向火而行，在濃煙和烈焰之中以生命護衛生命……消防員無疑最危險的職業之一。能否用現代科技產品直接代替人工滅火？西工大科研團隊研製的「消防滅火救援無人機」把這個想法變為現實。日前，在山東青島舉辦的2019中國通用航空創新創業大賽總決賽上，「消防滅火救援無人機」榮獲大賽科技創新組一等獎。
西北工業大學消防滅火救援無人機項目獲團隊
由西工大航空學院李占科老師團隊研製的 「消防滅火救援無人機」還有著響亮的名字：「天龍1號」、「天雷1號」。「通俗地講，『消防滅火救援無人機』是利用航空多旋翼無人機技術與微型火箭彈技術、消防滅火技術相結合，研發出一種機動靈活、操縱簡單、響應迅速、投彈精準、「察滅」一體、成本低廉且安全可靠的新型消防救援裝備。」李占科介紹說，他們研製的「消防滅火救援無人機」的最大優勢在於：可以直接代替人在各種複雜的環境中，出現在任何火情現場；可垂直起降和懸停，不受樓宇高度、樓間距以及森林複雜地形環境限制，響應速度快，發射/投彈精度和滅火效率高，可實現真正意義上的「察滅一體化」。
「我們團隊依託西北工業大學多年的無人機及相關技術研究積澱，在高抗風穩定飛行平台設計技術、高精度滅火彈發射技術、高效滅火劑彌散技術和避障技術等方面開展了大量富有成效的工作，使得「天龍1號」和「天雷1號」滅火無人機具有明顯的優勢。」據李占科介紹， 「天龍1號」特點是高精度射彈式滅火，主要應用不同的高層建築，其難度在於一是要保證無人機可以靈活、準時、準確到達火情點；二是發射滅火彈時，要保證高的命中率和滅火彈的有效破窗效率、爆破率。
為保證無人機可以適應複雜的建築環境，團隊在飛行器平台設計上充分考慮不同樓層、樓群的風力影響，包括無人機的穿越、避障，在飛行器外形設計、動力設計、自動控制等方面做了大量的創新與改進，保證了無人機可以在各類複雜的建築環境中完成任務。
同時在複雜的環境中穿越飛行，懸停瞄準後高速發射滅火彈，這一系列的操作都是在空中進行的，在保證高命中率的前提下，巨大的「後坐力」衝擊對設備提出了極大的挑戰。「團隊在無數次的試驗嘗試中，創新性的提出『滑軌式無后座力』的發射技術，徹底解決了這一難題。」李占科告訴記者。
目前高層窗戶絕大多數採用的是「鋼化玻璃」，無人機由於動力和載重有限，會遇到無法穿透窗戶的情況。針對這一難題，團隊改良了滅火彈彈頭，發明滅火彈的二次衝擊破窗技術，在不增加動力載重的情況下實現滅火彈的高「破窗率」。同時，為了避免「啞彈」的出現，提出了「雙保險」的導爆技術，保證 高「爆破率」。
「它是『轟炸』投彈式滅火，主要針對類似森林火災的火情現場」談到另一款產品「天雷1號」的特點，李占科介紹說，針對大規模火情，團隊採用多架無人機「編隊集群」式滅火。同時還採用了高精度雷射瞄準測距、輕質脆性可降解阻燃彈殼和任意高度滅火劑彌散技術等，保證了滅火的效率和效果。
團隊還為設備設計了「彈藥」，經檢測試驗，這種特製的「彈藥」的滅火效果遠超一般的滅火劑。李老師還告訴我們，團隊研發的設備不僅僅只是滅火，還可以在火場等特殊環境中投放藥品、食品等救援物資。
據了解，「消防滅火救援無人機」無論從滅火的效率效果，還是在成本上，對於傳統的滅火方式具有明顯優勢。目前團隊研製的設備已經在多地的森林火災、高層建築火災測試中出色的完成了任務，各項指標都遠遠優於傳統的消防滅火方式。
談到團隊後繼研發規劃，李占科表示說，將重點開發大載重無人機，進一步提高滅火效率，發展更便攜、更易於操控的小型化滅火無人機。「未來每一個高層住宅小區都可以配備和使用滅火無人機，這樣在專業消防人員到達前，可以有效抑制火情或滅火。」李占科和團隊對無人機滅火的應用前景充滿期待。
來源：文/西安報業全媒體記者 姜泓 圖/西安報業全媒體記者 楊力
編輯：芥末花生