另眼看大运之消防挑战

 

2012年圣诞前夜，国内突然大运投入滑跑，体现了按计划交差的中国特色，“领导有进度，能上就上，不能上就凑合着上，只要能交差，领导有官作就好”，这是国内大公司的运作常态，希望不是大运的隐情。这里乘着国民的关注，谈一谈大运的消防挑战。

蒙特利尔协议之后，各国摩拳擦掌，准备在灭火剂和制冷剂领域大干一番，结果15年的科研投入下去，成果并没有达到预期的目标。新发现的灭火剂，或者效率不高，或者环保不够，或者成本过高，所以成果了了。就在这寥寥的成果中间，美国国防部总结了过去90年的军用飞机的灭火保护历史，笔者英文水平不足，看完就忘了，除非自己翻译一部分，才能看进去一点。这里聊一聊军用消防科普，看一看大运将会给中国武器减损工程带来的挑战和机会。

军用飞机的消防通常包括三大部分：动力单元（包括引擎和辅助动力单元，其中提供喷气推进动力，后者提供自用电力），干仓（雷达电器设备）和湿仓（油箱）。如果是大型客机，还包括客舱和货舱，后者使用常规灭火手段，这里略过不提。

相对而言，湿仓（油箱）保护比较简单，由于油箱必须开放（不同于汽车油箱，汽车没有海拔带来的环境与邮箱之间的压力差问题，所以可以密封油箱。飞机的油箱一直是敞开的，有空气混入，空气中有氧气，所以飞机的油箱有爆炸的危险，例如泛美航空的TWA800事故就是典型的油箱爆炸事件）。由于军用煤油的闪点高，所以一般油层上方的蒸汽浓度不足以爆炸。但是如果飞机正在起飞，那么由于环境压力的变化快而煤油温度的变化慢，会给飞机带来安全隐患，所以在这一短时间内，需要给油箱充氮，加以惰性化，防止油箱爆炸。美国军机很早就采用了分子筛技术，一旦到达危险战区，就开始工作，把高压空气通过分子筛，每通过一层分子筛，就提高一点氮气的浓度，因为氮气的分子比氧气的分子小，这样通过给空气加压，就可以创造较高浓度的氮气和氧气，前者供惰性化油箱，后者他用。最近4年生产的大型客运飞机必须安装此类装置，这是TWA800事故调查带来的改变。

和湿仓相比，干仓也很重要，所有的控制电路都集中在这里，如果干仓损失，现代飞机基本失控了，因为大部分都是电传电控，离不开控制设备。但是干仓自身不会爆炸，而所用材料均为阻燃，所以干仓的危险性没有其他两者高。在越战中，干仓的保护就有一种干粉装置，一旦干仓中弹，干粉装置的触发装置立即爆炸性动作，排放的干粉，可以立即扑灭来不及蔓延的火灾，等待事后处理（干粉效率很高，但需要事后处理，否则有短路的危险。）淘汰哈龙的运动，让干粉技术得到提高，但其致命弱点，就是需要事后处理，所以是典型的非干净灭火剂的代表。干净，意味着不需要事后处理，灭火之后，可以立即投入运转。

最重要的防火单位，就是动力单元了。损失动力，就是损失飞机，所以对灭火剂的要求最高。通常灭火剂排放仍然遵守1922年制定的规则，即先关闭入口进气，然后排放气体灭火剂。否则，进气把灭火剂带走了，灭火浓度很难达到。一般哈龙1301 只需要3.5%的体积浓度就可以灭火，可是引擎的灭火浓度至少需要达到6%，并停留一段时间（3秒？记不清了），保证灭火的效果巩固（因为引擎是热的，还有回火的可能性）。为什么还是哈龙1301？因为哈龙1301 有几项优异特征是其他灭火剂望尘莫及的：首先，效率高，意味着同样的灭火，使用哈龙1301作灭火剂的重量最低，这样可以减少飞机的燃料消耗；其次，其物理参数最好，环境温度基本不会降低到让哈龙结冰的程度，这意味着灭火剂的排放，不需要其他气体的推动。哈龙1301 是典型的从南极到北极的全球适应，自排放的灭火剂，这一点也是其他气体难以比肩的。第三，军方有特权，可以不受蒙特利尔条约的限制。美国哈龙消耗的三大部门是：国防，民航和BP。为什么BP需要哈龙？BP购买的阿拉斯加油田太冷，所以极地的消防有优先权（即所谓的Polar Engineering）。保护动力单元的灭火剂，最新的较环保的气体是CF3I，与哈龙相比，环保好，但人体毒性大，且成本高（需要更多的灭火剂），仅最新的F35安装了CF3I（有钱嘛），其他都还是哈龙1301.

那么，美国军机的灭火研究在干什么呢？

1.                 动力单元太复杂，需要用计算流体力学来验证灭火剂浓度，优化灭火剂的排放；

2.                 化学作用的灭火剂虽然效率高，但有其他环保不利特征，需要混合起来，共同使用，以降低污染而不降低灭火效率；

3.                 改进的干粉装置（Enhanced Powder Panel）， 和哈龙1301 相比，灭火质量相当，但有更高效的排放效率，所以需要增强其排放效率。

4.                 所有灭火剂技术都有一定的周期，初投资大的灭火剂，未必运行费用高，所以一项决定，需要统筹考量。

中国大运的消防保护，我猜是以哈龙1301 为主，因为我国对哈龙有保护，成本最低，效率最高。干仓保护？国内军机未参加过实战，很难有足够的经验和数据来改进干粉排放。至于湿仓保护，也许有分子筛技术，但效率如何就很难说了。中美的军事对比，武器看上去是差不多的，最大的差距在于，美国一直在打仗，所以减损技术一直在改进。国内仿造和改进也许会依葫芦画瓢，却很难掌握减损的要点，这是美国观察员到中国考察的结论，也是我们消防工作者的机会。

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