“飛入”火場科技重塑高層救援多維生態

胡艷芬

城市向天空“生長”的現實動態畫面，莫過于一棟棟摩天大樓拔地而起。高樓實現了超級城市向空中要地的理想，也帶來了城市消防隱患和高層消防救援的全球性難題。

到今年6月，為期一年的全國高層建筑重大火災風險專項整治即將告一段落。與此同時，飛行汽車、無人機等已飛入高空火場參與救援，它們正以火災這種極端環境為試煉場，逐步開啟城市飛行時代的大幕。

高層消防救援是世界難題

人們大概還未忘記，2017年6月14日凌晨發生在英國倫敦肯辛頓區一棟高層公寓樓的大火。這是一場吞噬了79條生命的慘烈火災，也是一場堪為世界銘記的典型高層火災，它教科書般展示了高層救援的復雜性。

這棟名叫格倫費爾的大樓共24層，其建筑外層采用的特制防雨材料和保溫材料均有很強的易燃性，大火從4層（火情發生處）燒至頂層僅用了半小時；大樓所處之地人口密度大、道路狹窄，距離白金漢宮僅7公里，超過40臺消防車趕去救援卻難以充分靠近著火點；在大火燃燒9小時后，中高層火情依然沒能得到控制，現有的舉高消防車難以抵達更高層……

此外，迪拜火炬大廈火災、土耳其摩天大樓火災等帶來的慘痛教訓，都給世人敲響了警鐘，也暴露出高層消防救援的普遍困難。

近年來，隨著經濟社會高速發展，國內高層建筑的數量也不斷增長。據統計，全國超過90%的縣級行政區劃單位擁有接近或超過百米的住宅樓宇；另據應急管理部消防救援局數據，2021年全國全年共接報高層建筑火災4057起。

深圳是全國超高層建筑群數量和密度最高的城市之一。記者從深圳消防救援支隊獲取的數據顯示：深圳這座擁有超過2000萬人口、年經濟總量超3萬億元的超大城市，既有100米以上高層建筑1078棟，其中200米以上93棟、300米以上10棟；在建100米以上超高層建筑766棟，其中200米以上51棟、300米以上12棟，超高層建筑體量巨大。

近年來，隨著經濟社會高速發展，國內高層建筑的數量也不斷增長。據統計，全國超過90%的縣級行政區劃單位擁有接近或超過百米的住宅樓宇；另據應急管理部消防救援局數據，2021年全國全年共接報高層建筑火災4057起。

一直以來，高層消防救援對深圳市而言都是巨大的挑戰，也是重點攻克的難題。在深圳消防救援支隊看來，高層消防救援之所以困難主要體現在以下方面：

一是從高樓本身的特性看，由于超高層建筑內管道、電梯井等垂直連通部位較多，煙火因“煙囪效應”易迅速蔓延至其他樓層，形成立體火災，給滅火救援行動的展開帶來極大挑戰。此外，大城市尤其是超大型城市往往高樓密集，超高層建筑集中分布，因此超高層建筑一旦發生火災，飛火、熱輻射容易造成火勢向周邊樓宇擴散。

從消防車到場環節來看，舉高類消防車輛容易受到展開空間的限制。由于外墻燃燒不斷有飛火和燃燒殘余物掉落，舉高類消防車的展開區域受到限制。同時，交通阻塞、違規占用消防通道及登高作業面等情況的存在，易導致舉高類消防車難以靠近起火建筑。目前裝備的作業高度，最高的舉高類消防車展開高度為101米，對超高層建筑100米以上的火點，舉高類消防車無法進行有效的外部打擊。

從滅火救援行動展開環節來看，一是垂直供水難，高層建筑火災用水量較大，通常采取以建筑內部固定消防設施為主、外部供水力量為輔的方式進行供水。建筑內部固定消防設施因設施老舊、維護保養不到位、操作員設施操作不熟練等因素，容易導致固定消防設施不能發揮效能，甚至由于管路老舊、操作員操作失誤造成內部供水管網破裂，還會對救援工作造成干擾。外部供水主要有室內沿樓梯鋪設水帶和外部垂直鋪設水帶兩種方式，室內沿樓梯鋪設水帶存在供水距離長的缺點，而外部垂直鋪設水帶作業受建筑結構、玻璃幕墻、高度等因素影響實施條件較為苛刻，客觀上造成高層建筑火災火場供水難度大。

二是消防力量豎向登高難，除部分消防救援人員可利用登高車實施外部登高外，大多數消防救援人員登樓和滅火救援裝備器材的轉運輸送只能依托消防電梯和疏散樓梯，存在運輸效率低、人員體能消耗大的困難。

三是人員疏散難，高層建筑人員密度大，縱向疏散距離長，受疏散樓梯數量限制，人員在逃生過程中容易發生踩踏、窒息、中毒，造成群死群傷。同時，消防力量在豎向登高的過程中與被困人員的垂直疏散路線相沖突，從而影響救援人員進攻效率和被困人員疏散效率。

深圳立體救援樣本

在被火龍舔舐和滾滾濃煙包裹的高層建筑面前，被困者和救援人員的生命同樣面臨巨大的威脅。在精準、高效開展救援的迫切期待下，科技力量正加快投入使用。

不妨以深圳為樣本，來打探一下我國高層樓宇的立體式救援模式和高科技含量的救援裝備庫。

深圳消防救援支隊負責人向記者展示的第一種裝備是消防智能頭盔。他說：“消防智能頭盔擁有熱成像模塊、偵察視頻回傳通信模塊、對講通信模塊集成裝置，將頭部防護、對講通信、視頻圖傳、紅外偵察等多項功能進行集成，其中熱成像功能模塊可幫助消防員透過煙霧查找火源和進行人員搜索，偵察視頻回傳通信模塊可將現場信息實時反饋至現場指揮部，解決了消防員在火場需手持攜帶各類消防裝備的問題。”

此外，不得不提到無人機的應用。近年來，在處置災害事故滅火救援行動中，傳統的災情偵察手段不僅無法快速、準確、全面掌握現場整體情況，而且常使偵檢人員處于未知的危險環境中。消防無人機具有機動靈巧、快速響應、視野全面、危險性小等優勢，可滯留在高濕、高溫的火場上空或抵達消防員難以深入的區域，進行持續災情監測、傳輸火場信息、提供通信保障、投送救援物資等工作，對消防救援隊伍及時掌握宏觀災情、調度指揮、滅火作戰、應急救援、防火預警具有重要的支撐作用。

同時，為抑制內部火災，還可采取壓縮空氣泡沫系統供液代替原有的供水供液方式，發揮壓縮空氣泡沫重量輕、管線鋪設時間短和滅火效能高的特點。在地面架設干粉導彈車，可瞄準著火層起火房間，突破超高層建筑鋼化玻璃，精準打擊火源，這樣就進一步拓展了打擊內部火勢的進攻手段。

一次真實的演練可以更直觀地展示這些科技裝備的作用。2022年11月，深圳消防救援支隊在南山區前海世茂大廈開展了超高層演練。

其中，“偵察、滅火、排煙”等各類機器人替代消防員深入著火區域開展多項攻堅任務；無人機、101米舉高消防車和直升機不僅完成了外部控火任務，還兼具通信保障、外部搜救、應急轉運的功能；消防智能頭盔在解放消防員雙手的前提下，實現了消防員在火場中的頭部防護、對講通信、視頻圖傳、紅外偵察等多項功能；壓縮空氣泡沫系統供液的運用極大增加了供液的高度，提高了滅火效能等，各項高科技裝備在此次演練中都得到了檢驗。

飛行汽車瞄準特殊場景

當人們還在追問，飛行汽車如何滿足適航要求，如何落地實現市場化，如何確保城市空中飛行的安全性和可實現性的時候，一種國產飛行汽車已經瞄準了高層消防救援的極端特殊場景。

與國際上已經采用的電動旋翼推進技術路線不同，這種即將飛入“火場”的飛行汽車，是一種采用電動涵道風扇推進技術的垂直起降飛行器，這項技術來自北京瑋航科技（以下簡稱“瑋航科技”）。

瑋航科技創始人張磊2007年進入清華大學汽車系。“2017年我博士畢業時，來了一場與飛行汽車產業的雙向奔赴。”張磊告訴記者，從2016年起，飛行汽車領域的標志性事件不斷涌現：億航發布了首款載人飛行器億航184；優步發布了全球首份城市空中交通白皮書，并在此后一年舉辦首屆Elevate峰會（城市空中交通峰會）；此后摩根士丹利發布飛行汽車研究報告《全球城市空中交通潛在市場規模更新：起步緩慢但未來不可限量》，其中預測，到2040年全球飛行汽車市場規模將超過1萬億美元；咨詢機構羅蘭貝格預測，至2050年全球95個主要城市的空中，將會有9.8萬輛飛行汽車飛馳，飛行汽車市場規模超過10萬億美元。

“我博士就讀于清華大學特種動力團隊，團隊的主要研究方向之一以及我個人的課題方向就是飛行汽車動力，我們就這樣順理成章地在2017年選擇了這個創業方向。”張磊說，他們基于電動涵道風扇推進技術研發的飛行汽車，與高層消防救援的需求高度契合。

這款飛行汽車有個專業名稱——涵道風扇高空系留重型消防無人機，從外觀上看，它采用的是6涵道風扇的縱列式布局構型；從技術能力上看，設計最大起飛重量達600公斤，掛載消防水炮，通過系留電纜和水帶進行供電供水；在與消防車體結合后，便形成了系留涵道風扇舉高消防車。

張磊隨后向記者描述了這款搭載飛行汽車的特殊消防車在模擬實戰中的表現——接到高層建筑火災報警后，車長僅9米的系留涵道風扇舉高消防車（目前高層滅火舉高消防車車長在16米左右），可更好地通過城市狹窄道路環境，快速抵達火災現場。指戰員確認開始滅火作戰后，飛行平臺立即起飛，主動智能識別最佳滅火點，發射破窗彈，開啟噴水滅火作業，以30～50升/秒的大流量持續不間斷噴水滅火。火情基本消除后，消防隊員進入樓內疏散被困人員，飛行平臺繼續執行中繼通信、喊話、照明等輔助救人任務。被困人員有序撤離，直至飛行平臺掃描全樓確認全部人員疏散完畢，滅火救援任務順利結束。

“小身軀、大推力、大載荷，是這款飛行汽車的主要優勢，正好滿足高層建筑滅火的特殊要求。”張磊告訴記者，與時間賽跑、突破高度限制、出水量大且能持續供水等，是高層滅火的要求也是難點。

“在與百米級舉高消防車進行對比后，更容易理解這款飛行汽車的優勢。”張磊分析道。

從效率上來看，受限于機械舉升的工作原理，傳統舉高消防車必須裝備足夠長的舉升臂，這使得整車長度過大。比如目前世界上舉升高度最大的101米舉高消防車，其車身長16.3米，轉彎半徑超過50米，車重60噸，在市區不易行駛，也較難快速通過小區附近狹窄通道，且在抵達現場后還需要耗時20分鐘左右搭建橫向救援支撐面；又因機械臂舉升速度緩慢，單次上行也需要耗時20分鐘左右，因此從時效上來看有較大局限性。

與之相比，系留涵道風扇舉高消防車車長在9米以內，可在接警后隨第一批消防救援隊伍在第一時間抵達火災現場，且飛行平臺不需要搭建救援支撐面即可起飛，爬升速度超過2米/秒，單次上行至百米僅需50秒左右。

從滅火作戰能力來看，101米舉高消防車展開救援支撐面后，需要占據長20米、寬7米的消防救援面空間，在高層樓宇附近有限的救援面上較難放置多臺消防車同時進行滅火作戰。而系留涵道風扇舉高消防車與傳統101米舉高消防車的單臺滅火作戰能力相近，且所占空間大幅減小，在相同消防救援面上最多可布置6臺，實現多臺主戰裝備協同作戰，水流量倍增。

從觸及高度來看，受限于機械舉升工作原理，傳統舉高消防車要想進一步提升舉高高度，技術難度跟產品價格呈指數級增長。進入21世紀后，生產舉高消防車的芬蘭博浪濤公司也僅僅把在售產品的舉升高度從101米提升至112米。然而超高層建筑往往超過150米甚至在200米及以上，此時傳統舉高消防車只能“望樓興嘆”。

高溫、低能見度、復雜的風力風向環境、需在樓宇間穿行……當飛行汽車能靈活應對這一切城市空中的復雜場景后，它或許就能真正成為未來城市立體交通的重要成員了。

◎ 來源|《環球》雜志