专用底盘机场消防车结构简析

北京中卓时代消防装备科技有限公司 刘勇

通过对国际及国内专用底盘机场消防车整车结构进行解析，介绍了整车的主要技术参数、结构及工作原理。对整车使用时的各种工况进行了说明，并分别介绍了其主要用途。

机场消防车主要用于飞机火灾的扑救及人员的救援，其一般具有高机动性、高越野性、大载液量、自动化程度高的特点，可在高速行进中进行灭火药剂的喷射，部分加装穿刺臂的救援车辆可直接对客机机舱进行穿刺灭火。整车可在3min之内到达机场跑道尽头及周边的任意区域并快速实施灭火作业。我国目前大多数机场主要以商用底盘机场车为主，虽然能勉强满足MH 7002—2006《民用航空运输机场消防站消防装备配备》相关标准要求，但是整车实用性不高，存在底盘稳定性低、载液量小、自动化程度低、操作繁琐等弊端。我国目前专用底盘机场车基本上被美国豪士科、奥地利卢森堡亚机场车垄断，单台价格在千万元人民币以上。截至2016年，国内只有一家公司突破这一技术难题，生产出我国第一辆具有自主知识产权的专用底盘机场消防车，目前已经在国内市场销售，打破了这一产品被国外企业垄断的现状。

专用底盘机场消防车简介

新型机场消防车采用专用宽体底盘进行改装，由后置发动机、变扭器、变速器、消防动力系统、消防泵系统等组成。驾驶室采用双门形式，可搭载乘员6人（含驾驶员）。具有行进过程中喷射灭火药剂的功能，在驾驶室可完成消防设备及穿刺臂的操作。

1.主要技术参数

图2 某型机场消防车结构组成

新型机场消防车主要技术参数如下：整车尺寸（长×宽×高）为11800mm×3050mm×3850mm，整车总质量为36800kg，0～80㎞/h加速时间≤35s，整车最高时速为115km/h，载液量为12500L，载干粉量为250kg，最小转弯直径为30m，接近角为30°，离去角为30°，一次性混合液喷射率为7200L/min，最低稳定车速≤5km/h，最大爬坡度≥40%，最大行驶侧坡≥30%，最小离地间隙≥380mm，水泵全功率状态下车速≥40km/h，整车使用平均故障间隔里程≥2500km，灭火系统持续工作时间≥6h，适用环境温度范围为-41℃～+46℃，驱动形式为6×6，乘员人数6人。

2.整车结构组成及工作原理

某型机场消防车主要结构组成见图2，主要由消防副炮及管路、驾驶室控制系统、驾驶室、消防泵及泡沫系统、穿刺臂及消防主炮、罐体、变扭器、舱体、车桥及悬挂、液压系统、分动箱及底盘传动系、上装附加传动系、发动机等部件组成。

整车动力系统见图3，底盘发动机输出动力至变扭器，变扭器输出动力至消防泵、液压系统及分动箱，输出至底盘的动力经分动箱后进入前后驱动桥，输出至液压泵的动力用来驱动穿刺臂的液压系统，输出至消防泵的动力可直接驱动消防泵。

后置发动机选用某品牌TAD16型，根据发动机的各项参数匹配变扭器型号为TD61-1179型变扭器，具体匹配参数如下。

2.1 发动机参数

图3 某型机场消防车动力系统图

图4 发动机功率曲线图

发动机采用某品牌TAD1672VE型，6缸水冷增压电控柴油发动机。额定功率为515/1800（kW/r/mi n）；最大扭矩为3200/1260（Nm/r/min）。

2.2 变扭器参数

变扭器功率为515kW/1800r/min；最大输入转速为2300 r/min；最大输入扭矩为3280 Nm。

主输出1连接变速器；主输出2连接液压泵，速比0.978；主输出3连接消防泵，速比1.12。

2.3 消防泵

消防泵选用某品牌CRQC型消防泵，额定流量为120 L/s，额定工作压力为150PSI（1.034MPa），轴功率为185 kW，额定转速为2850r/min，速比为1.46（增速）。

图5 消防泵及泡沫比例系统结构组成

图6 负压环泵式泡沫比例系统原理图

当消防泵以额定压力和流量工作时，泵转速为2850r/min，此时发动机转速为2850/1.46/1.12=1742r/min。由发动机功率曲线图可以看出，当发动机在1742r/min时输出功率达5 1 5 k W，输出扭矩达2 8 5 0 Nm。此时消防泵轴功率仅占发动机总功率的35.9%，发动机的其余功率可以驱动底盘高速行驶。消防泵管路及泡沫比例混合系统如图5所示。

消防管路系统与普通消防车管路系统基本相似，红色部分为泵体增压后正压管路，可以连接水带或者消防炮进行灭火；绿色部分为罐体或者外部水源进入泵体的负压管路，利用泵体叶轮旋转形成负压后将外界的水源吸入至泵体内部；黄色部分为泡沫管路。此处针对负压环泵式泡沫比例系统加以说明。系统工作原理见图6。

图7 专用机场消防车驾驶室对比图

负压环泵式泡沫系统以文丘里原理为基础进行设计。需要用泡沫灭火时，先开启压力水管路，此时压力水会直接进入至文丘里管的压力水入口，经由喷口变径提速形成真空，速度增大后会在比例混合器内部形成一个“真空”区，此时开启罐出液阀，电控比例阀采集到流量计反馈的流量信号后，通过电控比例球阀调节泡沫与水的混合比例，实现水与泡沫有效混合。

2.4 罐体

罐体、泵室及发动机舱结构与普通消防车一致，这里不再进行阐述。

2.5 驾驶室

驾驶室作为整车的关键部件较为重要。国外同类型的驾驶室进口价格达70～80万，该驾驶室结构不同于普通的车辆驾驶室，一般采用全景布局设计，前部流线型设计较为突出，具体外观对比见图7。

由图7对比可以看出，该类车型驾驶室一般有以下几个特点：

a.驾驶室一般为弧形设计，这样可以在迎风面减小风阻，提高整车的机动性；

b.驾驶员顶部为大面积弧面钢化玻璃结构，这样可以增大驾驶室内部人员的视角，提升消防作业效率，尤其是对于装有穿刺臂的车辆实用性更高；

c.驾驶室一般为双门结构布置，由于整个驾驶室宽度近3m，故内部空间可搭载的战斗人员数量更多。

下面以某型国产专用机场消防车驾驶室为例进行结构及功能说明。

图8 某型专用底盘驾驶室内部布置

驾驶室内部设有6具乘员座椅，可搭载6名战斗员；驾驶员座椅采用中偏左布置，仅1人便可同时完成驾驶作业和消防作业；驾驶室内部设有登顶天窗，在顶炮或者穿刺臂突发故障时可手动快速应急操作；底盘仪表及消防仪表采用集成式控制设计，方便作业人员操作；驾驶室内部安装有空调、暖风、除霜器等装置。

2.6 穿刺救援臂

穿刺救援臂是对飞机进行穿刺，然后对舱体内部人员实施救援作业的装置。该装置一般由变扭器驱动液压泵提供动力，臂架侧面安装有伸缩水管，臂架末端安装有穿刺针和消防主炮，二者的工作模式可通过三通球阀进行切换。当发生飞机起落架火灾或者外围火灾需要大流量喷射时选用消防炮模式；当舱体内部发生火灾需要进行舱内灭火时选用穿刺模式。笔者研发的穿刺臂可对全球最大的空客A380进行穿刺救援。当机舱内发生火灾无法从外围实施灭火时，可将举升臂升起，然后通过刺针将机身刺破，刺针头部具有小孔，能够以1 000 L/min的流量呈雾状扑灭机舱内部火灾。穿刺臂作业参数如下，其工作示意图如图9所示。

图9 穿刺臂工作示意图

穿刺救援臂由1节主臂、1节折臂及1节伸缩臂组成，穿刺臂水炮型号为GTSP80，操控型式为电控；行驶状态主炮额定流量为80L/s，臂架举升状态主炮流量为60 L/s，额定工作压力为1.0MPa；喷射距离：水85m，泡沫80m，俯仰角度为-50°～90°；穿刺针流量为1000 L/min，穿刺针工作方式为液压蓄能器弹射；最大工作高度为15m，最大工作幅度为10m。

结语

通过对我国首台专用底盘机场消防车的结构解析，分析了该类型车辆的工作原理及系统组成。对整车关键技术如消防动力系统、消防泵系统、泡沫比例系统、驾驶室以及穿刺救援系统等加以解析及说明，上述结构形式布置的车辆必将成为后续国内机场主要装备的产品，将为推动消防车行业的科技创新，对国家经济建设和社会发展作出重要贡献。