人间大炮 涡喷消防车
人间大炮 涡喷消防车
涡喷消防车是将航空涡喷发动机作为喷射灭火剂的动力，将其安装在汽车底盘上，配置常规消防车的水箱、泡沫灭火剂箱、水泵。涡喷发动机产生出4000千瓦的喷射功率，它以高速气体射流为载体，使流量为80升/秒的直流水与高速气体射流在加速器内发生撞击，产生出大流量的"气体-细水雾"射流(或"气体-泡沫-超细干粉灭火剂"射流)，实现了大比表面积灭火剂的远距离、高强度的喷射，有效喷射距离可达60~80米，瞬间可覆盖200平方米的火场面积，比常规消防车的灭火能力高出8~10倍。功率质量比大于100千瓦/吨。扑灭80平方米油池火仅需10秒，扑灭520平方米油池火仅需80秒。涡喷消防车是世界上具有高速行驶能力的喷射功率最大的喷射细水雾或复合灭火剂的消防车，已在机场和油田消防中发挥出巨大灭火威力，主要用于油田、石化工厂、天然气泵站、机场等需要快速扑灭油气大火的场所。
据说我国研制的涡喷消防车的性能优于俄、德等国研制的同类消防车。
一、涡喷消防车是灭火装备中的巨无霸
涡喷消防车是将航空燃气涡轮发动机作为喷射灭火剂的动力，将其安装在汽车底盘上，配置常规消防车的水箱、泡沫灭火剂箱、水泵。涡喷发动机产生出4000千瓦的喷射功率，它以高速气体射流为载体，使流量为80升/秒的直流水与高速气体射流在加速器内发生撞击，产生出大流量的"气体-细水雾"射流(或"气体-泡沫-超细干粉灭火剂"射流)，实现了大比表面积灭火剂的远距离、高强度的喷射，有效喷射距离可达60~80米，瞬间可覆盖200平方米的火场面积，比常规消防车的灭火能力高出8~10倍，功率质量比大于100千瓦/吨。涡喷消防车是世界上具有高速行驶能力的喷射功率最大的喷射细水雾或复合灭火剂的消防车，已在机场和油田消防中发挥出巨大灭火威力，主要用于油田、石化工厂、天然气泵站、机场等需要快速扑灭油气大火的场所。
国内也先后有五、六家参与研制。他们中既有院校如北京航空学院、南京航空学院等，研发尚未走出实验室而作罢;也有企业介入如吉林、佛山等地，样机未能成型即告失败;十年前，还有二个军工单位合作为油田研制出坦克加
二台发电机的样机，至今无法使用而作古。2008年初发生在大江南北的雪灾期间，苏州一家公司研制的涡喷消防车吹雪清路，曾受到某电视台的报道，其实，此涡喷消防车仅仅是在东风汽车上绑一台涡喷五发动机而已，离涡喷消防车之概念尚远。
由于涡喷消防车使用的是军队退役航空燃气涡轮发动机，因此，价格低廉，成本可控的优点为涡喷车的开发应用奠定了物质基础。由此衍生出的还有涡喷扫雪车、涡喷洗消车、涡喷防暴车等系列新装备。
二、空军课题组是涡喷消防车的发明先驱
综上所述，国内外这些研发者虽然对涡喷消防车的发展起到了积极的推动作用，但均不是涡喷消防车的先驱者和主流。主流和先驱者是谁呢?这里我讲一个故事:
上世纪80年代初的一天，云南航空兵某部。年轻的机务处主任正在雨天参加发动机排故后的试车。只见发动机喷出的高速尾气射流卷起地面积水，将水撞击撕裂成水雾，犹如一条蛟龙，翻滚不息，射向远方。他凝视着蔚为壮观的水雾，瞬间产生了一个新的想:为什么不能利用涡喷发动机强气流喷射的水雾来进行消防灭火呢?经过多次观察，他发现:不仅尾气携带雾状水的高速射流对火焰的切割破坏作用很大，而且微水滴在火焰中汽化时的吸热降温作用、水珠汽化生成大量水蒸汽对火焰的缺氧窒息作用十分明显。从此，用涡喷发动机作为喷射动力喷水灭火的想法一直萦绕在他脑海里。转眼到1986年，他被调入研究所工作，专职从事航空安全研究。这期间他翻阅收集了许多飞机失火的资料，走访了消防专业院所，征求了众多
消防专家们的意见，结合自己空气动力学专业知识，形成了涡喷消防车初步的设计方案。之后，研究所成立了以他任组长的课题组，并向空军机关递交了一份研制"涡喷发动机尾气-水雾消防车"的立项报告。1988年空军机关正式批准了这项课题，拨付了专项研制经费，研制涡喷消防车的的工作全面展开～
故事讲到此，这个年轻的机务主任就是后来的涡喷消防车的发明人、空军装备研究院航空装备研究所航空发动机专家、国务院安全生产委员会专家组成员、现为江苏卡威专用车制造有限公司研发中心主任的姬永兴高级工程师。
春去冬来。在以姬永兴为首的九人课题组的艰苦努力下，经过几十次试验，原理样车出来了，同时于1990年3月13号申请了发明专利和实用新型专利(发明专利申请号90101257.2;公布日期:1994年10月16日;公布号:ZL
。 90101257.2;专利有效期二十年)
在原理样车取得大量试验数据的基础上，终于在1991年研制出了工程样车，并交付部队担负战备任务。该工程样车以红岩卡车底盘为承载工具，以wp-5飞机发动机为喷射动力，设计载有6000升水和1000升轻水泡沫灭火剂。
1992年10月，该工程样车在北京通过技术鉴定，而后经国家消防装备检测中心定型检验:名称:涡喷消防车，型号:BXF5300GXFWP70。由于空军研究所无申报消防车的资质，经协商便以"北京消防器材厂"的名义申报国家目录:公布日期:1998.3.12，公布目录文件编号:机械汽(1998)191，取名为"海潮牌"。至此，经国家检测公告的世界首创、中国首台涡喷消防车列入消防新装备。
回顾我国研制涡喷消防车的历程，研发工作开始最早。从1986年开始总体论证，1991年研制出工程样车，1992年通过技术鉴定，到1996年5月通过国家定型检验，1998年3月公布目录，整整用了十年时间。
三、能量转换装置是涡喷消防车的技术诀窍
纵观中外涡喷消防车，从地域上分，有欧洲式和中国式两家;从喷射方式上分，有喷气式、喷水式、超细水雾射流式3种。
所谓喷气式，是指将涡轮喷气发动机简单地固定在载体上(如汽车、坦克等)，利用涡轮发动机的尾气将火吹灭。在一定意义上讲，喷气式是原始的涡喷消防车
所谓喷水式，是把水送入喷气发动机喷口外面的气流中，靠气流冲击形成的水雾灭火，欧州型应属于喷水型涡喷消防车。他们在设计上的共同缺点是:没有设计水与高速气体射流的动能交换装置，而是在大气中无约束条件下由水、气射流直接撞击，在撞击中交换动能，这样的能量交换方法使气、水射流的能量交换不充分，水雾的粒径较大，射流的扩散角较大，未能获得更远的喷射距
离。更重要的欧式涡喷消防车不可喷泡沫。可以说喷水式是不成功的涡喷消防车。
我国涡喷消防车属超细水雾射流式涡喷消防车，它克服了上述国内外涡喷消防车的致命缺点，在灭火机理、灭火方式等方面有重大突破。为什么这么说呢?
简单地将水射入气体流，在高速气流的撞击下能够形成水雾。但是，多大中原汽车网
雾状水以多大的喷流强度灭火最有效?从什么角度粒度的雾状水灭火效率最高?
喷射雾状水的灭火威力最大?如何才能使尾气-水雾射流的扩散角最小?怎样实现粒度适宜的大流量的雾状水的高强度、远距离的喷射?如何喷射化学灭火剂而提高灭油火的效率?此外，退役航空发动机品种繁多、推力各异，如何选型?如何防止因操作不当出现喘振现象以至造
成事故?这些技术难点不解决，虽然也应用了气流和水流的两相射流技术，但所形成的雾状水灭火效率很低，实现不了射流的连续、高速、远距离喷射。
中国的涡喷消防车研发者是航空发动机专家，是研究空气动力学的行家。他们经过无数次的反复实验，终于从失败中到了通向成功的路径，在涡喷发动机喷口后方设计了"尾气-水雾"换能装置，在管形的"换能装置"中，直流水射流与高速气体射流被约束在其中产生猛烈撞击，发生动能交换，直流水被切割成细水雾，射出的细水雾射流获取很大的动能，使水雾射流的扩张角很小，射速很高，水雾粒度细，喷射距离远。
有了换能装置，使两相射流技术发挥到极致，实现了大流量雾状水的远距离、高强度、大覆盖面积的喷射。充分达到了高速尾气-水雾射流对火焰稳定燃烧有强劲的切割破坏作用;大流量雾状水在高速尾气的携带下切入火焰迅速窒息燃烧的作用;雾状水全部气化时吸热冷却降温的作用。
同时，有了换能装置，创造了喷射泡沫灭火剂的新方法。在水中加入6%的水成膜泡沫剂，涡喷消防车高速气体射流冲击、剪切泡沫混和液时，由于空气的体积流量是液体体积流量的几十倍，在强气流作用下所有的混和液均生成粒径为2~3mm的没有液态水存在的泡沫珠("干
泡沫")。如喷射1分钟，泡沫珠射流便能形成平均5厘米厚、覆盖200平方米面积的泡沫层。泡沫珠坠地后没有流动性，但却有很好的附着力，直接吸附在形状复杂的物体表面，形成稳定的