新能源機場消防車的發展趨勢分析

劉勇 李冰 張向輝 韓意

摘要：隨著世界經濟的發展、人口的劇增以及生活水平的不斷提升，世界能源的需求量持續增大，由此導致對能源資源的爭奪日趨激烈，環境污染嚴重以及環保壓力加大。因此，全球各國都在開發新興能源。作為全球經濟大國的中國提出，在2050年中國可再生能源占能源消費比例60%以上。同樣，國內“新興綠色機場”建設也緊跟環保的“步伐”，傳統燃油車輛正逐步被新能源車輛所替代，如行李輸送車、飛機牽引車、客梯車等都采用電動形式。對于機場消防車來說一直沒有強制性要求采用電動模式，本文結合目前全球機場消防車的技術現狀以及未來發展的趨勢，分析了新能源機場消防車發展的方向及相關技術的應用。

關鍵詞：機場消防車;新能源;發展趨勢

中圖分類號：U469.68

收篇日期：2021-11-15

DOI：10.19999/i.cnki.1004-0226.2022.03.005

1傳統形式機場消防車

目前全球最先進的機場消防車主要以專用底盤改裝為主，其一般擁有高機動性、高越野性、大載液量、高自動化等特點。發動機采用后置形式布置，可同時驅動底盤、消防泵以及液壓泵，以實現高速行進中滅火的功能。部分車輛加裝有重型穿刺臂，可直接對客機機艙進行穿刺滅火。其形式主要布置如圖1所示。

現有的專用底盤機場消防車由于要滿足整車總質量約40t的前提下具備高加速能力，所以車輛的動力基本全部采用內燃機形式，發動機功率集中在700～1400hp（雙發布置）之間。

采用內燃機優勢主要有以下幾個方面的優點：

a.可持續工作時間長。GB7956.1-2014《消防車第1部分：通用技術條件》標準中規定：在額定工況下消防車的持續作業能力不低于6h，且需要滿足車輛在行駛100k的情況下以額定工況工作不低于2h?，F實滅火中部分消防車的持續作業能力可達40～70h（在持續不斷地補充燃油的情況下）。

b.環境適應能力強?，F有的內燃機可以在-55C～70℃環境下正常工作，環境適應范圍廣，可以適應全天候、全地域穩定工作。

c.車輛工作時安全性較高。內燃機技術發展近百年歷史，依靠燃油在缸體內燃燒獲得動力，技術成熟度高，安全可靠。

2新能源機場消防車的技術現狀

在2021年第十九屆國際消防展上美國豪士科和四川消消防車輛制造有限公司都展出了新能源機場消防車，這兩款車型也代表了目前世界新能源機場車技術的較高水平。

2.1美國豪士科混合動力機場消防車

美國豪士科混合動力機場消防車（圖2）的動力采用柴油機+蓄電池組混合動力形式，混合動力形式的車輛集成了純電動車輛和內燃機車輛的優勢于一體：車輛出庫或者候場時由蓄電池提供動力;需要進行高速行駛或者持續滅火時則由內燃機提供動力;低溫環境使用時若蓄電池無法提供動力則可以依靠內燃機提供動力。

該車進行消防作業時主要工作模式如下：

a.車輛啟動出庫時，電動模式自動響應，此時車輛動力由蓄電池組提供。

b.車輛在跑道邊長時間候場時，先由電池組提供空調或者暖風用電，零排放運行，此時蓄電池提供動力時噪聲值最小;當持續候場時間較長，蓄電池完全放電后，此時由底盤柴油機提供動力。

c.車輛需要加速到達起火點時，混動模式開始發揮作用，內燃機和電機同時工作，0～80km/h加速時間小于25s。

d.車輛減速接近著火現場時，制動能量轉化為電動進行存儲。

e.車輛高速行駛的同時滅火時，由內燃機和電機提供雙動力供底盤和消防泵使用。

f.車輛駐車實施持續作業滅火時，僅由底盤內燃機提供動力給消防泵。

2.2川消消防車輛有限公司的純電動機場消防車

川消消防車輛有限公司的純電動機場消防車（圖3）由中國民用航空飛行學院科研團隊組織科研項目攻關，聯合清華大學和四川川消消防車輛制造有限公司，在創新全電驅動、動力傳動匹配、多電機分布式驅動協同控制、整車熱安全控制等關鍵技術上進行突破，破解機場專用消防車滿載高加速及重載高速動態平衡的技術難題。在此基礎上，通過車輛設計、性能模擬、部件研發、整車集成等環節，研制出具有國內自主知識產權的全球首輛高性能純電動機場消防車。目前搜集到的車輛整車參數如下：

a.滿載39t時，0～80km/h的加速時間為19.1s。

b.最大行駛速度為125km/h。

c.全功率噴射消防行駛速度超過50km/h，兼具主力泡沫車的高載液能力和快調車的高動力性能。

3新能源機場消防車的發展趨勢

純電動形式的車輛在低噪音、加速時間、排放、經濟性等方面都能迎合“綠色機場”的建設發展，但是以下幾方面需要進行提升。

3.1持續作業能力有待加強

GB7956.10《機場消防車》標準中規定，普通的內燃機形式的機場消防車持續作業能力不低于6h，對電動消防車的持續作業能力則要求不低于1h。若飛行器或者機場建筑物發生大型火災，需要長時間持續攻堅作戰時，電動形式的車輛持續工作能力遠遠不能滿足滅火需求，而燃油形式的車輛可以持續幾十小時以上，所以電動形式的消防車在持續作業能力的層面需要提升。

3.2環境適應性有待提升

我國地域面積大，南北相差約50個緯度，溫度范圍覆蓋-55～70℃。目前車輛常用的磷酸鐵鋰電池在高溫環境下還可以適應，但是在低溫環境下電池放電速度減慢，駕駛里程及持續作業能力大大縮減。目前市場上純電動形式的家用轎車在東北三省等寒冷地區基本沒有，其根本原因是在低溫環境下蓄電池的續航使用能力不滿足要求，因為在低溫環境下消防車若采用純電動形式的話，很可能在滅火過程中發生“火還沒有撲滅，車輛已經沒有動力”的問題。

3.3電池組自身的安全性有待提高

電池組放電需要內部的電解質等物質發生化學反應，因此電動汽車自燃的現象屢見不鮮。如果大型機場車輛電池組發生自燃，整車基本報廢。另外，機場消防車作為動力性和越野型最好的車輛之一，緊急出動時可能越過跑道的壕溝、高速轉彎等，這樣電池在振動中或者車輛側翻以后由于內部介質不穩定，有發生爆燃的隱患，出現這種情況將導致整車燒毀。

3.4車輛持續候場能力有待提升

現有純電動車輛可能只考慮從車庫里出發直接奔赴起火現場進行滅火作業，而像軍用機場或者有重大飛行任務需要車輛長時間（10～20h）候場保障的時候，車輛的電池性能在長時間耗電后是否具備滅火能力還有待考證。

4結語

混動模式是目前機場消防車發展的方向，因為這種模式既解決了蓄電池無法持久作業和低溫環境的適應能力差的問題，又解決了內燃機長時間工作帶來的環境污染問題。純電動形式的機場消防車則會隨著蓄電池蓄能的提升以及環境適應性的提升，成為最終發展的方向，隨著蓄電池各項性能指標的提升，純電動機場消防車將逐步提升自身的各項性能指標，最終滿足全天候、全地域和持續作戰的需求。

參考文獻：

[1]劉勇.專用底盤機場消防車結構簡析[J].專用汽車，2018（11）：82-86.

[2]劉勇，孟程芳，王福金，等.淺談我國機場消防車的技術現狀與發展[J].專用汽車，2018（4）：70-73.

[3]GB7956.1-2014消防車第1部分通用技術條件2014[S].

作者簡介：

劉勇，男，1985年生，高級工程師，研究方向為消防車的研發設計。