵达火场时，飞行员应当知悉火场周边具体情况，禁止飞越能见度太低而无法看清前方的区域；若采用仪表飞行，则可在该区域周围上空盘旋，确保其他飞行员、观察员或长机机长能及时掌握该飞机的动态。对于地势较为平坦的火场，为了充分利用风向和减少直升机发动机负荷及油料消耗，直升机吊桶取水后可采用顺风向进入火场，而对于地形地貌较为复杂的火场则必须重新制定扑救方案。飞机离开和到达直升机降落场、取水点、火场时需要通过适当的呼叫频率与观察员及航线上的其他飞机取得联系，并按照既定的航线和阵形执行扑救任务。同时，为实施吊桶灭火地空配合以及为地面人员提供空中援助，地面指挥人员亦可通过适当的呼叫频率与观察员及飞行员取得联系，及时将扑救作战意图传达给飞行员贯彻执行。

2.2人为因素分析

2.2.1试车与排障

为确保飞行安全，飞行员、空中机械师和地面机械师等作业人员，要随时掌握直升机的运转情况和工作状态，严格按程序做好飞行50小时、100小时等定时检修和常规检修，严禁带故障飞行，做到航前试车、航后保养，发现故障检修后务必多次试车[25]，严格按试车程序运转正常后方可放飞，绝不允许直接飞行。同时，为确保吊桶系统的安全运行，执行吊桶洒水飞行任务前应做好以下几项检查工作：一是检查电子和机械吊挂释放系统灵敏性；二是检查吊桶、吊钩是否有裂纹、磨损等损坏情况；三是检查控制头的裂纹和螺栓安全性；四是检查吊桶牵引缆绳的裂纹及腐蚀情况。

2.2.2航线与中空干扰

进出火场的航线，要尽量避开人员密集区、高层建筑区、军事管制区，确保所制定航线是直升机进、出火场的最安全路径。同时，为应对中空干扰，需要加强对火场周围空域的雷达监视；在双机或机群作业中，实行长机负责制，即指定一架飞机作为长机在前，由其负责指挥协调火场其他飞机跟进飞行，各飞机之间保持常守。

2.2.3吊桶取水及洒水

直升机低空速悬停吊桶取水时，应先侦察水域中是否存在树枝、木桩、大块石头等障碍物和水域深度，判断是否符合吊桶取水条件。同时，为克服因水汽和水面波浪扰动而可能产生的移动错觉，飞行人员可以选取岸上的固定点源物体或者水域中裸露的石头或木桩作为参照系；在湍急水体中吊桶取水时，直升机宜采取逆水流方向低空慢速飞行。当吊桶装满水后，直升机宜低速将吊桶从水中缓慢提升，并通过后视镜或机上人员观察吊桶状态。

飞机空速和飞行高度对洒落水带的长短、宽窄和水滴的大小、分布密度等影响较大[13]，常作为扑救不同类型林火可燃物火场时直升机飞行策略的重要参考之一。对于以草本植物等受相对湿度影响很大的轻型可燃物为主的火线、火头或烟点，直升机吊桶高空中速洒水可以形成宽而长的水带，扑灭效果良好；对于以灌木、乔木等较重可燃物为主或可燃物堆积密度大的扑救区域，直升机吊桶高空低速洒水可以形成窄而短的水带，显著提高了单位灭火区域的洒水密度和灭火效果[2]。与此同时，飞行员等机上作业人员是飞行安全的关键，要时刻把安全放在首位，加强训练和学习，切实增强身体素质和心理素质，提高业务水平和应变能力。

2.2.4科学调度指挥与飞行

直升机飞行安全很大程度上取决于科学调度指挥。直升机的调度指挥要严守“三不放飞”标准，时刻把飞行安全放在首位，制定和执行安全、科学、高效的飞行预案和飞行程序，特别是在调度双机或机群扑救森林大火时，要在起飞顺序、飞行高度、间隔时间、进出火场航线方向等飞行程序上作出科学安排，与各飞机保持常守，及时掌握各飞机的工作状态。通信不畅时，启用长机负责制。观察员、调度员要严守规定，严格把关，稳中取胜，密切关注天气变化，发现不适航天气要第一时间通知机长及时返航或备降；在长机负责的情况下，长机机长要根据天气变化及火场净空条件的好坏及时发出正确指令。同时，观察员或长机机长要密切与民航、区调及空管部门沟通协调，及时将飞经同一空域或相邻空域的其他飞机的飞行情况通报给执行灭火任务的直升飞机，避免因沟通协调不及时而发生撞机事故。

直升机飞行安全还和科学飞行策略有关。安全、高效的飞行不仅要考虑直升机的设计指标、历史维修情况、最大承载重量等基本情况，还要考虑飞机的飞行高度、载油量、续航时间、工作状态以及火场周围地形地貌、能见度、障碍物、气象条件等诸多因素。飞机起飞前要严格检查各种仪表和系统的运转情况，掌握飞行区域的气候环境、地形地貌等基础信息，严格按安全飞行高度和速度飞行，吊桶取水及洒水时飞机引擎功率不超过核定最大功率的80%。在飞行过程中，遇到天气恶劣、引擎故障、吊桶失灵、风力漂移、出勤人员身体不适或其他不宜继续航行的紧急情况，特别是当飞机不慎穿入浓烟区、云雾区、雷雨区或能见度差的区域时，要及时采取返航或紧急迫降等应对措施[25]；在地形地貌复杂、能见度低、障碍物多、气象条件差的火场周围飞行时，要与观察员或长机机长保持常守，听从指挥及时做出扑救战略调整。当飞机在扑救区域上空时，应做好随时释放吊桶挂钩的准备，调整好飞行速度。与此同时，要密切关注飞机的剩余油量及太阳落山时刻，确保飞机能在太阳落山前半小时内安全落地关车。

2.2.5安全应急

飞机应急降落前需做好地上障碍物、地形地貌、枯枝落叶、灰烬等分布情况的侦察，选择较为合适的地方降落。为防止飞机降落时灰烬扬起，可在备降区域洒上几桶水或者飞机低空、慢速飞越该区域时观察灰烬扬起情况判断是否符合降落要求。同时，飞机上必须配备和使用灭火器、飞行头盔、高熔点飞行服、手套、降落伞、个人漂浮用品等防护装备和逃生装备，主要用于飞机动力失效、撞机或与障碍物相撞、吊桶紧急抛放失灵等需要紧急迫降或逃生的突发情况。

3强化飞行安全生产措施

3.1加强飞行实战训练

3.1.1吊桶飞行训练

在低火险时节，组织直升机开展吊桶飞行训练，以机场及基地周边的森林火烧迹地、林缘烧荒、水库堤坝和农用火为洒水训练和空中观察训练目标，定速、定高、定点吊桶洒水，锻炼了机组的吊桶飞行技术和熟练程度，提高了观察员空中判读目标长度和方位的准确性，为精准、高效、快速处理处置森林火灾奠定技术基础。

3.1.2机群作业训练

机群吊桶洒水灭火相对于单架直升机灭火具有更高的扑救效率和灭火效果。在扑救危险性较大或地面扑救力量难以到达的森林大火时，采用多架直升机依次循环实施吊桶洒水，缩短了洒水时间间隔，从而更为迅速地压制火头、火线，为地面扑救力量跟进扑灭余火、烟点创造有利战机。相对单架直升机作业而言，机群作业的组织协调更为严密，技术难度较大，需加强机群作业实战化训练，提高机组作业协调水平和观察员、调度员对机群作业的指挥协调能力。

3.2加强野外起降保障训练

3.2.1临时起降训练

机降点是构成森林航空消防保障体系的重要组成部分，同时也是提高森林航空消防直升机作业飞行效率的关键途径，主要为直升机野外加油、运送扑火队员及防火物资等提供备降服务。加强机降点起降训练，有利于提升地方森林火灾扑救应急响应水平和质量，确保机降点随时能投入使用。

3.2.2移动加油训练

移动加油是指应用直升机吊桶洒水灭火，特别是扑救重、特大森林火灾时，为了增加直升机日落前在火场的作业时间，采用专用油罐车将航空煤油运输到火场一线为直升机补给油料，并可根据需要实施直升机不关车加油，减少关车加油对直升机维护的相关工作环节，从而可节省飞行准备时间30分钟左右。

3.3加强地空配合灭火演练

地空配合是指地面扑救力量与直升机空中吊桶洒水配合扑灭森林火灾的方法。直升机吊桶洒水可以降低火势或扑灭明火，然后地面扑救力量再把余火、烟点消灭，从而起到事半功倍的效果。协调和组织直升机驻防所在地森林防火部门开展地空配合防火演练，不仅增强了地面扑火人员与直升机“人机协同作战”的组织协调性，还充分发挥了直升机吊桶洒水在压制火头方面的显著优势，减少了地面扑救人员与火头的直接对抗性和森林生态资源的损失，为积累“人机协同作战”快速联动新经验奠定实践基础。

3.4加强飞行安全生产监督管理

飞行安全生产重在防范[23]，贵在坚持，利在实施，应将监督管理工作贯穿于安全生产全过程，明晰森林航空消防安全生产各主体责任，严格对照权责做好飞行安全生产工作。一是直升机公司是航空护林飞行安全的责任主体，负责飞行组织和运行保障工作，建立机组管理与飞行安全相关规章制度，加强机组人员的管理和安全教育，督促机组做好直升机的日常维护保养和检修工作，遵守有关飞行规定，确保直升机适航性能良好和安全飞行；二是航空护林基地所在地的林业主管部门是基地地面安全工作的责任主体，负责协调落实驻防直升机停放的安全保卫工作，确保航空护林直升机地面停放安全；三是航空护林直升机执行临时起降任务，任务所在地的林业主管部门是临时停放的安全责任主体，负责直升机临时停放的安全警戒工作；四是航空护林直升机执行吊桶灭火时，取水点所在地的林业主管部门应派人到取水点现场维护秩序，防止发生安全事故；五是因工作需要乘坐直升机的，要按相关规定办理乘机手续，禁止无关人员乘坐。在明晰各主体责任的同时，要严格执行“三不放飞”标准和“五同管理”制度，重点加强工作绩效考核，制定和实施更为科学合理的监督管理工作制度和突发事件应急方案。

4结语

飞行安全是直升机吊桶洒水灭火的前提，是森林航空消防事业发展所必须高度重视和探讨的课题。采用直升机吊桶洒水灭火时，在明晰自然因素和人为因素对飞行安全的影响的基础上，应分门别类做足和强化飞行安全生产措施，提升直升机吊桶灭火飞行技术水平和实战能力，保障人民群众生命财产安全和森林生态安全，为构建人与自然和谐共生的美丽家园、美丽乡村、美丽中国，为全面建成小康社会、加快建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国作出更大贡献。

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*基金项目：

第一作者：林运通（1990—），男，助理工程师，主要从事航空护林、森林防火工作及人工湿地污水处理系统研究