用不同路径改灭火飞机,一群前空客工程师要改写欧洲航空消防局面

用不同路径改灭火飞机,一群前空客工程师要改写欧洲航空消防局面

针对灭火飞机这一细分领域,传统航空强国法国近年来有诸多初创公司与团队开始发力,其中项目推进显著、屡屡见诸报道的,是两家基于ATR-72飞机,改装路径完全不同的公司:法国凯普莱尔进化公司(下文简称凯普莱尔)和此前文章中提到的积极航空公司。

“小改”,造就陆基起降型灭火飞机

今年9月初,凯普莱尔宣布,由租赁公司ACIA航空资本集团为其提供的二手ATR-72货机已在8月抵达法国图卢兹近郊的卫星城布拉尼亚克,并在那里完成了灭火飞机“森林守护者”改装前的试飞。

接下来的改装工作约需四至五个月,预计明年1月“森林守护者”首飞。

上篇文章中,我们着重介绍了积极航空的FF72-S水上汲水型灭火飞机。相比前者,“森林守护者”与FF72家族的FF72-T均属于对ATR-72的“小改”,依旧是陆基飞机基本构型。

它们都是陆基起降的灭火飞机,灭火任务中,需要在机场、航空消防基地通过地面保障系统来对机体内的储箱加注水或阻燃剂,而后飞往火场完成投放。这条“小改”的技术路线,优势在于改装成本和技术风险都更低,无需为灭火飞机开发复杂的水面汲水能力,无需验证水面起降能力、汲水和浮筒结构,机体改装范围相对集中。在投入运营后,这些飞机也只是在常规跑道上起降的灭火飞机,其机组人员无需进行难度和风险都更高的水上汲水和起降训练。这进一步简化了操作,降低了总体运营成本。

FF72-S的机腹处开设的4个投水舱门,FF72-T很可能是延续这样的设计。

“小改”方案不代表没有技术难点

但“小改”方案的技术难点同样不容忽视:依然需要通过气动优化、仿真和工程验证、试飞测试等,要完成适航认证合规审查。

比如,机舱内大型储箱系统的固定,考虑液体晃动载荷,转弯、俯仰和遭遇阵风时,液体运动可能造成附加侧向力、纵向力和局部压力;在机腹处增设水或阻燃剂投放舱门,一旦设计不当,机身框架、纵向加强件等机身承力结构被改变,会带来静强度改变、疲劳和损伤等潜在风险。

虽然ATR-72有货运型,但当舱内所运输的货物从固体类型变为灭火任务中的水或阻燃剂这类液体,就会带来新的问题。

一个无法绕过的核心的技术难题就是在水或阻燃剂投放过程中的飞机质量剧减——当飞机重量突然减轻三分之一,重心会急剧变化,由此会产生巨大的抬头力矩,整机俯仰惯量和滚转惯量也随之变化。这就要求灭火飞机的飞行控制系统必须能够在投水瞬间通过气动作面配平等方式来自动补偿因质量剧减带来的姿态变化。

而且,在投水(阻燃剂)的过程中,开启的舱门会受到气动力冲击,也在改变局部流场,可能会有舱门振动、变形或关闭困难等问题。因此,该舱门和流道都要有气动上的优化措施,确保水流或阻燃剂是干脆利落地脱离机体,避免水流或阻燃剂与尾翼等部件发生危险撞击等。

水或阻燃剂必须干脆利落地脱离机体,避免与尾翼等部件发生撞击,引发危险。

陆基起降型可载阻燃剂10吨

上述问题,水面汲水型FF72-S也同样需要面对,可以说是所有灭火飞机改装过程存在的共性问题。

对于并行推进两种型号的积极航空来说,这些技术问题的解决方案可以做到两个型号上做到共享。这或许是当前积极航空优先推进难度更大的FF72-S研制的原因之一——一些设计可以下放给陆基起降型FF72-T。

FF72-T保留了ATR-72的原装轮式起落架、不改装浮筒,代号中的“T”正是“储箱”(TANKER)的首字母,其储箱的装载量达到10吨(FF72-S为8吨)。目前的消息是,该机在灭火任务中主要装载阻燃剂,从而与投水作业的FF72-S形成协同组合。

FF72-T在灭火任务中投放阻燃剂,以水为载体、以无机阻燃盐为核心、加入增稠剂及着色剂的化学混合物。

不过,对于非常核心的水或阻燃剂投放控制系统,积极航空公司目前未多透露相关信息。

一般来说,这套系统要能按照任务需求实现快速、可控、均匀的投水,并能根据火场情况选择一次性投掷或分次投洒;投放舱门和控制律要经过精心设计,能确保水流、阻燃剂以最佳的角度和散布面积覆盖火线。而且,投放控制系统往往要与机载航电系统、导航系统有所交联,以做到投水航线的自动规划和执行,解算出最优的投水点和投水时机,从而实现精准灭火,并减轻机组人员作业负担。

主打自研的投放系统和多用途

反观凯普莱尔公司,则将这套水或阻燃剂投放控制系统与舱内的储箱组合称为KEDS(Kepplair Evolution Delivery System)投放系统,并作为“森林守护者”的核心性能宣传点。

据公开信息,KEDS投放系统由凯普莱尔公司、法国图卢兹流体力学研究所(IMFT)与投放控制系统领域的老牌厂商美国公司特罗特控制(Trotter Controls)联合开发,重点在于能高效控制投放流量和覆盖范围。KEDS系统可携带7.5吨的水或阻燃剂(约6900升阻燃剂),从着陆到完成加注、再次起飞的整个过程可以在十分钟内完成,而投放作业中它既可在不到2秒内完成集中投放,也可稳定控制投放流量,形成连续的水或阻燃剂覆盖带。

特罗特控制是水或阻燃剂投放控制系统领域的老牌企业,图为基于农用飞机AT-802“空中拖拉机”改装的灭火飞机,以及电动投放舱门特写。

在对“森林守护者”的宣传中,凯普莱尔着重强调其多用途能力:它在改装中保留了货舱完整性,通过加装KEDS系统这类专用任务设备来实现灭火能力;在移除KEDS系统后,该机可在约48小时内完成从灭火到货运(9.5吨)、医疗后送(6副担架加32名乘客)与客运(64座)构型的转换,从而让“森林守护者”在非火季执行其他任务,转入商业运营来创收——这能够一举解决灭火飞机“季节性闲置”的问题,大幅提高对“森林守护者”机队的全年利用率。

凯普莱尔公司在视频中演示“森林守护者”构型转换。

“航空业没有尽到自己的责任”,老将创业

对于当前欧洲开发灭火飞机的迫切需求,积极航空公司的创始人兼首席执行官劳伦特·施密特(Laurent Schmitt)公开批评称“西方航空业没有尽到自己的责任”——“潜台词”是,空客、波音等行业巨头将灭火飞机市场视为规模不大的“利基市场”,没有意愿投入人力物力财力来研发。

他还提到,作为欧洲航空消防支柱机型的加拿大产灭火飞机已不再符合今天可靠性和可用性标准,无法满足市场需求。“新机DHC-515的纸面数据看起来不错,但价格却高得令人望而却步,它的研发成本竟高达数十亿欧元。”

施密特能这样说,他的履历是底气来源:2000年始,施密特以气动工程师身份入职达索航空,接下来的9年里他参与了“阵风”“猎鹰”5X与“神经元”项目;2009年他加入空客未来项目办公室,负责A320neo和未来A380的研发工作,而后担任A380总装线总工程师(图卢兹、汉堡)与A330neo的研发和取证总工程师,2021年至2024年执掌空客公务机部门。

相关报道称,由于航空业未能就加拿大CL-215/415停产带来的挑战给出切实可行的解决方案,劳伦特·施密特对此感到质疑和担忧。最终他在为空客工作15年后选择离开,组建团队、成立公司,为欧洲带来一个航空消防的“积极”解决方案。

今年6月,施密特(右)接待到访的法国政治人物、曾在2017一2020年担任法国总理的爱德华·菲利普(Edouard Philippe)。

一支工程能力与行业资源突出的班底

积极航空官网称,施密特“召集了一批技术精湛、经验丰富的专业人士”。而仔细梳理该公司创业班底的履历,该说法并非夸大其词。

积极航空的总经理及设计部门负责人朱利安·贝尔纳特(Julien BERNAT),曾为空客工作15年,作为工程师,业务涵盖航电系统、推进系统、机身结构、整机,参与了A320系列、A330/A340、A380等型号。公司联合创始人兼首席工程师纪尧姆·加朗(Guillaume Gallant),则为空客工作了20年,曾在空客未来项目办公室就职,业务领域是航空结构和整机总体设计方向,覆盖了飞机全研制周期、涉及全部部件和材料类型。

积极航空FF72-S的改装工作情况:已经拆除了ATR-72的客舱增压系统,加装蓝色储箱,粉红色的管道,延伸到舱外的浮筒汲水口。

再看近期活跃在媒体报道中的乔纳森·贝克(Jonathan Beck)和托马斯·巴迪亚(Thomas Badia),前者是飞机总体设计负责人,曾为空客工作约15年,历任飞控适航工程师、飞行控制律设计师、“伴飞”(Fello'fly)尾流节能项目的技术总监、负责人等;后者则是首席安全工程师,其不论是十余年的ATR工作中,还是在空客创新事业部的混合动力推进系统验证机E-Fan X项目上,都在负责适航认证和质量、安全方面的工作。

10月底,空客旗下的空客安防(Airbus Protect)团队到访积极航空,参观了解FF72-X1原型机改装情况。托马斯·巴迪亚(远处白衣者)负责接待工作。

可见,这支来自空客、ATR和达索航空等行业一线大厂的创业班底,专业谱系完整、核心领域均有覆盖。他们深度参与过的项目,既有量产机型研制,也有前沿验证项目,他们熟悉民机从方案定义、部件研发到适航取证的全流程,他们让这家新创公司具备开展ATR-72改装工程所需的相对完整工程能力与行业资源。对比凯普莱尔公司,积极航空的创业班底更显“精兵强将”——这也决定了积极航空对灭火飞机的技术路线选择。

对FF72家族中水上汲水型FF72-S的开发难度,积极航空明确表示:“近80年来,全球任何一个国家与地区都没有研制过如此大型的浮筒式水上飞机。”这是其组建更强研制班底、募集更多研发投入的最根本原因。

相较于凯普莱尔在“森林守护者”上投入的不到5000万欧元的开发经费,积极航空的相关数字则是约1.5亿欧元。在积极航空的30名正式员工之外,还有来自合作伙伴、供应商的近150人参与到了新机的研发当中。

至于凯普莱尔的创业团队,以及两家企业的供应商情况,我们下期文章继续介绍。

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文案:郑宇航

排版:蓝风

编审 | 监制:武晨、王兰

看航空融媒体工作室出品

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