雙擎巨無霸
——新世代8×8雙發動機重型機場消防車（上）

李波灝

雙擎巨無霸
——新世代8×8雙發動機重型機場消防車（上）

李波灝

自進入21世紀以來，為滿足日益普及的新一代大型寬體客機的救援要求，對8×8機場消防車的需求與日俱增，8×8機場消防車的重型化便成為普遍的趨勢。最新一代的8×8重型機場消防車普遍采用了雙發動機并列驅動的形式，以適應不斷增長的整車最大允許總質量，滿足相關法規對機場消防車的動力性能要求（文章分上下兩期發表）。

機場消防車以其強勁的動力、酷炫的外形和全面的性能經常被比作所有消防車種類中的皇冠，而8×8機場消防車則是皇冠上那顆最耀眼的明珠。在機場消防車領域，機動靈活的4×4機場消防車常被作為機場快調消防車（RIV，又稱之為先導救援消防車）使用，強調快速反應；6×6的機場消防車則以均衡的性能成為了大部分機場應急搶險的主力；而8×8機場消防車因為擁有最強大的性能和最先進的技術而成為了大型樞紐機場應急搶險綜合實力的體現。進入21世紀的第二個10年，8×8機場消防車的技術發展進入了一個新的暴發期，為適應新一代大型寬體客機的應急救援需求，雙發動機重型化是新一代8×8機場消防車的顯著特征，涌現出了一批新型的8×8重型機場消防車型號。這些新型的8×8雙發動機重型機場消防車，整車長度超過13m，最大液容量達到17000L以上，主水泵的流量可以達到8000～10000L/min，而整車的最大允許總質量（GVM）也普遍由上一代常見的36t增長到52t以上。為維持法規所要求的動力性能，上一代8×8機場消防車普遍配備1000馬力級別的單一柴油機動力已經無法勝任，各大機場消防車制造商協同特種底盤供應商紛紛推出了雙發動機驅動的重型8×8機場消防車，總裝車功率達到1400馬力甚至更高。曾經被視為頂尖技術的雙發動機8×8重型機場消防車得到了大范圍的普及。

8×8重型機場消防車發展回顧

圖1 法恩LF1412-52V8X8機場消防車

圖2 德國空軍Kfz8000機場消防車

圖3 德國空軍Kfz7000機場消防車

圖4 美國空軍P2機場消防車

圖5 美國空軍P15機場消防車

圖6 美國空軍P23機場消防車

8×8重型機場消防車其實并不是近年才出現的新事物。世界上最早的8×8重型機場消防車在1970年代初問世，為了應對波音747超大型寬體噴氣客機投入使用后對機場應急救援能力提出的新要求，德國特種車輛制造商法恩（FAUN）推出了LF 1412/52V 8×8機場消防車二類底盤（如圖1）被西德斯（Sides）、梅茨（Metz）、克羅嫩堡（Kronenburg）、馬基路斯（Magirus）等專業消防設備制造商普遍采用。法恩的這個底盤發動機后置，既可以使用單一發動機也可以采用并列雙發動機的構型。例如，由法國著名消防裝備制造商西德斯（Sides）改造的型號，其最大允許總質量48t，是由兩臺柴油機并列驅動，總功率960馬力；德國消防裝備生產商梅茨（Metz）基于同底盤為慕尼黑國際機場生產的2輛8×8機場消防車，采用單一的1000馬力MTU 838E V10坦克柴油機作為行駛動力，水泵則由單獨的柴油機驅動，其最大允許總質量達到52t，是當時世界上最大的機場消防車，專門用于加強1972年慕尼黑奧運會的機場保障；而馬基路斯（Magirus）改裝的型號則使用了改進的雙發動機方案，可以更加靈活地切換驅動車輛和驅動水泵對發動機的輸出要求。

自1970年代后期開始，8×8重型機場消防車開始在軍用領域得到廣泛應用。1976年，聯邦德國和北約空軍裝備了最大允許總質量32t、雙發動機驅動的FL Kfz8000型8×8機場消防車（如圖2），該車使用法恩LF 40.30×2/48V 8×8重型軍用越野車底盤，上裝由荷蘭克羅嫩堡（Kronenburg）提供。受當時的技術所限，盡管裝備了兩臺道依茨V6風冷柴油機，該車的總裝車功率也僅僅只有640馬力。FL Kfz8000的后繼車型是克羅嫩堡于1990年基于MAN SX36.1000底盤發展的FL Kfz7000（如圖3），使用單一1000馬力MAN D2842 V12柴油機，動力性能非常出色。然而，由于克羅嫩堡于1992年被盧森寶亞收購，此車并未大規模裝備。美國空軍早在1962年就裝備了以FWD 8×8底盤為基礎的豪士科（Oshkosh）P-2型機場消防車（如圖4），但是按照當今標準，該車顯然并不能達到“重型”的級別；1977年豪士科公司為美國空軍新裝備的洛克希德C-5A“銀河”巨型戰略運輸機專門設計了P-15型8×8重型機場消防車（如圖5），其最大允許總質量超過59t，配備2臺底特律柴油機8V92T二沖程V8柴油機，總裝車功率達到了990馬力。該車雖然是雙發動機構型，但整車的單位功率仍然偏低，動力性能和同時期的4×4或6×6機場消防車相比差距很大。而且該車的2臺發動機為一前一后布置，和后來并列布置的雙發動機8×8機場消防車也存在較大區別。1994年，美國空軍列裝了由泰里達因（Teledyne）研發、E-ONE生產的P-23型8×8機場消防車（如圖6）。此車采用愛爾蘭著名特種車輛底盤供應商蒂摩尼（Timony）提供的帶有獨立懸架的專用底盤，但是在使用過程中卻遇到了軸頭斷裂的質量問題，被要求只能低速行駛。后雖然轉由豪士科代工生產，仍不能徹底地解決問題。2003年，EOne與荷蘭Plastisol合作為荷蘭皇家空軍提供泰坦HPR-G 8×8機場消防車（如圖7），由E-One提供底盤、荷蘭Plastisol制造上裝，匹配一臺1005馬力V12柴油機，車身和水罐全面使用了當時領先的GRP（玻璃纖維增強塑料）材料制造技術。

在民用航空領域，1985年面世的奧地利盧森寶亞“雄獅”（Rosenbauer Simba）8×8機場消防車（如圖8）是一個里程碑式的產品，為后世雙引擎8×8重型機場消防車奠定了技術標桿。雄獅8×8是專門為德國法蘭克福國際機場量身定做的，使用了泰坦T44-1250型8×8特種底盤（如圖9），在后部并列配置了2臺利勃海爾V8柴油機，總裝車功率達到了1250馬力。“雄獅”8×8的最大允許總質量達到45t，憑借近28馬力/t的單位功率獲得了超強的動力性能：0～80km/h加速時間25秒，最高車速超過125km/h；這在當時是非常令人矚目的。然而，這種重型8×8機場消防車價格昂貴，只有大型樞紐機場才裝備得起，限制了其使用范圍。“雄獅”8×8盡管性能優異，卻只少量裝備了法蘭克福機場。在此后很長一段時間里，雖然市場上也出現過類似Colet“美洲虎”K/40（如圖10）以及盧森寶亞/豪士科DA-1500“蝰蛇”（如圖11）等個別前衛且另類的8×8重型機場消防車，但總的來說8×8重型機場消防車并沒有在民用航空領域獲得大規模的應用。

圖7 E-One“泰坦”HPR-G

圖8 盧森寶亞“雄獅”8X8

圖9 泰坦T44.1250 8X8X底盤

圖10 Colet“美洲虎” K40

圖11 盧森寶亞-豪士科“蝰蛇”

進入21世紀，隨著更多點對點直達國際航線的開通，以波音777和空客A330等雙發動機大型寬體客機的應用得到了進一步擴散。與之對應，裝備單一發動機的8×8機場消防車開始逐漸在各個大型民用樞紐機場獲得了廣泛應用，各個主要機場消防車制造商都推出了相應的型號。不過這個時期的歐洲典型8×8機場消防車如盧森寶亞的第1～3代“美洲豹”8×8和第1～3代齊格勒Z8普遍采用源自德國MAN SX系列高機動性軍用卡車三類底盤演化而來的專用機場消防車底盤，受歐洲公路法規對軸重的限制，典型的最大允許總質量為36t、使用單一1000馬力級V12柴油機作為動力裝置，發動機既可以后置也可以中置。而很多規模較小的機場消防車生產商的8×8機場消防車產品都選擇了美國KME的ACT系列或者意大利弗雷西亞（Fresia）的F800系列機場消防車專用二類底盤，此兩種底盤均能提供8×8衍生型號。這些中小品牌機場消防車上裝制造商由于產銷規模較小，普遍采用了KME或弗雷西亞附隨底盤提供的駕駛室，因此在外觀上相似程度很高。愛爾蘭蒂摩尼（Timony）的8X8獨立懸架機場消防車底盤除了供應美國空軍不甚成功的P23機場消防車外，也少量供應英國機場消防車制造商卡麥可（Carmichael）用于制造“美洲獅”（Cougar）8X8機場消防車（如圖12）。

進入21世紀的第二個10年后，隨著空客A380、波音747-8、波音787、空客A350XWB等新一代大型寬體客機的逐步服役，對重型機場消防車的需求與日俱增。為應對超大型客機的救援需求，盧森寶亞“美洲豹”8×8和齊格勒Z8都進化出了最大允許總質量38t、40t甚至45t的型號，已經突破了法規對公路用車軸重的限制并且達到了MAN SX底盤的承載極限；考慮到日益嚴格的排放法規要求，1000馬力級別的發動機已經是民用市場上可以找到的最大級別的可用發動機了，不能滿足日益上升的整車最大允許總質量和法規要求的最低單位功率之間的矛盾，而市面上技術規格相近的另兩種主流美系8×8機場消防車E-One泰坦（如圖13）和豪士科第1代“打擊者”4500（如圖14）的最大允許總質量分別有42t和56t，發動機功率則分別為710馬力（可選990馬力）和950馬力，單位功率明顯偏低，動力性能和歐洲同級別相比更是處于明顯的劣勢。

圖12 卡麥可“美洲獅”8X8

圖13 E-ONE“泰坦”8x8

新世代8×8雙發動機重型機場消防車

為了適應法規對新一代重型化的8×8機場消防車動力性的要求，雙發動機并列驅動成為了很多機場消防車制造商共同的解決方案。用兩套完全相同的動力總成（包含發動機和變速箱）共同組成雙聯動力包。這種設計的優點很明顯：首先，雙發動機的動力可以達到1300～1400馬力級別甚至更高，完全滿足法規對整車動力性的要求；其次，單套動力總成中的發動機可以取自普通公路卡車用柴油機的成熟貨架產品，其輸出功率在550～700馬力級別，與之前1000馬力級別的特種用途V12柴油機相比，技術成熟可靠、運行成本低廉、備件保障充分；再次，使用普通卡車的發動機可以滿足日益嚴格的排放法規要求，這對于原先的1000馬力級別非公路車用柴油機來說實現起來有一定的挑戰性；最后，雙發動機構型可以實現更靈活的動力輸出分配，在奔赴事故現場的過程中雙發動機同時滿負荷輸出以驅動車輛全速沖刺；在到達事故現場后僅通過一臺發動機驅動車輛，另一臺發動機則從驅動系統中斷開，直接驅動大功率水泵為高流量的水炮供水，即所謂的“行進間噴射（Pump and Roll）”功能。傳統的單引擎機場消防車要實現同樣的功能，需要配備一臺額外的驅動水泵的專用大功率發動機，這增加了系統復雜度和燃油消耗，也會占據消防車上寶貴的空間，影響水罐的儲量；如果只使用發動機取力器從單一發動機獲得水泵驅動動力則會在“行進間噴射”的最高行駛速度上受到一定的限制。相比之下，雙發動機構型因為可以實現驅動動力和水泵動力的解耦，因此其“行進間噴射”的速度范圍比較寬泛，最高可以達到40～60km/h，動力輸出分配的靈活性較高；同時相比加裝專用水泵驅動發動機的方案又可以減少系統復雜度、改善油耗、降低采購和后期維護成本。

1.底盤選擇

德國特種車輛制造商泰坦旗下的T52.1300型8×8機場消防車專用底盤可以被視為新一代雙發動機構型的8×8重型機場消防車底盤的技術標桿（如圖15）。該底盤在結構上延續了當年用于盧森寶亞“雄獅”8×8機場消防車的泰坦T44-1250底盤的基本架構，采用后置并聯雙發動機布置，四根車橋分為前后兩個輪組，輪組之間的軸距有4.05m和5.05m兩種，對應的整車長度分別約為12m和13m。每個輪組的兩個車橋以等軸距的形式分布。發動機使用了2臺現代化的梅賽德斯-奔馳OM502LA商用卡車柴油機替代了過去的利勃海爾非公路型柴油機。懸架系統采用凱斯勒提供的轉向驅動橋匹配大行程螺旋彈簧和雙聯液壓減振器的非獨立懸架，這也是除豪士科外大部分主流機場消防車制造商采用的標準設計。變速箱方面，2臺艾里遜的4800SP型行星齒輪7速自動變速器分別對應2臺發動機，兩路動力匯流后輸出給各個車軸。值得注意的是此前艾里遜4000系列行星齒輪7速自動變速器和Twin Disc TD61系列動力換擋平行軸齒輪6速自動變速器基本瓜分了機場消防車市場，但在雙發動機構型時代，艾里遜4000系列正逐漸顯現出壓倒性的市場份額。轉向系統標配為前兩軸轉向，可選第4軸隨動轉向；制動系統則選用了帶ABS的大型氣動盤式制動器。盡管盧森寶亞、馬基路斯等主流機場消防車制造商開始越來越多地使用自己設計制造的雙發動機專用底盤，但這些底盤在結構和規格上與泰坦系列專用底盤非常相似，只是在動力總成的選擇和細節設計上有所不同。另外頗受中小型機場消防車制造商青睞的KME ACT和弗雷西亞F800系列底盤也進化出了相應的雙發動機構型，但是在承載能力上略有差距。豪士科自行研制的機場消防車底盤相對來說比較特別，全系標配了豪士科獨家的TAK-4獨立懸架（如圖16），并且在最大允許總質量方面具有更高的潛力。

圖14 豪士科第一代“打擊者”4500

圖15 泰坦T52.1300底盤

圖16 豪士科TAK-4獨立懸架

2.車身和上裝

新一代8×8重型機場消防車在外觀設計上普遍追隨了盧森寶亞“美洲豹”系列機場消防車開創的、極具科技感和未來感的趨勢，在功能上優先保證乘員的優良視野、人機工程和進出方便性。新一代機場消防車的玻璃面積得以進一步擴大，以滿足在駕駛室內遙控操作水炮的法規要求。駕駛員位置以中置或中偏置居多，以便為駕駛員提供接近全向無死角的視野。駕駛室車門可以90°大角度開啟并提供氣動外擺門作為選裝。在車身材料方面，由于機場消防車對耐腐蝕性要求非常高，因此目前鋁合金和GRP仍然是主流，其中GRP因為制作工藝簡單因而獲得了很多產銷規模較小的制造商的青睞。

3.單一供應商策略

目前，大部分新一代8×8重型機場消防車制造商都對整車的各種裝車設備實施單一供應商策略（one-source），以保證最優化的匹配性能和更簡化的備件保障；一些廠商的車載設備甚至只使用本公司自己的產品。對于諸如高噴延伸臂炮塔（HRET）、機身刺穿探針及噴頭、遠射程大流量遙控水炮等大型復雜消防設備，各大主流機場消防車也都能提供獨家的產品打包作為完整的解決方案。在雙發動機時代，大部分制造商都取消了獨立的專用水泵驅動發動機，主水泵由單臺主發動機通過動力分流裝置直接驅動，其流量也增長到了8000～10000L/min的高水平。

4.先進車輛電子

在車輛電子領域，新一代8×8重型機場消防車普遍運用了CAN總線技術，實現各種車載設備的無縫集成、集中控制和故障診斷。各種車載設備的工作狀態和健康狀況可以通過駕駛室內的大型液晶觸摸屏顯示器實時監控。新一代機場消防車還引入了很多先進電子設備輔助駕駛和救援，比如全景影像系統、CCD攝像機和紅外熱像儀等。在可以預見的未來，機場消防車的車載電子設備會越來越復雜和先進。

5.極大地降低了側翻風險性

大量案例表明，側翻是機場消防車最常見的事故。據不完全統計，自1977～2002年期間美國共發生了48起有記錄的機場消防車側翻事故，其中27起發生在1995年之后。機場消防車具有高整備質量、高質心高度、高行駛車速的“三高”特性，同時在典型救援任務中涉及急加速、急減速、高速小半徑急轉彎等可以引起軸荷、慣性力大幅度轉移的機動動作，再加上在事故救援過程中救援人員不可避免地緊張心態，極易誘發車輛失穩側翻。新一代重型機場消防車在設計上除了降低質心、強化底盤側傾穩定性設計以外，還普遍運用了多種最新的高科技主被動安全措施。主動安全方面，新一代的電子控制制動系統、胎壓檢測系統、側傾穩定系統等先進底盤電子技術得到了大規模的應用，可以有效降低機場消防車在趕赴事故現場期間發生事故的風險，一些車型還能提供實時的側向加速度數據并在加速度達到臨界值之前對駕駛員發出警告；而在被動安全方面，除了滿足ECE R29法規要求的駕駛室正面沖擊和頂壓、后圍板擠壓要求之外，諸如預緊限力安全帶、正/側面安全氣囊、頭部氣簾等很多以前只有轎車才有的約束系統安全配置，目前在新一代機場消防車上也得到了普及。尤其是頭部氣簾的裝備，可以有效地減少側翻事故對乘員頭部的傷害。總之，新一代重型機場消防車的側翻風險更小、安全性更高，使救援人員可以實現一定程度的無憂操作，將注意力集中在事故救援上面。

（下期待續）

2017-10-01