李灿辉，浦同省，柳国元，张文文，单保君
（1.应急管理部南方航空护林总站丽江站，云南 丽江 674100；
2.西南林业大学土木工程学院，云南 昆明 650224；
3.云南正茂林火防控管理有限责任公司，云南 昆明 650224）
横断山脉河流切蚀深，流经青藏高原边缘河流切蚀形成较大峡谷。受青藏高原深刻影响，为云南热带季风低纬高原特殊地区，垂直地带性以山原热带为基础，气候干湿季节分明，气候梯度变化显著[1]。横断山脉地处滇、川、藏3省，地形地貌特殊，气候复杂多样，是中国原生生态系统保留最完好、垂直生态系统最完整以及全球温带生态系统最具有代表性地区，是我国乃至全世界生物多样性最丰富和最独特区域，是我国生态安全的重要屏障[2-3]。
对该地区森林防火工作造成影响的因素主要有以下几个。
1）气候干燥。该地区兼有太平洋和印度洋两大水系，属亚热带高原季风气候，气候垂直变化明显，有“一山有四季，十里不同天”的说法，有干热河谷气候，干湿季分明，冬春季干燥少雨，日照长，蒸发大、空气干燥，可燃物极易燃烧。该地区海拔较高，地势起伏大，山河相间，高山、峡谷密布，雪山耸立，地形复杂，有些地形呈垂直分布，地面森林防火基础设施匮乏，人员难以到达[4]。
2）可燃物载量大。多样的气候，明显海拔高差，孕育了丰富多样的森林植被，同时使得林内可燃物载量大，腐质层厚，林火燃烧行为往往树冠火、地表火、地下火同时发生，处置困难[5]。
3）火源管理困难。该地区林农、林牧交错，生产、生活方式落后，火源管理难度大，森林火灾时有发生。
由于该地区地形复杂，气候干燥，林内可燃物载量大，火源管理困难，森林火灾时有发生，且森林火灾发生后燃烧剧烈，蔓延迅速，极易形成树冠火，甚至发生爆燃，加之地形受限，扑救困难，危险性高，易造成人员伤亡事故，是我国的多火灾区和老火灾区。直升机吊桶灭火在该区域内有很大潜能，在日常防灭火中也发挥了巨大作用[6]。
K-MAX直升机是由美国卡曼宇航公司生产的单座单发并列双旋翼中型起重调运直升机，是目前世界上唯一采用这种双旋翼并列布局、专门为执行外部吊挂任务而设计的直升机[7]。K-MAX直升机最具特色的是使用了交叉双旋翼式结构，两根轴分别驱动两副旋翼，两副旋翼交叉布置、交叉对称，让直升机的复杂性大大降低，不再使用尾桨，使得机身的体积大大缩小，比单旋翼更加安全[8-9]。
K-MAX直升机机身长12.7 m，宽4.1 m，旋翼直径14.73 m，空机重量2325 kg，最大起飞重量5443 kg，吊挂最大载量2721 kg，无外挂最大飞行速度185 km/h，外挂最大飞行速度148 km/h，最大爬升率12.7 m/s，最大加油量635 kg，最大航程495 km，最长续航时间2 h 50 min。K-MAX直升机因无尾桨，对起降场地要求低，20 m×20 m无障碍物场地即可。双旋翼的设计使海拔对飞机减载的影响小，在气温15℃条件下，海拔1500 m，可载2574 kg；
海拔3000 m，可载2347 kg；
海拔4500 m，可载1960 kg，被誉为“空中大力士”。
直升机载重是森林防火中重要的技术指标，在不同海拔作业时，直升机载重会有偏差，偏差量也称之为吊挂减载率。高原吊挂减载率可以用以下公式表示。
由表1可知，4种机型直升机中，K-MAX直升机的高原减载率最小，其他3款直升机高原减载率均超50%，证明K-MAX直升机具有优越的高原作业性能。
表1 M-171、K-32、K-MAX、M-26四种直升机高原吊挂减载对比
广东聚翔通用航空公司于2018年引进KMAX直升机，并从当年起在滇西北、川西的横断山脉高原林区实施航空应急救援森林消防作业。
3.1 K-MAX直升机在灭火实战中展现优越的高原性能
K-MAX直升机机动灵活、载水量大、取水速度快、悬停能力强、洒水精准，具有优越的高原性能，在滇西北森林航空消防空中吊桶洒水灭火作业中得到完美展现[10]。在2018年3月12日，一架K-MAX直升机执行完灭火任务，从大理返回丽江的飞行途中，发现丽江市玉龙县太安乡吉子水库南面发生初发森林火情，着火林分为云南松中幼林，火势强劲，已形成树冠火。观察员立即下令K-MAX直升机实施灭火作业，在仅剩25 min航油的情况下，K-MAX直升机随即在火场附近的小鱼塘快速取水，向威胁大的火头火线洒水5桶，全面控制了火势的蔓延。地面扑火队赶到后，在短时间内将林火全部清理完毕。
2018年3月25日下午，丽江市玉龙县白沙镇文海下村突发森林火情，火场位于玉龙雪山自然保护区南脊，平均海拔3100 m，着火林分以云南松为主，情况十分危急。一架小松鼠指挥机和两架K-MAX灭火直升机快速出动，两架K-MAX灭火直升机编队在海拔2900 m的文海水库取水，采取轮流循环扑救战术连续作业3 h 15 min，共洒水65桶（约130 t）。在地空密切配合下，将林火完全扑灭，避免了一场重大森林火灾的发生。
3.2 K-MAX直升机与K-32直升机对同一火场高原灭火实战对比
2019年4月12日，丽江市宁蒗县红桥乡发生森林火灾，火场海拔2800～3200 m，火场地势复杂，山高谷深，地面扑救难度极大。应急管理部南方航空护林总站丽江站立即启动应急预案，根据火场综合情况研判，为了缩短直升机航程和返场时间，有效提升灭火效率，飞机由白沙直升机场转场至距离火场较近的民航泸沽湖机场（海拔3292 m）加油作业。表2显示，在4月13日扑火战斗中，同时出动一架K-MAX直升机与一架K-32直升机外挂吊桶从白沙直升机场起飞，直接到火场南边10 km的水库（海拔2503 m）取水灭火，战斗至油量耗尽后，到附近泸沽湖机场加油，K-MAX直升机采取关车加油，K-32直升机因在海拔3000 m以上发动机不能直接启动，故采取不关车加油。分别加油2次，作业3架次，K-MAX直升机共作业6 h 46 min，洒水40桶（80 t）；
K-32直升机共作业一架次，中途不关车加油2次，作业7 h 10 min，洒水20桶（40 t）。通过对比，在平均海拔约3000 m高原同一火场吊桶灭火作业，K-MAX直升机吊桶灭火作业适应性、洒水量、灭火效率等方面明显优于K-32直升机。
表2 K-MAX与K-32飞机灭火作业数据
3.3 K-MAX直升机火场给养
2020年3月29日，云南省迪庆州香格里拉经开区松园上组后山突发森林火灾。接报后，应急管理部南方航空护林总站高度重视，立即启动应急预案，指令南航总站丽江站派出1架H-125直升机、2架K-MAX直升机和调派保山站大理基地1架M-26直升机跨区支援，组成4机机群，编队开展航空灭火。从3月30日至4月3日，4架直升机，共计飞行90 h 47 min，吊桶洒水作业31架次57 h 41min，累计洒水271桶约743.5 t。
因火场山高坡陡、地形复杂，扑救十分困难，地面总共投入2000多兵力。在4月2日，火场南线地面400余名队员已经连续多日扑救，急需食物、水等物资补给。此次的运送任务重、时间急，一方面地面运送时间较长，地面补给1次需爬山4个多小时；
另一方面物资多，需要运送食品、水等数件物品，后勤人员少，难于及时保障。火场前线指挥部立即会同丽江站研究空投补给方案，使用K-MAX直升机采取外挂吊斗投送方式执行物资运送任务。12:22时，K-MAX直升机在前指（海拔1800 m）吊上1500 kg物资，12:32时成功投送到指定火场前线（海拔2900 m），在最短时间内完成了补给任务。
经测算，在同样条件下，执行同等数量的运送任务，K-MAX直升机一架次投送量相当于人力150人，时间效率是人力的24倍，充分发挥了直升机机动、灵活、高效特点（表3）。
表3 3K-MAX直升机投送与人力运送数据对比
3.4 K-MAX直升机外挂吊运
1）外挂吊运。在森林火灾扑救中，以专业队伍扑救为主，战术上以水灭火往往是最有效、最常用的手段，水就好比战争中的子弹[11]。在具体扑救中，专业队员用单兵背负往复式水枪直接扑打火头、火线，地方组织的民兵负责水的供给，专业队员与民兵的配备一般按1∶3的比例。若水源远或是山路陡坡，比例要到1∶10以上才能满足一线扑救需求。火线扑灭后，为防止死灰复燃，火场清理也十分关键，术语讲“三分打，七分清”，而清理火点、火线，通常也使用以水灭火。因此，水能否及时供给到位，往往决定了火灾能否最终扑灭，而山顶或山脊往往没有水源，地面要组织成百上千人送水才能满足需求。此时，可以采取K-MAX直升机外挂水囊投送方式，直接把水囊投送到火线、火点，队员直接取水[12]。假设以此火场条件作比较：人工运送点至火场3 km，按每人负重10 kg，负重爬山需 2 h；
1个水囊2000 kg，水囊运送点距离火场15 km，飞机作业2 h测算。
表4显示，1架K-MAX直升机外挂水囊投送2 h完成量需要人工2400人，而且在时间效率也有很大差距，K-MAX直升机10 min可送达，人工需要120 min才能送达。
表4 K-MAX直升机吊水囊与人力运送数据对比
2）吊装设备。在森林火灾扑救中，采取开辟隔离带方式，进行间接扑救也是比较常用且行之有效的手段之一。开辟隔离带一般依托自然地形在山顶、山脊，或是沟谷，采取砍伐、开挖方式清出可燃物，用物理隔带方式达到灭火目的[13]。在高原林区，许多地方人迹罕至，没有路，地面难以达到。因此，可以采用K-MAX直升机外挂吊装小型推土机（2 t左右），外挂吊斗投送扑火工具方式，把扑火机具第一时间投送到指定地点，一方面节省队员的时间和体力，另一方面可以把机械投入灭火作战[14]。
3.5 K-MAX直升机不足之处
K-MAX直升机作为单座起重调运直升机，在森林航空消防中也有不足：仅能容纳一名飞行员，森林航空消防空中观察员无法上机作业，不能执行空中侦察或指挥任务；
单座单人驾驶，飞行员自己一人要完成观察、通信、操作等所有工作，劳动强度大，要求高；
转场作业不方便，转场作业时，机务人员和航材必须通过地面转运；
抗风性能不强，飞行手册要求阵风低于17 m/s情况下可实时航空作业，挂载吊桶灭火也要低于这一标准；
续航时间短，适合于移动加油作业。
K-MAX直升机在丽江开展森林航空消防3年实战验证，其吊挂时机动灵活、悬停能力强、高原减载小等优势在高原林区森林航空消防吊桶灭火较为实用。除开展吊桶直接灭火外，针对高原地区特殊地形地貌、复杂自然条件、森林火灾和其他自然灾害多发的情况，可以在物资（水囊）投送、吊装设备等航空应急救援领域积极探索，提高航空应急救援综合能力。此外，其优越的高原作业性能，也可作为向藏区高海拔地区拓展航空应急救援业务适用的机型选择。总之，K-MAX直升机适合高原森林草原灭火。
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