“三合一”多功能機場消防車結構簡析

北京中卓時代消防裝備科技有限公司 劉勇

隨著國內民航機場數量增多以及大型機場的擴建，做好相應的救援工作是對乘客及機組人員最重要的保障，而機場消防車則是飛機滅火及其他救援的主要工具。介紹了一款“三合一”多功能機場消防車的整車傳動系統、整車結構及工作原理，為同行提供了設計參考。

機場消防車（包含快速調動車和主力泡沫車）主要用于飛機火災的撲救及人員的救援，其擁有高機動性、高越野性、自動化程度高等特點，可在高速行進中噴射滅火藥劑。根據M H/T 7002-2006《民用航空運輸機場消防站消防裝備配備》相關標準，機場等級對配備的數量以及各車型的性能都有明確的要求，主要見表1。

表1 機場等級對應配備消防車的數量及各車型的性能

1.快速調動車要求0～80km/h的加速時間不超過25s，在水泵全功率工作狀態下車輛行駛速度不低于40km/h；一次性混合液噴射量不低于5000L；

2.主力泡沫車要求0～80km/h的加速時間不超過40s，在水泵全功率工作狀態下車輛行駛速度不低于40km/h；一次性混合液噴射量不低于10000L；

3.標準中提出當主力泡沫車性能滿足快速調動車標準時，可不配備快速調動車；

4.當主力泡沫車輔助干粉滅火系統干粉不少于450kg時，可不配備干粉車。

注：行業中所說的機場消防車只包含快速調動車和主力泡沫車；其余車型的標準與民用市政消防車要求基本一致。

國內目前最先進的機場消防車也僅僅是將主力車與干粉車的性能進行集成，即同時滿足上述條款中第2和第4條的要求，對于用戶來說只配備一臺帶有450kg干粉的主力泡沫車就可同時滿足主力泡沫車和干粉車的要求，節省干粉車的預算。而國外最先進的機場消防車則將上述功能全部集成，集快調、主力、干粉車一體，形成“三合一”多功能機場消防車。對于用戶來說可節約很大一部分開支，如新建的北京大興國際機場一次性購買了八臺該車型。在性能方面，“三合一”多功能機場車較快速調動車以及主力泡沫車具有很大的優勢，三者主要參數對比見表2。

由表2可以看出，“三合一”機場消防車在性能方面具有絕對的優勢，且集主力、快調和干粉車的功能于一體。目前該車型的技術基本被美國豪士科、奧地利盧森堡亞、德國馬基路斯等公司壟斷。直到2019年，國內企業突破這一技術難題，生產出我國第一輛具有自主知識產權的“三合一”多功能機場消防車，才打破了這一產品被國外技術壟斷的局面。

表2 參數對比表

“三合一”機場消防車簡介

該“三合一”機場消防車采用專用寬體底盤進行改裝，由后置兩臺并裝發動機、變速箱、動力分配器、消防動力系統、消防泵系統、罐體、艙體、穿刺臂等系統組成。駕駛室采用雙門形式，可搭載乘員6人（含駕駛員），具有行進過程中噴射滅火藥劑的功能，在駕駛室可完成所有消防設備及穿刺臂的操作。

1.主要技術參數

整車外形尺寸長×寬×高（mm×mm×mm）為14500×3050×3950；整車總質量為49000kg；0～80km/h加速時間不大于25s；整車最高時速為135km/h；載液量為14500L；載干粉量為500kg；接近角為30°；離去角為30°；一次性混合液噴射率為9000L/min；最低穩定車速≤5km/h；最大爬坡度≥40%；最大行駛側坡≥30%；最小離地間隙≥380mm；水泵全功率狀態下車速≥40km/h；整車使用平均故障間隔里程≥2500km；滅火系統持續工作時間≥6h；適用環境溫度范圍為-41～+46℃；驅動形式為8×8；乘員人數為6人。

圖1 某型機場消防車結構組成

該型機場消防車采用8×8全驅形式，結構組成見圖1，主要由消防副炮及管路、駕駛室控制系統、駕駛室、穿刺臂及消防主炮、罐體、擋墻、消防泵及泡沫系統、液壓系統、變速箱及取力器、車橋及懸掛系統、整車動力傳動系統、器材箱、整車電氣系統、發動機系統、發動機艙體等部件組成。

2. 整車結構及工作原理

車輛前部為駕駛室，駕駛室后部車架上平面安裝穿刺救援臂；二橋和三橋上方為載液罐體，水罐及泡沫罐體為一體外露式結構，采用彈性支撐固定在車架上方；車體后部為發動機艙，驅動底盤及消防系統的兩臺發動機采用并裝形式固定在車架上方，消防泵及泡沫比例混合系統、部分管路安裝在發動機艙體內部。車前消防炮、穿刺臂消防炮等管路與泵出口管路進行連接。

2.1 駕駛室

駕駛室采用雙開門六座形式布置，整體框架采用高強度鋁型材結構進行焊接，該結構通過國家相關認證機構的頂壓及正碰檢測。為了提升駕駛室乘坐的舒適性，駕駛室整體通過6個彈性支撐固定在車架上方，內部主副駕駛員座椅采用空氣懸浮座椅。為保證駕駛員操作穿刺救援臂和車前消防炮時具有良好的操作視野，駕駛室前部及頂部為全景玻璃結構形式設計，這樣在消防作業時可直觀地觀察到各消防設施的作業狀態，提升消防作業效率，駕駛室實物如圖2所示。

圖2 駕駛室

2.2 穿刺救援臂

穿刺救援臂主要由安裝座、回轉支承、轉臺、回轉減速機、回轉馬達、下變幅臂、下變幅缸、連桿、連接架、上變幅缸、上一臂、上二臂、伸縮油缸、水炮、穿刺針、水管等結構及相關連接件組成。臂架的回轉運動由液壓回轉減速機驅動回轉支承，從而帶動轉臺及整個臂架的回轉運動。上臂及下臂的變幅運動由上、下變幅油缸的伸縮帶動四連桿機構實現。上臂的伸縮運動通過臂架內部伸縮油缸的伸縮及導輪、滑塊等機構實現。

圖3 穿刺臂工作示意圖

圖4 ZXF5490GXFJX150型機場消防車動力傳動系統圖

消防官兵可以通過電動遙控消防水炮從多個角度靈活地噴水或者噴射泡沫進行飛機外部火災的撲救。同時，消防官兵還可以通過穿刺機構對飛機艙體進行穿刺作業，穿刺針刺入飛機內部后，可對飛機內部火災進行撲救，具體穿刺工作示意見圖3。

3. 整車動力系統

整車動力傳動系統圖見圖4，發動機Ⅰ和發動機Ⅱ并裝于底盤后部，發動機選用某品牌TAD1672VE型，6缸水冷增壓電控柴油機形式。額定功率為515/1800 kW/(r/min）；最大扭矩為3200/1260 N m/（r/min）。

變速箱選用某品牌4800P型號，其中在發動機Ⅰ和變速箱Ⅰ中間加裝全功率取力器；在變速箱Ⅰ側面加裝變速箱取力器用于驅動液壓系統，通過液壓管路驅動穿刺臂進行舉升穿刺救援工作。變速箱Ⅰ末端連接輸出軸，將動力傳遞至功率分配器。

發動機Ⅱ末端連接變速箱Ⅱ，變速箱Ⅱ末端同樣連接輸出軸，將動力傳遞至功率分配器。功率分配器將動力先進行合成，然后再進行分配，將最終動力傳遞至驅動橋。功率分配器主要結構見圖5。

整車動力系統具備4種工作模式：行駛模式、駐車消防作業模式、行車消防作業模式以及穿刺救援作業模式。

圖5 功率分配器結構圖

3.1 行駛模式工作原理

車輛正常加速行駛時，兩臺發動機以同樣的轉速進行工作，發動機Ⅰ輸出動力至變速箱Ⅰ，發動機Ⅱ輸出動力至變速箱Ⅱ，然后通過變速箱Ⅰ、變速箱Ⅱ輸出軸分別將動力傳遞至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ輸入端；此時動力在功率分配器內部進行合成，結合離合裝置將動力輸出至變速箱Ⅰ、Ⅱ輸出軸，最終動力分別向前輸入至1、2驅動橋，向后輸入至3、4驅動橋驅動整車進行高速行駛。

3.2 駐車消防作業模式工作原理

車輛駐車，發動機Ⅰ輸出動力至變速箱Ⅰ和全功率取力器，全功率取力器通過驅動消防泵傳動軸將動力傳遞至消防泵，此時消防泵進行工作，通過車前副炮或者穿刺臂主炮進行噴水滅火。同樣發動機Ⅱ輸出動力至變速箱Ⅱ，然后通過變速箱Ⅰ、變速箱Ⅱ輸出軸分別將動力傳遞至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ輸入端；此時動力在功率分配器內部進行合成，但內部的離合器裝置處于分離狀態，動力不輸出至驅動橋，車輛不行駛。

3.3 行車消防作業模式

車輛行進過程中結合全功率取力器，此時發動機Ⅰ輸出動力至變速箱Ⅰ和全功率取力器，全功率取力器通過驅動消防泵傳動軸將動力傳遞至消防泵，此時消防泵進行工作，通過車前副炮或者穿刺臂主炮進行噴水滅火。同樣發動機Ⅱ輸出動力至變速箱Ⅱ，然后通過變速箱Ⅰ、變速箱Ⅱ輸出軸分別將動力傳遞至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ輸入端；此時動力在功率分配器內部進行合成，功率分配器內部的離合器裝置處于結合狀態，動力輸出至驅動橋，車輛實現邊行駛邊噴射滅火藥劑的功能。

3.4 穿刺救援作業模式

車輛駐車，發動機Ⅰ輸出動力至變速箱Ⅰ和變速箱取力器，變速箱取力器通過驅動液壓泵將動力傳遞至穿刺臂液壓系統，此時穿刺臂進行工作，通過穿刺針進行噴水滅火。同樣發動機Ⅱ輸出動力至變速箱Ⅱ，然后通過變速箱Ⅰ、變速箱Ⅱ輸出軸分別將動力傳遞至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ輸入端；此時動力在功率分配器內部進行合成，但內部的離合器裝置處于分離狀態，動力不輸出至驅動橋，車輛不行駛。穿刺救援模式可與駐車滅火模式同時進行。

4. 罐體、發動機艙及泡沫系統

罐體、發動機艙及泡沫系統與普通民用消防車結構基本一致，此處不再進行詳細描述。

結語

解析了我國首臺擁有自主知識產權的“三合一”機場消防車的結構，分析了該類型車輛的工作原理及系統組成，對整車的結構及布置形式、駕駛室、穿刺救援臂、整車動力傳動系統等關鍵技術加以解析及說明。上述結構形式布置的車輛必將成為后續國內機場主要裝備的產品，該技術的突破也將縮小我國消防車輛技術與全球頂尖技術的差距，同時也將為我國機場消防事業做出貢獻。