西工大:灭火无人机“天龙”“天雷”问世

刘建平 中国青年报·中国青年网记者 孙海华

有人说,消防员是和平年代最危险的职业——人们向外奔跑,寻找生机,他们却向火而行,在浓烟和烈焰中以生命护卫生命。那么,你是否想象过:用现代科技产品直接代替人类灭火?

如今,这样美好的愿望即将变为现实。由西北工业大学航空学院李占科副教授团队研制的“消防灭火救援无人机”——“天龙Ⅰ号”(射弹式)、“天雷Ⅰ号”(投弹式)设备日前问世,这样的“无人机+火箭弹”设备堪称当前“消防灭火的最佳组合”。

拍摄制作:卢迪

通俗讲,“消防灭火救援无人机”是将航空多旋翼无人机技术与微型火箭弹技术、消防灭火技术相结合,研发出的一种机动灵活、操纵简单、响应迅速、投弹精准、“察灭”一体、成本低廉,且安全可靠的新型消防救援装备。

“消防灭火救援无人机的最大优势,在于可以直接代替人,出现在任何环境复杂的火情现场。”李老师介绍,它可以垂直起降和悬停,不受楼宇高度、楼间距以及森林等复杂地形环境的限制,而且响应速度快,发射、投弹精度和灭火效率高,称得上是“稳、准、狠”,可以实现真正意义上的“察灭一体化”。

依托西工大多年的无人机及相关技术研究积淀,研究团队在高抗风稳定飞行平台设计技术、高精度灭火弹发射技术、高效灭火剂弥散技术和避障技术等方面,开展了大量富有成效的工作,使得“天龙Ⅰ号”和“天雷Ⅰ号”灭火无人机具有极强优势。

据介绍,高精度射弹式灭火的“天龙Ⅰ号”,主要应用于不同的高层建筑。它的难度在于:一是要保证无人机可以灵活、准时、准确到达火情点;二是发射灭火弹时,要保证高命中率和灭火弹的有效破窗效率、爆破率。

摄影:卢迪

“天龙Ⅰ号”恰恰具备这三大特性:强大的环境适应能力;高命中率,弹无虚发;高“破窗率”、高“爆破率”。为保证无人机能够适应复杂的建筑环境,团队在飞行器平台设计上充分考虑不同楼层、楼群的风力影响,包括无人机的穿越、避障,在飞行器外形设计、动力设计、自动控制等方面进行了大量创新与改进,保证了无人机能够在各类复杂建筑环境中完成任务。

同时,“在复杂的环境中穿越飞行,悬停瞄准后,高速发射灭火弹”——这一系列操作,都是在空中进行。在保证高命中率的前提下,巨大的“后坐力”冲击对设备提出了极大挑战。在无数次试验尝试中,团队创新性的提出了“滑轨式无后坐力”发射技术,彻底解决了这一难题。

此外,目前高层窗户绝大多数采用的是“钢化玻璃”,由于动力和载重有限,无人机会遇到无法穿透窗户的情况。针对这一难题,团队改良了灭火弹弹头,发明了灭火弹的二次冲击破窗技术,在不增加动力载重的情况下实现了灭火弹的高“破窗率”。为避免“哑弹”的出现,团队还提出了“双保险”导爆技术,保证了高“爆破率”。

拍摄制作:卢迪

采用“轰炸”投弹式灭火的“天雷Ⅰ号”,则是针对类似森林火灾的火情现场研发。

针对大规模火情,团队采用多架无人机“编队集群”式灭火。同时,还采用了高精度激光瞄准测距、轻质脆性可降解阻燃弹壳,以及任意高度灭火剂弥散等技术,保证了灭火的效率和效果。

团队为设备自行设计了“弹药”。经检测试验,这种特制“弹药”的灭火效果远超一般灭火剂。李老师告诉记者,团队研发的设备不仅仅只是灭火,还可以在火场等特殊环境中投放药品、食品等救援物资。

目前,“天龙Ⅰ号”“天雷Ⅰ号”设备已在多地的森林火灾、高层建筑火灾测试中出色完成任务,各项指标远远优于传统的消防灭火方式。

拍摄:卢迪

对于无人机灭火的应用前景,李老师表示:无论是从灭火的效率效果,还是从成本上,无人机灭火相对于传统的灭火方式都具有巨大的潜力和优势。“后续研发中,团队将针对大型火灾,努力开发携带更多灭火介质的大载重无人机,以进一步提高灭火效率;另一方面,针对高层建筑火灾,开发出更加便携、更易于操控的小型化灭火无人机。”

在李占科看来:将来理想的情况,将是“每一个高层住宅小区,都可以配备和使用灭火无人机,在专业消防人员到达前就可以有效抑制火情或灭火”。

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