Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров с воздуха

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров с воздуха"

. • Федеральная служба лесного хозяйства РФ

V ' ' Центральная база авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана»

На правах рукописи

Давыденко Эдуард Павлович

Тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров с воздуха

Специальность 06.03.03 Лесоведение, лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Диссертация

в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пушкино 1998

Работа выполнена в Центральной базе авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана»

Научный консультант -Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е.С. Арцыбашев

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.И. Обыденников Кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Щетинский Е.А.

Всероссийский научно-исследовательский институт химизации лесного хозяйства

Ведущая организация -

Научный доклад разослан................................. 1998г.

Защита состоится............................................ 1998г.

на заседании диссертационного совета К о28.01.01. во Всероссийском научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства

Отзыв на научный доклад в двух экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 141200, г. Пушкино, Московской области, ул. Институтская, д. 15, ВНИИЛМ, Ученый Совет.

С научным докладом можно ознакомиться в библиотеке ВНИИЛМ.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

кандидат сельскохозяйственных наук С.Ю. Цареградская

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Лесные пожары были, есть и будут, пока на земле существует лес. Бесконтрольное горение растительности на земном шаре ранее являлось одним из существенных экологических факторов. Однако бурное развитие экономики, освоение новых территорий в XX столетии привело к необходимости контролировать распространение огня, для чего потребовались людские и технические ресурсы для функционирования службы по борьбе с лесными пожарами.

По данным Н.П. Курбатского (1964) в 50-е годы на планете ежегодно возникало около 200 тыс. лесных пожаров. В 90-е годы эта цифра значительно возросла в связи с более интенсивным освоением лесных территорий, ростом численности населения и источников огня. Наблюдается устойчивая тенденция роста числа пожаров и в России. Причем, как отмечают специалисты, пожары становятся все более разрушительными и по своей энергии нередко сопоставимы со стихийными бедствиями.

Идея применения самолётов для борьбы с лесными пожарами возникла на заре становления гражданской авиации. Так в США первые патрульные самолёты для обнаружения лесных пожаров были использованы еще в 1919г. Первые опыты организованного применения авиации для охраны лесов от пожаров в нашей стране относятся к началу тридцатых годов. С тех пор в службе авиационной охраны лесов произошли огромные изменения в количественном и качественном отношении. Известно, что успех борьбы с лесными пожарами обеспечивается не только своевременным обнаружением возникающих очагов загорания, но и эффективностью первой атаки на этот очаг, т.е. снижением интенсивности горения и частичной локализацией пожара до прибытия сил и средств, способных его ликвидировать.

Одним из перспективных направлений в повышении эффективности применения авиации для борьбы с лесными пожарами в современных условиях является использование авиатанкеров. В данном докладе обобщен многолетний исследовательский и практический опыт в области применения авиасредств для тушения лесных пожаров.

Основой целью работы является разработка тактики применения авиатанкерных средств тушения лесных пожаров с воздуха. Исходя из поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Анализ пространственно-временного распределения лесных пожаров в районах авиационной охраны лесов и обоснование исходных требований к применению авиатанкерных средств тушения лесных пожаров.

2. Разработка методических основ выбора носителя и параметров выливных устройств авиатанкеров, специализированных для борьбы с лесными пожарами.

3. Обоснование технических требований к огнетушащим составам для тушения лесных пожаров с воздуха.

4. Разработка тактики применения самолетов-танкеров в зоне авиационной охраны лесов.

Объектами исследования являются: банк данных горимости лесов в зоне авиационной охраны лесов за 20 последних лет (1978-1997 гг.), технологии выполнения авиалесоохранных работ, современные конструкции выливных устройств самолётов-танкеров и огнетушащие составы для борьбы с лесными пожарами с воздуха.

Связь с планом научно-исследовательских работ. Выполненное автором исследование является составной частью комплекса работ, выполняемых в рамках федеральной целевой программы "Охрана лесов от пожаров" и ГНТП "Российский лес".

Теоретической и методической основой исследования стали результаты НИОКР, выполненных СПбНИИЛХ, ВНИИХлесхоз и другими специализированными в этой области научными организациями, переводные зарубежные издания по проблеме тушения лесных пожаров, законодательные и нормативные акты, регулирующие применение авиасредств и огнетушащих составов для тушения лесных пожаров. В методическом плане автор опирался прежде всего на работы отечественных исследователей: Е.С. Арцыбашева, Э.Н. Валендика, С.И. Душа-Гудыма, Г.Н. Коровина, Н.П. Курбатского, В.П. Молчанова, В.В. Фуряева, М.Г. Червонного и др.

Научная новизна работы.

В работе получены и предложены для использования в практике тушения лесных пожаров следующие новые научные результаты, которые выносятся на защиту:

1. Итоги анализа пространственно-временного распределения лесных пожаров в зоне авиационной охраны лесов.

2. Обоснование перспективного типа самолетов для создания лесопожарных авиатанкеров. Обоснование параметров их выливных устройств.

3. Предложения по использованию наиболее эффективных с учетом лесорастительных условий огнетушащих составов для решения различных тактических задач борьбы с огнем.

4. Предложения по тактике применения авиатанкеров в борьбе с лесными пожарами с воздуха.

Достоверность результатов и выводов исследования подтверждена результатами экспериментальных работ по тушению реальных и

модельных пожаров растворами огнетушащих составов с воздуха, проведенных в 1992-1997гг. в Иркутской авиабазе и на полигонах с участием СПбНИИЛХ (ЛенНИИЛХ), ВНИИПАНХ, ВНИИХлесхоз, ИНТЭП, ТАНТК им. Бериева и АНТК им. Антонова.

Практическая значимость работы.

Результаты исследований по выбору оптимальных параметров водосливных устройств использованы в конструкции сливного оборудования самолета-танкера Ан-2П и защищены авторским свидетельством (Патент №2093425 на изобретение "Устройство для слива жидкости с летательного аппарата"). Свидетельство № 3269 20 октября 1997г. Исследование по огнестойкости заградительных полос, проложенных с воздуха, легли в основу технических требований к огнетушащему составу кратковременного и долговременного действия. Разработанная автором тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров используется в практике Северо-Западной, Центральной, Сыктывкарской, Красноярской, Северо-Восточной, Иркутской и др. авиабаз, а также в Республике Беларусь.

Апробация работы

Результаты работ, представленных в докладе, обсуждались на различных семинарах и технических совещаниях (Международное совещание по борьбе с лесными пожарами в зонах радиоактивного загрязнения 18-19 мая 1993г. в г. Клинцы Брянской области, ежегодные совещания в Центральной авиабазе по итогам работы Авиалесоохраны, 1996-1997 гг).

Структура и объем работы

Доклад основан на материалах 34-х опубликованных статей, 2-х брошюр и подготовленной к печати монографии. Общий объем опубликованных работ составил 12 печатных листов, готовой для публикации монографии -10 п.л.

Содержание работы

1. Пространственно-временное распределение лесных пожаров в

районах авиационной охраны лесов и обоснование поставленной

задачи.

Вероятностный характер процессов возникновения и распространения лесных пожаров обуславливает варьирование горимости лесов по территории лесного фонда и времени года. Ежегодно до 80-90% пройденной огнем площади приходится на 3-4 региона с неблагоприятными, засушливыми условиями погоды. Доля лесной территории, пройденной огнем, в бореальных лесах, как правило, составляет 70-75% от общей площади пожаров при их количественной

доле -20-25%.

В последнее десятилетие сохраняется устойчивая тенденция к увеличению количества лесных пожаров, очевиден также рост числа пожаров, вышедших из-под контроля, т.е. крупных.

Количество и площади лесных пожаров за период 1978-1997г.г. на территории, охраняемой авиацией, приводятся в нижеследующей таблице.

Годы Кол-во пожаров Площадь лесная, тыс. га.

1 2 3

Ср. за 1год: 1977-1981 13297 208,3

1980 13280 161,2

1981 14821 206,5

1982 13165 325,3

1983 10141 151,5

1984 12953 309,9

1985 10200 483,0

1986 14272 696,0

1987 11304 502,7

1988 16432 732,5

1989 18751 1425,3

1990 14867 1351,7

1991 14181 661,1

1992 19600 545,1

1993 14509 719,4

1994 14796 488,4

1995 17681 322,8

1996 22623 1789,5

1997 20134 640,0

Данные статистики свидетельствуют, что рост пожаров в целом по России в районах авиационной охраны лесов составил около 20% (19881997 к 1978-1987г.г.). Крупные пожары в последние три года (1995-1997) увеличились до 3,4% от общего количества возникших в сравнении с 1,3% (среднее за 1 год в период 1971-1983г.г., годовые отчеты Центральной авиабазы).

Авиационная охрана Российских лесов проводится на 47,3% площади лесного фонда, на 10,4% осуществляется только авиационное патрулирование. 25,8% лесов в нашей стране практически не охраняются, однако контроль за пожарной обстановкой осуществляется с помощью космического мониторинга.

Структура причин возникновения лесных пожаров по многолетним данным следующая:

Около 50% - местное население;

19%- молнии;

5% - сельхозпалы;

5% - лесозаготовители;

3% - МПС, экспедиции;

18% - невыясненные причины

В некоторых районах Сибири и Дальнего Востока удельный вес лесных пожаров от молний достигает 70%. Причем это, как правило, удаленные, труднодоступные места. Борьба с пожарами в подобных условиях дело сложное, требующее больших материальных затрат. Именно в таких ситуациях авиатанкеры могут служить ключевым звеном, обеспечивая первую атаку на пожар, снижая интенсивность горения или локализуя очаги до подхода наземных сил.

Углубление экономического кризиса в России крайне неблагоприятно отразилось и на авиаохране лесов. Значительно (в 5 раз) уменьшилась интенсивность авиапатрулирования лесов, более чем в 2 раза снизилась численность основного состава (парашютистов и десантников-пожарных), на крайне низком уровне находится материальное обеспечение службы, многократно сократилось маневрирование силами и средствами. Все вместе взятое не замедлило сказаться на качестве авиационной охраны лесов, что подтверждается вышеприведенными цифрами. Потребность в силах и средствах значительно превышает ресурсы авиационных и наземных служб борьбы с пожарами, в результате значительная часть лесных пожаров выходит из-под контроля и распространяется на значительной площади (80%).

Вышеприведенное является достаточно веским аргументом для поисков путей повышения эффективности авиационной охраны лесов, в том числе за счет рационального применения самолетов-танкеров и оптимизации их тактико-технических характеристик.

2. Выбор носителя и параметров выливных устройств авиатанкеров, предназначенных для тушения лесных пожаров с воздуха

Накопленный большой опыт, как зарубежный, так и отечественный, показывает, что в многолесной, особенно горной

местности осуществление первой атаки на лесные пожары с наименьшей потерей фактора времени возможно, в основном, только применением самолетов (вертолетов) - танкеров. Подавление огня с воздуха до прибытия людей и наземной техники является решающим элементом в тактике тушения удаленных лесных пожаров.

Особенно необходимым применение воздушных танкеров становится в условиях значительного сокращения численности авиапожарных команд (с 9 до 4 тыс. чел.), задачи которых сводились, в основном, к выполнению первой атаки на пожар с целью локализации его на минимальной площади.

Обладая высокой мобильностью самолеты-танкеры могут оперативно перебрасываться в нужные районы и участвовать в ликвидации вспышек пожаров. Особую ценность в подобных случаях приобретают легкие самолеты - танкеры, не требующие специальных аэродромов с базами для обслуживания - танкеры типа Ан- 2П. Звено из 45 таких самолетов способно в течение дня оказать решающую помощь в тушении десятка вновь возникающих лесных пожаров.

Ставший возможным в последние годы обмен опытом работы в области охраны лесов от пожаров с зарубежными странами показал перспективность использования авиатанкерной технологии,

подтвержденной многолетней практикой применения самолетов-танкеров лесопожарными службами США, Канады и ряда других стран. Зарубежный опыт и изменившиеся условия использования воздушных судов в России привели к необходимости активизировать работы по авиатанкерной технологии (тушению лесных пожаров с воздуха), ставшие одним из направлений в работе Авиалесоохраны.

В 80-х годах по решению правительства страны была начата разработка и создание тяжелого самолета - амфибии А-40. Планировалось на базе этого самолета создать лесопожарный вариант по исходным требованиям Авиалесоохраны. Однако этот вариант не был профинансирован государством и пожарный самолет создан не был. В эти же годы не были осуществлены идеи закупки и использования зарубежной техники - лучшего в мире самолета - танкера СЬ-215 из Канады, а также польского самолета "Дромадер", прошедшего производственную проверку в Тюменской авиабазе.

К началу 90-х годов по заказу Архангельского авиапредприятия было переоборудовано четыре серийных самолета Ан-26 в лесопожарный вариант Ан-26П путем навески с внешних сторон фюзеляжа двух сигарообразных баков с открывающимися снизу створками для слива жидкости и монтажа органов управления сливом. Такая конструкция позволяет осуществлять перевозку людей и пожарных грузов на этих самолетах, а также высадку парашютистов - пожарных к местам лесных

пожаров. Их производственная проверка была начата в 1991г., а активное использование в 1992г. при тушении пожаров в Республике Саха, Иркутской, Магаданской областях и Красноярском крае.

Однако упомянутая проверка Ан-2бП показала бесперспективность их применения даже при наличии средств на аренду. Основным недостатком этих самолетов является ограниченный запас мощности, не обеспечивающий достаточной безопасности проведения работ с соблюдением параметров слива, особенно в пересеченной местности. Положительные результаты применения Ан-26П отмечались лишь при тушении пожаров площадью до 1 га и на удалении их от аэродрома базирования до 40 км, когда они использовались в тандеме, а вместо воды на кромку сливались растворы огнетушащих химикатов, смачивателей или пенообразователей.

Более перспективным для тушения лесных пожаров с воздуха является самолет-танкер Ан-32П, разработанный АНТК им. Антонова в начале 90-х годов. По сравнению с Ан-26П, он более маневрен и экономичен, имеет значительно большую энерговооруженность, а, следовательно, и грузоподъёмность. Наружные баки Ан-32П более обтекаемы и могут вместить до 8 т огнегасящей жидкости. Испытания самолета проводились с участием Авиалесоохраны, но из-за дефицита средств Ан-32П в России не внедрен, хотя имеется положительный опыт его применения на тушении пожаров за рубежом (в Португалии).

Опыт использования самолётов Ан-26П и испытания Ан-32П позволили Авиалесоохране получить не только определённые результаты, но, главное, приступить к отработке технологии применения самолётов-танкеров в соответствии с существующей системой охраны лесов, предварительно определить первостепенные задачи создания инфраструктуры обеспечения этих работ и порядок разработки документации от исходных требований на конкретный тип самолёта-танкера до составления руководств (инструкций) по локализации и тушению лесных пожаров. Автор данного научного доклада принял личное участие в этой работе.

С 1990 г. по инициативе авиационной ассоциации "Илюшин" и ГосНИИ ГА с участием Авиалесоохраны и лично соискателя проводятся работы по испытаниям и производственной проверке самолёта-танкера Ил-76П. оборудованного выливными авиационными приборами ёмкостью 32 м3 (ВАП-1), разработанного по техническим требованиям с учетом нужд лесного хозяйства, а затем усовершенствованными ёмкостью 42 м3 (ВАП-2). В настоящее время 5 таких самолётов находятся на вооружении МЧС России и привлекаются для оказания помощи в борьбе с лесными пожарами в чрезвычайных ситуациях.

Детальный анализ применения Ил-76П в Красноярском крае в

1990г., в Комсомольском районе Хабаровского края в 1996г. и Республике Коми в 1997г. показал практическую неприемлемость самолётов-танкеров подобного класса из-за несоответствия чрезмерно больших затрат в сравнении с получаемыми результатами. Это несоответствие обусловлено прежде всего технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками самолёта. Так, ограниченная сеть аэродромов, пригодных для взлёта и посадки Ил-76П в многолесных, наиболее горимых районах России, предопределяет большую удалённость вероятных лесных пожаров от мест базирования, тем самым лишая его преимущества перед более лёгкими самолётами-танкерами. На самолётах Ил-76П затруднено, а в горной местности зачастую и невозможно, выполнить установленную технологию работ по локализации пожаров сливом воды. Недостаточная маневренность, большие радиусы разворота, быстрое перемещение земных ориентиров на малых высотах при большой скорости полёта затрудняет осмотр пожаров, определение курсов захода и особенно точек слива, что крайне осложняет прицельное их выполнение. Неизбежные при этом промахи сводят преимущества большого объёма сливаемой жидкости к минимуму (см. публикацию № 17).

В средствах массовой информации, в репортажах по применению тяжёлых самолётов-танкеров внимание акцентируется на впечатляющих объёмах воды или другой огнетушащей жидкости, доставляемой Ил-76П на пожар. В то же время умалчиваются весьма существенные недостатки тяжёлых самолётов-танкеров, сбрасывающих воду на пожары. Так, например, многолетней зарубежной практикой и нашими исследованиями установлено, что оптимальная высота сброса жидкости с воздуха должна быть в пределах 40-50 м, а скорость - 150-210 км/ч. При значениях высоты и скорости слива, превышающих указанные, резко снижается эффективность выполняемой операции. Для самолёта Ил-76П минимально допустимая скорость горизонтального полёта составляет 270 км/ч, а минимальная высота в равнинной местности - 50-60м. При этом, если учесть, что для подобного типа самолёта требуется крупный аэропорт с мощной инфраструктурой, становится очевидным многократное превышение затрат на применение Ил-76П над ожидаемым предотвращенным ущербом от пожаров. Для подтверждения вышесказанного приведём два примера. С 25 по 30 июня 1996г. два самолёта Ил-76П приняли участие в тушении лесных пожаров на территории Хабаровского края. Период был очень напряжённый, так как ежедневно возникало до 70 пожаров и действовало более 20 крупных (не менее 200 га каждый). С самолёта Ил-76П была оказана помощь в тушении одного мелкого очага площадью 0,8 га и 2-х крупных, представляющих серьезную потенциальную угрозу населённым

пунктам. Было произведено 39 сливов и сброшено 1764 т воды, при этом затраты составили свыше 3-х млрд. руб., или пятую часть годового бюджета Дальневосточной авиабазы.

В пожароопасный период 1997г. по настоянию администрации Республики Коми самолёт МЧС Ил-76П был вызван из Москвы для оказания помощи в тушении крупного пожара в Хорткоросском районе. В результате одного слива воды интенсивность пожара на одной из кромок была несколько снижена, но в последующие дни огонь продолжал распространяться в прежних параметрах. Затраты на выполнение данного полёта составили сотни миллионов рублей (см. публикацию № 17).

С 1992г. в Иркутской авиабазе проводится производственная проверка и отработка технологии применения самолётов-амфибий Бе-12П. Четыре самолета-амфибии Бе-12, полученных из военно-морского флота в порядке конверсии, переоборудованы в пожарный вариант Бе-12П. Самолет при взлете с водоема забирает в баки до 6 м3 воды. С 1995г. три самолёта применяются на тушении пожаров на территории, обслуживаемой Иркутской, Красноярской, Якутской, Амурской и СевероВосточной авиабазами (см. публикацию № 18).

Несомненным преимуществом самолётов-танкеров амфибий является их большая оперативность, так как на 1 цикл работы (слив - забор - слив) затрачивается меньше времени, поскольку ёмкость самолёта-амфибии заполняется водой при глиссировании за несколько десятков секунд, в то время как на заправку самолёта-танкера на аэродроме затрачивается от 10 до 45 мин. К тому же возможен подбор водоёма (акватории) для забора воды вблизи возникшего пожара. Отрицательным фактором использования самолётов-амфибий Бе-12П являются дополнительные затраты и значительный объём подготовительных работ по обследованию, а при необходимости, и подготовке (очистке) водоёмов.

Существенным недостатком является и тот фактор, что ареал применения самолётов-амфибий ограничивается наличием довольно крупных водоёмов, пригодных для забора воды.

В ближайшие 3-5 лет планируется заменить устаревший конверсионный самолёт Бе-12П на современный Бе-200П. Новый специализированный самолёт-амфибия сконструирован в ТАНТК им. Г.М. Бериева и изготовляется на Иркутском авиазаводе с учетом требований Авиалесоохраны. Начало испытаний планируется на 1998г. кроме этого перспективен и легкий Бе-103, который забирает 500 л. огнетушащей жидкости.

В ТАНТК им. Г.М. Бериева интенсивно ведутся работы по испытаниям нового многоцелевого лёгкого самолёта-амфибии Бе-103, лесопожарный вариант которого создается с учетом предложений автора,

заложенных в технических требованиях. Уникальность его в том, что наряду с патрулированием лесов и доставкой команд к лесным пожарам Бе-ЮЗП сможет иметь на борту и сливать на очаги горения воду и другие огнегасящие жидкости.

Выше уже отмечалось, что огнетушащая эффективность единицы объёма (веса) сливаемой жидкости с самолётов-танкеров зависит от условий слива и прежде всего, от скорости и высоты полёта при сливе. При сливах на высоких скоростях (превышающих 250 км/ч) сбрасываемая жидкость в результате набегающего потока воздуха разбивается до состояния аэрозолей и большая часть её испаряется, не достигнув поверхности. Подобное происходит и при сливах на высотах, превышающих 40-50 м от поверхности земли. Процесс испарения особенно усиливается при низкой относительной влажности воздуха. Присутствие в составе ОЖ загустителя в значительной степени снижает потери воды на испарение.

Проведенные АНТК (г. Киев) испытания самолёта-танкера Ан-32П показали, что при высоте слива 40 м, скорости 230 км/ч и влажности воздуха 80 % потери воды на испарение составляют до 10 %, а при влажности 60 % возрастают до 50 %.

Оптимальным условиям слива из всех упомянутых самолётов-танкеров отвечает Ан-2П, используемый авиалесоохраной с 1993 г. К тому же он обеспечивает более точный прицельный слив жидкости. Применение Ан-2П возможно в условиях использования для взлёта и посадки временных (в том числе грунтовых) аэродромов. В условиях дефицита финансирования это наиболее экономичный и эффективный танкер. Хорошую оценку Ан-2П дали работники авиационной и наземной охраны лесов. Многие управления лесами выразили готовность использовать эти самолёты для охраны своих лесов. Исходя из разработанных нами исходных требований на конкретный тип самолета-танкера, именно авиатанкер Ан-2П в ближейшей перспективе будет основным типом воздушных судов для охраны лесов в России.

Несмотря на устаревшую конструкцию, самолёт Ан-2 проверен 50 годами эксплуатации в российских условиях. Он не требует стационарных аэродромов и специального оборудования для его обслуживания. Лётно-технические характеристики позволяют ему летать на высоте Юм над кронами деревьев со скоростью во время сброса жидкости 160 км/ч. При этом удельные затраты на тушение кромки пожара в 2-3 раза ниже, чем расходы, связанные с использованием других самолётов.

Особую значимость приобретают самолёты Ан-2П в районах, загрязнённых радионуклидами. Дым от лесного пожара, поднимаясь вверх, переносит с собой радиоактивные частицы, которые, оседая, образуют новые очаги излучений. Тушение пожаров в зонах

загрязнения несет людям опасность быть облученными. Поэтому в таких районах самый безопасный способ - это тушение с воздуха самолётами и вертолётами - танкерами. В Брянской области на территориях радионуклеидного загрязнения с 1993г. подавлены многие десятки пожаров с помощью танкера Ан-2П.

Ниже приводятся основные технические данные и результаты опытно-производственных работ по применению отечественных самолетов-танкеров в охране леса за 1992- 1997гг. Усредненные стоимостные показатели представлены по базам авиационной охраны лесов в ценах 1998г. (табл.1).

1. Характеристики самолетов-танкеров

Типы самолетов-танкеров Ил-76П Ан-26П Ан-32П Бе-12П Бе-200П Ан-2П

1 2 3 4 5 6 7

Показатели

Максимальный взлетный вес, т 180 20 29 36 43 5,25

Емкость баков, л 42000 4000 8000 6000 12000 1200

Крейсерская скорость, км/ч 800 420 400 470 600 180

Скорость при сливе, км/ч 270 250 230 230 230 160

Минимально допустимая высота слива, м 50 40 40 40 40 10

Длина смоченной полосы (>1л/м ), м 300 60 120 109 150 60

Результаты применения

Количество пожаров 3 33 147 129

Количество сливов 39 322 1760 1296

Доставлено воды (ОЖ), т 1764 1280 10560 1500

Протяженность обработанной кромки, км 11,7 16,5 100,0 61,2

Расход летного времени, ч: на 1 слив на 1 пожар 0,5 6,0 0,5 5,3 0,3 4,0 0,3 4,3

Стоимость летного часа, тыс. руб. 32 8 10 12 4

Стоимость, тыс. руб.

Типы самолетов- Ил-76П Ан-26П Ан-32П Бе-12П Бе-200П Ан-2П

танкеров

1 2 3 4 5 6 7

Показатели

1 слива 16 4 3,6 1,2

доставки 1т жид-

кости 0,4 1,0 0,6 1

тушения 1 пожара 192,0 42,4 48,0 17,2

тушения 1 км 53,3 68,6 36,0 20,0

кромки

Для получения объективной оценки эффективности и экономичности работы самолётов-танкеров необходимо осуществить серьёзную проработку множества вопросов затронутой проблемы. Но уже сегодня, опираясь на собственный опыт, а также на многолетнюю зарубежную практику, можно сказать, что альтернативы авиатанкерной технологии - тушению пожаров с воздуха - нет.

Не надо ждать от самолётов-танкеров решения всех проблем по ликвидации лесных пожаров: они лишь часть общего комплекса мероприятий, позволяющих повысить эффективность авиационной охраны лесов.

Одним из наиболее перспективных направлений при борьбе с лесными пожарами в зоне авиационной охраны лесов является прокладка противопожарных заградительных и опорных полос непосредственно с воздуха, т.е. с самолётов и вертолётов, оборудованных специальными сливными устройствами. Эффективность полос определяется их огнезадерживающей способностью, зависящей от типа и концентрации в растворе огнезадерживающего состава, ширины полосы и дозировки раствора на ней. В ходе многочисленных натурных опытов установлено, что при использовании современных огнезадерживающих составов достаточно создать опорную полосу шириной 0,5-0,8 м, а для локализации низовых пожаров средней интенсивности - заградительную полосу шириной 4-6 м при дозировке жидкости на полосе 1-2 л/м2.

Чтобы достичь нужного эффекта самолеты должны быть оборудованы специальным выливным устройством (СВУ). В разработке и испытаниях СВУ участвовали ВНИИПАНХ, ИНТЭП, Авиалесоохрана, ГосНИИГА. Основой для проектирования СВУ явились разработанные нами технические требования. При проектировании СВУ необходимо было учитывать целый ряд взаимосвязанных гидродинамических процессов: течение жидкости в гидротакте выливного устройства, распад свободной струи жидкости на капли, движение капель в атмосфере до момента оседания на поверхность. Особенность протекания данных процессов при сливе жидкости с авиатанкера состоит в действии таких

факторов как: высокоскоростной сносящий воздушный поток, сила тяжести, возмущенные воздушные потоки от аэродинамических поверхностей и движителя самолета.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что для большого разнообразия способов вылива жидкости (без учета поля скоростей набегающего потока) распределение его осадков на земле можно представить в виде функции нормального распределения по координате Ъ\

Я(г1У1Н)=1/а^ 2тгехр(-г/(2 а2), (1)

где q - безразмерная функция распределения осадков по поверхности земли;

Ъ - значение координаты направления полета, отнесенное к характерному линейному размеру СВУ;

У,Н - отношение скорости истечения жидкости к скорости воздушного потока и высоты полета самолета к линейному размеру СВУ;

ст - среднеквадратичное отклонение распределения осадков натурных условиях.

На рис. 1 представлена картина распределения осадков на земле при выливе воды из авиатанкера.

1 - область концентрации осадков, достаточная для сдерживания продвижения фронта огня;

2 - характер распределения осадков в координатах И-Ъ.

При прочих равных условиях на распределение осадков на смоченной полосе, как показывает отечественный и зарубежный опыт, влияют проектно-конструктивные параметры СВУ.

земли при выливе с авиатанкера

На рис. 2 приведены кривые зависимости концентрации осадков для различных вариантов вылива огнетушащих жидкостей.

Рис. 2 Зависимость концентрации осадков для вариантов вылива при физическом моделировании.

Задача создания СВУ состояла в выборе вектора конструктивных параметров, при которых распределение осадков слитой жидкости в заданных условиях полета удовлетворяло бы требуемым параметрам заградительной полосы при ограниченных массе, габаритным размерам и форме устройства. Подробно по этой проблеме изложен материал в нашей публикации (см. публикацию № 11).

В то же время наличие на авиатанкере надежного сливного устройства не гарантирует эффективной атаки на очаг загорания. Точный прицельный слив огнетушащей жидкости на кромку или очаг горения выполнить достаточно сложно. Этому препятствуют причины как субъективного, так и объективного характера.

Недостаточно быстрая реакция командира воздушного судна или летчика-наблюдателя в момент слива является причиной субъективного характера. Объективная причина кроется в самой технологии тушения пожаров с воздуха. После осмотра и выбора цели самолет-танкер снижается до предельно низкой высоты и идет в направлении очага пожара. На такой высоте из-за полога леса кромка пожара иногда не видна и место сброса огнетушащей жидкости определяется приблизительно впереди самолета за 100-150 м, однако выправить курс

загруженного самолета, летящего на большой скорости, как правило, не удается, и сливы с воздуха часто не достигают цели (см. публикацию № 25).

Одним из способов повышения точности сброса огнетушащей жидкости на очаг пожара с самолетов-танкеров и вертолетов со сливным оборудованием является использование инфракрасного прицельного устройства (ИКПУ). Указанный прибор, обнаружив очаг пожара, выдает команду на слив огнетушащей жидкости на кромку лесного пожара или очаг горения. В случае возможного промаха сигнал на открытие сливных створок не выдается, и воздушное судно делает повторный заход.

По результатам проверки работы ИКПУ Рослесхозом было принято решение о проведении испытаний устройства на самолёте Ан-32П, разработанного фирмой "Антонов".

На указанном самолёте, в отличие от базового варианта, установлен комплекс навесных выливных агрегатов с системой тактического и резервного управления сливом, а также оборудование для обеспечения десантирования с воздуха парашютистов-пожарных и грузов. Комплекс навесных выливных агрегатов состоит из двух прижатых к бортам фюзеляжа баков, расположенных вблизи центра масс самолёта. Это обеспечивает минимальное изменение центровки при сливе жидкости. Общая ёмкость баков 8000 л. Каждый выливной агрегат состоит их двух автономных отсеков (переднего и заднего) с носовым и хвостовым обтекателями. Для обеспечения быстрого слива каждый отсек имеет- по одной сливной створке в нижней части и по три одинаковых дренажных в верхней. Канал управления сливом обеспечивает как одновременное, так и последовательное открытие створок с различным интервалом задержки.

Пульт управления ИКПУ был установлен на щитке слева от кресла штурмана. Оптико-механический и электронный блоки были размещены вблизи аварийного люка самолёта. Для того чтобы защитное стекло оптико-механического блока не подвергалось загрязнениям при взлёте, была разработана специальная конструкция, позволяющая выдвигать его в рабочее положение перед подходом к очагу горения.

Методика наземного обеспечения испытаний ИКПУ была разработана научными сотрудниками СП6НИИЛХ. Для набора статистических данных основное количество сливов планировалось сделать над контрольно-измерительным полигоном с высоты 50 м одновременно из двух баков при скорости полёта 250 км/ч.

Всего над контрольно-измерительным полигоном было проведено 12 сливов. Четыре слива выполнялись одновременно с обоих выливных агрегатов при высоте полета 50 м и два при высоте 80 м. Два слива были произведены раздельно из правого и левого выливных агрегатов при высоте полёта 50 м. В четырёх опытах дозировка жидкости не измерялась.

Четыре первых слива, выполненных с помощью ИКПУ с высоты 50 м, были произведены со средним отклонением центра масс от модельного очага горения не более 22 м. Сливы пятый и шестой были сделаны с высоты 80 м с небольшим перелётом основной массы воды из-за неверно выбранного времени задержки слива. Седьмой и восьмой сливы были произведены с высоты 50 м поочередно го каждого выливного агрегата. Они также практически попали на очаг горения, однако в связи с небольшим суммарным весом сливаемой жидкости (4 т) дозировка в районе очага горения не достигла требуемой (1 л/м ). На рис. 3 в качестве примера показана эпюра распределения дозировки жидкости на контрольно-измерительном полигоне в результате одного из сливов. Эпюра получена после обработки таблиц-протоколов при помощи ПЭВМ.

Рис.3. Распределение дозировки воды на контрольно-измерительном полигоне:

Высота полёта 50 м; скорость 250 км/ч: масса воды 8т;»- место расположения очага горения; Х- центр массы сливаемой жидкости.

По результатам лётных испытаний было принято решение о проведении эксплуатационных испытаний ИКПУ "Терма-5" (после незначительной доработки) на реальных лесных пожарах в различных типах леса и на различных видах воздушных судов: Ан-2П, Ан-2бП, Бе-12П, а также на вертолётах Ми-8МТ с водосливным оборудованием на внешней подвеске. В процессе этих испытаний необходимо провести оценку баллистики сливов и получить данные для выбора времени задержки в зависимости от типа носителя, высоты и скорости полёта, угла тангажа, направления и скорости ветра. Эти данные послужат основой для

разработки технологии применения ИКПУ в практике авиалесоохранных работ (см. № 26 в списке опубликованных работ).

III. Огнетушащие составы для борьбы с лесными пожарами с вохздуха

При тушении лесных пожаров с использованием авиасредств главная задача состоит в оперативной доставке огнетушащих составов либо путем вылива огнетушащей жидкости непосредственно в очаг пожара, либо создания защитных полос путем вылива ингибиторов горения перед фронтом продвижения пламени.

Решение этой комплексной задачи распадается на:

- выбор из имеющихся огнетушащих составов применительно к конкретному пожару с учетом принятой технологии и выбора технических средств;

- подготовку рабочего раствора, если применяются химические составы, либо непосредственно на месте пожара, либо на аэродроме при применении авиатанкеров, либо непосредственно на авиатанкере (например, при применении гидро-авиатанкеров или танкеров-вертолетов, использующих воду вблизи очага пожара).

В связи с этим эффективность, снижение экономических затрат во многом будет зависеть от применяемой механизации процесса подготовки огнетушащих составов, применяемого тушения лесопожарного оборудования и химических составов.

Воздействии на очаг пожара чистой водой (без химических добавок), как правило, дает малый эффект из-за трудностей обеспечения в очаг пожара достаточной ее дозировки. Оптимальную дозировку жидкости не удается обеспечить даже танкерам большой грузоподъемности (например, АН-26 ).

Использование химических средств усиливает огнетушащее действие воды и сокращает ее расход на тушение пожара, повышает огнестойкость обработанных ими лесных горючих материалов, способствует полной задержке огня или значительному ослаблению интенсивности горения (см. публикации № 18, 19 в списке опубликованных работ).

В 1997 году в г. Владимире были проведены сравнительные летные испытания огнетушащих растворов с целью определения параметров прокладки заградительных противопожарных полос с помощью самолета-танкера Ан-2П при применении выше описанного усовершенствованного выливного устройства.

На испытания были представлены следующие огнезащитные

составы, полимеры-загустители и пенообразователи:

- огнетушащий состав ОС-А2М (СПбНИИЛХ);

- огнетушащий состав ОС-А2М с нейтральным рН водного раствора (СПбНИИЛХ);

- высокомолекулярный полимер - полиакриламид (ПАА) (СПбНИИЛХ);

- полимер "Пластигель" (ВНИИХлесхоз);

- полимер полиэтиленоксид в виде 30%-ной глицериновой пасты (НИИ прикладной химии, г.Новосибирск);

- пенообразователь ПО-6НП (Россия);

- пенообразователь Фос-Чек (фирма Монсанто, Бельгия);

- пенообразователь Фенифлам Б-15 (Германия). Контрольно-измерительный полигон размером 110 х 30 был

организован на открытой травянистой площадке с ее оснащением рядами водоприемников (360 шт.). По продольной оси прокладываемых полос частота установки водоприемников составляла 10м, а в ряду - 1м. Испытания проводились при условиях:

- температура воздуха +15-+16°С

- относительная влажность воздуха 54 - 85%

- направление ветра относительно продольной оси полигона 20 -

90°

- скорость ветра 4-9 м/с

- высота полета 30 м

- скорость полета 160 км/ч

В табл.2 приведены параметры проложенных заградительных полос (длина и ширина) при дозировках 1л/м2 и выше.

Анализ этих данных показал, что огнезащитный состав ОС-2АМ при концентрации рабочего раствора 4 - 8% позволяет увеличить длину заградительной полосы в сравнении со сливами воды при дозировках 1л/м и выше в 3,0-4,2 раза. При этом ширина полосы увеличивается от 1,2 до 1,7 раз, соответственно. Геометрические параметры полос в большей степени зависят от концентрации растворов ОС-2АМ, чем от их вязкости.

2.Параметры заградительных полос при борьбе с леснъши пожарами.

№ Слива Наименование огнезащитного состава Концентрация рабочего состава, % Вязкость рабочего раствора по воронке Марша, с Параметры полосы при дозировке раствора 1л/м2 и выше Стоимость раствора на прокладывание 1 йог. м полосы, тыс.руб./пог.м

Длина м Ширина, м

1 2 3 4 5 6 7

Огнезащитные составы долговременного действия

16 ОС-А2М 4 21 93,8 24,4 8,7

20 ОС-А2М 4 25 82,3 23,6 9,9

4 ОС-А2М б 21 105,0 17,6 9,9

6 OC-A2M+NaOH 6 более 4 мин 96,1 16,6 12,7

21 ОС-А2М 8 24 115,4 19,3 14,1

Составы кратковременного действия (загустители)

8 Пластигель 0,5 22 67,7 16,0 4,4

12 Пластигель од 17 85,4 17,6 0,7

15 Пластигель 0,1 17 01,5 19,6 0.6

22 Полиакрила-мид 0,1 90 114,6 19,3 0,31

7 Полнэтиленок-сид (паста) 0,1 56 66,1 19,3 34,0

18 Полиэтиленок-сид 0,045 26 88,4 19,6 11,3

19 Полиэтиленок-сид 0,035 21 88,4 19,6 8,5

Пенообразующие растворы

10 Пенообразователь ПО-6НР 4,0 - 70,0*) 20,0 5,6

11 Пенообразователь Фос-Чек 0,6 - 100,0* 22,0 5,1

13 Пенообразователь Фенифлам Р-15 6,0 83,0*) 23,0 25,2

2 Вода (контроль) - - 27,7 14,3

*) Длина и ширина пятна сброшенных растворов пенообразователей определялись ках средние величины геометрических размеров пятен.

Полимер пластигель, представляющий собой загуститель воды для состава кратковременного действия, при концентрации раствора от 0,1% до 0,5%, увеличивает длину полосы от 2,4 до 3,3 раза в сравнении со сливами воды, при этом ширина полосы увеличивается незначительно (в 1,1-1,2 раза), что говорит о компактности сливаемого раствора.

Паста полиэтиленоксида при концентрации раствора от 0,035% до 0,1% позволяет увеличить длину полосы от 2,4 до 3,2 раза при увеличении ее ширины в 1,3-1,4 раза.

Значительный интерес представляет высокополимер полиакриламид, который дал наилучшие результаты среди рассматриваемых полимеров по увеличению длины прокладываемой полосы (в 4,2 раза) при небольшом увеличении ее ширины (в 1,3 раза). Учитывая его незначительную концентрацию -0,1% и самую низкую стоимость ( на прокладывание 1 погонного метра полосы - 0.31 тыс. руб.), перспектива его широкого применения весьма убедительна. При этом полиакриламид выпускается в промышленности, широко используется рядом отраслей и является безопасным для лесной флоры и фауны.

Исходя из результатов анализа, полученных на испытаниях характеристик заградительной полосы и данных лабораторных и огневых испытаний по сравнительной оценке огнетушащих составов ОС-2А и ОС-2АМ, можно заключить, что пока вне конкуренции находится состав долговременного действия ОС-2АМ, в котором имеется антипиреновая композиция. Состав ОС-2АМ экологически безопасный и по стоимости в 1,5 - 2,0 раза ниже как отечественных, так и зарубежных аналогов. С 1997 года его производство освоено химической промышленностью. Однако потребная его концентрация в рабочем растворе остается все-таки высокой. Кроме того, остаются недостатки эксплуатационного характера, связанные с хранением его во влажных условиях, когда из-за наличия полимера в исходном составе химиката возможно его превращения из порошка в слипшуюся комкообразную массу, трудно поддающуюся для быстрого приготовления рабочего раствора нужной концентрации. Возможное устранение этих недостатков заключается в раздельном хранении антипиренов и полимеров (в виде жидких паст), причем необходимо использовать водорастворимые полимеры (типа полиэтиленоксида и полиакриламида) с большим молекулярным весом для снижения потребной концентрации рабочего раствора.

IV. Тактика применения авиатанкеров для борьбы с лесными

пожарами.

При разработке технологических подходов к проблеме тушения лесных пожаров следует учитывать, что многие параметры возникновения пожаров (частота, время, вероятность, координаты и др.) могут быть заранее спрогнозированы. Профессор Е.С. Арцыбашев считает, что поскольку возникновение лесных пожаров подчиняется установленным общим закономерностям, то исходя из них можно заблаговременно планировать необходимые силы и средства для борьбы с пожарами и их размещением на охраняемой территории.

Такого рода соображения и послужили основой для разработки технологий применения авиатанкеров как для типовых, так и конкретных ситуаций.

Типичная тактика тушения пожаров с воздуха имеет два основных варианта: а) создание перед фронтом пожара заградительной полосы (достаточной для конкретного случая ширины) обработкой водой или растворами химикатов; б) обработка кромки пожара водой или растворами огнетушащих средств.

Выбор того или другого варианта зависит от целого ряда факторов, анализ которых позволяет специалистам достаточно быстро принять оптимальное в данных условиях решение.

Однако решающими моментами и условием эффективной борьбы с лесными пожарами, наличие достаточного количества сил и средств для борьбы с ним, интенсивное воздействие на очаг загорания как с воздуха (первая атака), так и наземными силами.

Таким образом, обнаружив загорание и получив необходимую информацию о его характере, окружающей местности и др., следует в минимально сжатые сроки принять решение о тактике борьбы с ним. Для принятия рационального решения также необходима достоверная информация: о наличии авиасредств, команды наземной охраны, химикатов, водоемов и т.д.

Следующим этапом в технологической схеме борьбы с лесными пожарами с применением авиасредств является максимально быстрый вылет заправленного соответствующим огнетушащим раствором самолета и прицельная атака по первому или второму вышеприведенному вариантам. Проведенные автором многочисленные эксперименты дают основание рекомендовать в подавляющем большинстве случаев первый из названных вариантов. Действительно, создание надежной заградительной полосы дает возможность, после перехода кромки пожара в фазу беспламенного горения, локализовать пожар и приступить к его ликвидации силами наземных отрядов.

Но при любом варианте первой атаки на очаг загорания с помощью авиатанкера важнейшими факторами, оказывающими главное влияние на конечный результат такой атаки являются: высокоэффективный состав огнетушащего средства, надежное сливное устройство и точность прицеливания.

О выборе наиболее эффективных способов задержания распространения кромки пожара или тушения пламени с помощью химических средств сказано в разделе III данной работы. Добавим лишь то, что сдерживающим фактором применения огнетушащих составов является отсутствие высокопроизводительного оборудования для приготовления растворов и заправки им емкостей авиатанкеров (см. публикацию № 19).

Совместными усилиями Центральной базы авиационной охраны лесов и Таганрогского авиазавода изготовлен экспериментальный образец полевого заправочного пункта. Аналогичный по сути образец разработан СПбНИИ лесного хозяйства. Оба образца предназначены для приготовления растворов из огнетушащих составов в виде порошка или мелких гранул. Проведенные в 1997г. во Владимирской области испытания показали, что оба этих варианта заправочных пунктов практически работоспособны и обеспечивают приготовление рабочих растворов из составов ОС-А2М и представленных полимеров в широком диапазоне концентраций ( максимум 1-2% ) динамической вязкостью от 0.1 до 1.2 Па/с за 10-12 минут.

При использовании высокополимеров наиболее целесообразным является предварительная подготовка концентрированных паст (гелей) с последующим дорастворением до рабочей концентрации в процессе заправки авиатанкера. Наши расчеты показывают, что для обеспечения требуемой интенсивности тушения пожара с воздуха производительность заправочного пункта должна быть около 0.5 м3/мин. Что касается слива огнетушащего состава на очаг загорания, то следует иметь в виду целесообразность такого технического решения, при котором слив происходит под определенным давлением. Проведенные в СПбНИИЛХ опыты ( в том числе с участием автора доклада) показали, что такой способ слива увеличивает длину заградительной полосы в 4-5 раз за один полет. При этом обеспечивается и более надежное смачивание напочвенного покрова и подстилки, в 2.5 раза повышается эффективность первой атаки на очаг загорания за счет снижения удельного расхода химикатов, летного времени, расхода горючего и других статей затрат (см. публикацию № 26).

Выводы

Проведенные исследования и первый отечественный опыт применения авиатанкерных средств тушения лесных пожаров позволяют сделать следующие практические выводы:

1. Одним из стратегических направлений возрождения и наращивания в будущем потенциала Авиалесоохраны в условиях нынешней неуклонной тенденции сокращения количества дееспособных авиапожарных парашютно-десантных команд должно стать расширение и развитие парка авиатанкеров, способных решать задачи локализации лесных пожаров в разнообразных лесорастительных условиях.

2. Основой танкерного парка Авиалесоохраны в ближайшей перспективе должен стать самолет Ан-2П, как наиболее экономичный тип авиатанкера. В более отдаленной перспективе ставку следует сделать на тяжелый гидросамолет Бе-200 (12 т огнегасящей жидкости) и легкий Бе-103 (0,5 т ОЖ). В национальном масштабе минимальная потребность в авиатанкерах Ан-2П может быть оценена в 50 единиц.

3. Авиатанкерная технология борьбы с лесными пожарами влечет за собой необходимость развития инфраструктуры технической поддержки применения авиатанкеров, базирующейся на существующей аэродромной сети и включающей в себя : стационарные авиатанкерные базы, стационарные и мобильные пункты заправки огнетушащими составами (ОС), хранилища для сухих и жидких компонентов ОС и т.д.

4. Достоверное знание оперативной лесопожарной обстановки, обеспечиваемое в т.ч. использованием данных от космических систем слежения за лесными пожарами и систем грозопеленгации, является одним из решающих условий эффективного применения авиатанкеров для первой атаки на огонь, особенно в малонаселенных и труднодоступных районах.

5. Создание единого центра координации и информационной поддержки действий авиационных и наземных сил тушения лесных пожаров, формирований гражданской обороны и различных служб, осуществляющих материально-техническое обеспечение процесса тушения лесных пожаров, диктуемое общим требованием повысить уровень управляемости сил и средств тушения лесных пожаров, особенно актуально для информационного обеспечения эффективного применения авиатанкеров.

6. В работе получены следующие практические результаты, вносящие определенный вклад в развитие авиатанкерной технологии борьбы с лесными пожарами:

- Разработаны ОС, компонентами которых в качестве загустителя применены полимерные добавки в сверхмалых концентрациях (0,05 -

0,1%), что качественно изменило и существенно упростило технологию приготовления и применения ОС, улучшило экономические и тактико-технические показатели применения авиатанкеров;

Разработано новое, защищенное патентом, самолетное водосливное устройство, обеспечивающее получение протяженных, эффективно смачиваемых полос с высокими гасящими и заградительными свойствами;

- Проведена экспериментальная отработка параметров СБУ для перспективных авиатанкеров;

- Разработаны предложения по тактике применения и развитию инфраструктуры, ее элементов для технической поддержки применения авиатанкеров, а также исходных й технических требований на перспективных тип самолета-танкера.

Основное содержание результатов работ отражено в следующих публикациях соискателя:

1.Э.П. Давыденко "МАГ в работе", Ж. Защита растений, № 12, 1969,1с.

2. Э.П. Давыденко, А.П. Буцких "Воздушный пожар". Изд. "Лесная промышленность", Москва, 1984г.

3. Э.П. Давыденко "Использование разработки и внедрение "АСУ охраны лесов". Тезисы докладов участников Всесоюзного научно-технического совещания, г. Красноярск, 1984г.

4. Э.П. Давыденко "Использование технических средств на тушении лесных пожаров". Тезисы докладов участников Всесоюзного научно-технического совещания, г. Петрозаводск, 8-9 апреля 1985г.

5. А.И. Кудрявцев, Э.П. Давыденко "Русский лес и его охрана". Постоянного действующая выставка. Путеводитель. Москва, ЦБНТИ-Гослесхоза, 1986г.

6. Э.П. Давыденко "Опыт работы авиаотделений - победителей Всероссийского соцсоревнования в 1985г.". Организация лесохозяйственного производства, охрана и защита леса. Выпуск 1,1987г.

7. Э.П. Давыденко "Внедрение в авиалесоохране научных разработок и основные направления научных исследований в области охраны лесов от пожаров". Горение и пожары в лесу. Сборник научных трудов, г. Красноярск, 1989г.

8. А.И. Беляев, Э.П. Давыденко, В.В. Фуряев "Охрана лесов на Западе США". Лесохозяйственная информация. Ежемесячный сборник, № 8,1993г.

9. Э.П. Давыденко "Самолет-танкер над тайгой". Л.г.№ 72, 1992г.,

2с.

10. Э.П. Давыденко, Е.Ю. Шуктомов "Лесопожарные авиатанкеры". Лесное хозяйство, № 3,1996г.

11. Э.П. Давыденко, A.A. Пушкарев, В.Е. Токарев "Самолетные выливные устройства для борьбы с лесными пожарами". Лесное хозяйство, № 3,1996г.

12. Ю.Г. Бурлаков, А.И. Беляев, Э.П. Давыденко "Космическая система "Номос" для высокооперативного контроля за лесопожарной обстановкой". Лесное хозяйство, № 3, 1996г.

13. Э.П. Давыденко, В.Е. Токарев, Ю.П. Шелякин "Воздуходувка для тушения лесных низовых пожаров; анализ технических решений и перспективы развития". Лесное хозяйство, № 4,1997г.

14. Eduard P. Davidenko " The 1996 Fire season in Russia". INTERNATIONAL FOREST FIRE NEWS, №16, 1997.

15. Д. Одинцов, Э.П. Давыденко "Угроза лесных пожаров". Наука и жизнь, № 10,1997г.

16. Eduard Р. Davidenko, V. Gusev, A. Schedrin "Forest Fire problems in the Baltic region of Russia". INTERNATIONAL FOREST FIRE NEWS, № 18, 1997.

17. Э.П. Давыденко "Авиатанкеры на охране лесов России". Лесная новь, № 5,1998г.

18. Э.П. Давыденко "Опыт применения самолетов-танкеров для тушения лесных пожаров". Труды Санкт-Петербургского Научно-исследовательского института лесного хозяйства, Санкт- Петербург, 1998г.

19. Э.П. Давыденко, Н.С. Фролов, В.Т. Дроздов, Н.Г. Мурзиков, В.Е. Токарев "Насосный комплекс для заправки самолета типа Ан-2П водополимерными растворами". Лесное хозяйство, № 3, 1998г.

20. В.Г. Гусев, Э.П. Давыденко "Проблемы лесных пожаров в Балтийском регионе". Доклад на 1-ой международнрой конференции стран Балтики в Польше", 5-8 мая 1998г.

21. Э.П. Давыденко, С. Охаррис "Работы по проблемам лесных пожаров на Кубе, выполненные в период 1977-1980гг." Сборник трудов Национального института развития и использования леса. Гавана, Куба, май 1980г.

22. Д.И. Одинцов, Е.А. Щетинский, Э.П. Давыденко "Проблемы лесных пожаров в высокоширотных экосистемх России". Доклад на Международном семинаре "Пространственно-временные изменения высокоширотных экосистем", г. Красноярск, сентябрь 1997г.

23. Э.П. Давыденко, Н.В. Керин, В.П. Махров и др. "Патент № 2093425 на изобретение "Устройство для слива жидкости с летательного аппарата". Свидет. № 3269 20 октября 1997г.

24. Э.П. Давыденко "Тушение лесных пожаров с воздуха в зонах

радиоактивного загрязнения". Доклад на Международном совещании. 18-19 мая 1993г„ г. Клинцы.

25. Е.С. Арцыбашев, В.Г. Гусев, Н.Д. Гудев, Э.П. Давыденко "Результаты испытаний ИК-прицела для самолетов-танкеров и вертолетов". Труды СП6НИИЛХ "Борьба с лесными пожарами", 1998г., Санкт-Петербург.

26. В.Г. Гусев, Н.Д. Гуцев, Э.П. Давыденко и др. "Результаты испытаний высоконапорного вертолетного сливного оборудования для прокладки противопожарных полос". Труды СП6НИИЛХ, Санкт-Петербург, 1998г.

27. Firescan science team: P. Angelstam, N. Bufetov, J. Clark, W. Cofer, S. Conard, E. Davidenko "Fire in boreal ecosystem of Eurasia: first results of the bor forest island fire exsperiment, fire research campaign Asianoth (firescan)". World resource review vol. 6, № 4,1994.

28. Susan G. Conard and Eduard P. Davidenko (Fire in Siberian Boreal forests - implications for Global Climate and Air Quality". Доклад предоставленный на Международном симпозиуме по загрязнению воздушного бассейна и воздействию климатических изменений на лесные экосистемы, 5-9 февраля 1996г., Риверсайд, Калифорния, США.

29. S- Ohharis, Eduard P. Davidenko " Classification of Cuban forests according to the grade of resistance to fires. Fire weather index". Boletin Tecnico Forestal, Habana, Cuba, 1982.

30. Eduard P. Davidenko "Forest fire control in me USSR". LAMNGHIEP. Hanoi, Vietnam, № 6,1987.

31. Eduard P. Davidenko "The 1991 Forest fire Season in the RF". International forest fire News, IFFN, № 6,1992.

32. Eduard P. Davidenko "The 1992 fire season in the Russian federation". International F.F.N., № 8,1993.

33. Eduard P. Davidenko, Al. Believ "Summary of the statistics of 1993 and Russian activities in international exchange of management personal and technologies". IFFN, № 11,1994.

34. Eduard P. Davidenko, Jonan G. Goldammer "New Technologies for Aerial Forest Fire-Fighting". IFFN, № 11, 1994.

35. Y.G. Burlakov, V.M. Vishniakov, E.P. Davidenko, E.M. Petrov "Russian Aerospace Exsperiment NOMOS on Forest Fire Radiation Investigation". IFFN, № 11, 1994.

36. Eduard P. Davidenko "The 1994 Forest fire Season in Russia". IFFN, № 13, 1995.

37. Eduard P. Davidenko "Russia: Coste/beneficio?" Noticias del Mundo, № Quince, julio 1998, стр. 13.

тираж 70 экз.

Формат 60jc90'/|6 _Шьем 1,8 п. л.

Типография ВНИИЛМ

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Давыденко, Эдуард Павлович, Б. м.

Федеральная служба лесного хозяйства РФ Центральная база авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана»

На правах рукописи

Давыденко Эдуард Павлович

Тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров с воздуха

Специальность 06.03.03 Лесоведение, лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Диссертация

в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в Центральной базе авиационной охраны лесов "Авиалесоохрана"

Научный консультант -

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е.С. Арцыбашев

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.И. Обыденников Кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Е.А. Щетинский

Ведущая организация -

Всероссийский научно-исследовательский институт химизации лесного хозяйства

>/> Г.

Научный доклад разослан ' 1998г.

Защита состоится......¿1.1

на заседании диссе Всероссийском лесоводства и мех л

/7

. 1998г.

г.()1.01. во институте

Отзыв на научный дс подписями направлять по области, ул. Институтская, д.1->, Ь I - > С научным докладом мо ВНИИЛМ.

¡ренными Московской

библиотеке

д

99

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

С.Ю. Цареградская

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Лесные пожары были, есть и будут, пока на земле существует лес. Бесконтрольное горение растительности на земном шаре ранее являлось одним из существенных экологических факторов. Однако бурное развитие экономики, освоение новых территорий в XX столетии привело к необходимости контролировать распространение огня, для чего потребовались людские и технические ресурсы для функционирования службы по борьбе с лесными пожарами.

По данным Н.П. Курбатского (1964) в 50-е годы на планете ежегодно возникало около 200 тые. лесных пожаров. В 90-е годы эта цифра значительно возросла в связи с более интенсивным освоением лесных территорий, ростом численности населения и источников огня. Наблюдается устойчивая тенденция роста числа пожаров и в России. Причем, как отмечают специалисты, пожары становятся все более разрушительными и по своей энергии нередко сопоставимы со стихийными бедствиями.

Идея применения самолётов для борьбы с лесными пожарами возникла на заре становления гражданской авиации. Так, в США, первые патрульные самолёты для обнаружения лесных пожаров были использованы еще в 1919г. Первые опыты организованного применения авиации для охраны лесов от пожаров в нашей стране относятся к началу тридцатых годов. С тех пор в службе авиационной охраны лесов произошли огромные изменения в количественном и качественном отношении. Известно, что успех борьбы с лесными пожарами обеспечивается не только своевременным обнаружением возникающих очагов загорания, но и эффективностью первой атаки на этот очаг, т.е. снижением интенсивности горения и частичной локализацией пожара до прибытия сил и средств, способных его ликвидировать.

Одним из перспективных направлений в повышении эффективности применения авиации для борьбы с лесными пожарами в современных условиях является использование авиатанкеров. В данном докладе | обобщен многолетний исследовательский и практический опыт в области

применения авиасредств для тушения лесных пожаров. | Основой целью работы является разработка технологии и тактики

| применения авиатанкерных средств для тушения лесных пожаров с | воздуха. Исходя из поставленной цели в работе решались следующие задачи:

¿- | 1. Анализ пространственно-временного распределения лесных

_ | пожаров в районах авиационной охраны лесов и обоснование исходных .-{..-».требований к применению авиатанкерных средств для тушения лесных | пожаров.

К 2. Разработка методических основ выбора носителя и параметров

выливных устройств авиатанкеров, специализированных для борьбы с лесными пожарами.

3. Обоснование технических требований к огнетушащим составам для тушения лесных пожаров с воздуха.

4. Разработка тактики применения самолетов-танкеров в зоне авиационной охраны лесов.

Объектами исследования являются: банк данных горимости лесов в зоне авиационной охраны лесов от пожаров за 20 лет (1978-1997 гг.); результаты научно-исследовательских, опытно-эксперементальных и производственных работ в нашей стране, ближнем и дальнем (США, Канада, Западная Европа) зарубежье по технологии выполнения авиалесоохранных работ, применению современных конструкций выливных устройств с летательных аппаратов (самолётов-танкеров), применению огнетушащих составов для борьбы с лесными пожарами с воздуха.

Связь с планом научно-исследовательских работ. Выполненные автором исследования являются составной частью комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполняемых в рамках федеральной целевой программы "Охрана лесов от пожаров" и подпрограммы "Российский лес" Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» (приоритетное направление «Экология и рациональное природопользование»).

Научная новизна.

Изучена баллистика сброса огнегасящих жидкостей и получены распределения концентрации их по поверхности земли в зависимости от условий сброса (высота и скорость полета, влажность и температура воздуха, других метеофакторов). Обоснована тактика и технология применения авиатанкеров доя борьбы с лесными пожарами, разработано новое, защищенное патентом, водосливное устройство.

Методические основы исследования.

В процессе выполнения работы использовались различные методы, из которых основные: экономико-статистический, сравнительно-аналитический и экспертно-аналитический. В методическом плане автор опирался также на работы отечественных исследователей: И.С. Мелехова, Н.П. Курбатского, Е.С. Арцыбашева, Э.Н. Валендика, С.И. Душа-Гудыма и др.

Достоверность результатов и выводов исследования подтверждается данными испытаний авиатанкеров на спецполигонах Таганрогского авиационного научно-технического комплекса им. Г.М. Бериева (ТАНТК им. Г.М. Бериева) и. авиационного научно-технического комплекса им. O.K. Антонова (АНТК им: O.K. Антонова), а также при тушении реальных лесных пожаров в 1992-97 г.г„ на полигонах Авиалесоохраны в Брянской и

Иркутской областях.

Практическая значимость работы.

По тактике, разработанной автором и с использованием предложенного им оборудования и огнетушащих составов "Авиалесоохраной" в период 1992-98 г.г. авиатанкеры применялись на тушении более 300 лесных пожаров.

Результаты исследований по выбору оптимальных параметров водосливных устройств использованы в конструкции сливного оборудования самолета-танкера Ан-2П и защищены авторским свидетельством (Патент № 2093425 на изобретение "Устройство для слива жидкости с летательного аппарата". Свидетельство № 3269. 20 октября 1997г). «Исследование по огнестойкости заградительных полос, проложенных с воздуха» легло в основу технических требований к огнетушащему составу кратковременного и долговременного действия. Разработанная автором тактика применения авиатанкеров для тушения лесных пожаров в таежных районах Севера, Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации используется в практике работы Северо-Западной, Центральной, Сыктывкарской, Красноярской, Северо-Восточной, Иркутской и др. авиабаз, а также в Республике Беларусь.

Личный вклад

Автором разработаны программа и методика изучения баллистики сброса огнегасящих жидкостей, распределения концентрации их по поверхности земли в зависимости от условий сброса; исходные данные по оптимизации выливного устройства для самолета Ан-2П,- как основы разработки технического задания на доработку устройства.

Апробация работы

Результаты исследований, представленных в докладе, обсуждались на четырех Международных конференциях по проблемам борьбы с лесными пожарами (Совещание «Борьба с лесными пожарами в зонах радиоактивного загрязнения», 1993г., г. Брянск; «Лес, пожары и глобальные изменения» ФАО, ООН, 1996г., г. Красноярск; «Проблемы лесных пожаров в Балтийском регионе», 1998г., г. Варшава; «Монреальский процесс», 1998г., г. Москва) и ежегодных конференциях руководителей и специалистов авиационных баз Федеральной службы лесного хозяйства Российской Федерации.

Содержание научного доклада основано на материалах 35 опубликованных статей, 2-х брошюр и 2-х рукописей. Общий объем опубликованных работ составил 29 печатных листов.

I. Пространственно-временное распределение лесных пожаров в районах авиационной охраны лесов и обоснование поставленной задачи.

Вероятностный характер процессов возникновения и распространения лесных пожаров обуславливает варьирование горимости

лесов по территории лесного фонда и времени года. Ежегодно до 80-90% пройденной огнем площади приходится на 3-4 региона с неблагоприятными, засушливыми условиями погоды. Доля лесной территории, пройденной огнем в бореальных лесах, как правило, составляет 70-75% от общей площади пожаров при их количественной доле -20-25%.

! В последнее десятилетие сохраняется устойчивая тенденция к увеличению количества лесных пожаров, очевиден также рост числа пожаров, вышедших из-под контроля, т.е. крупных.

Количество и площади лесных пожаров за период 1978-1997г.г. на территории, охраняемой авиацией, приводятся в таблице 1.

Табл. 1

Годы Кол-во пожаров Площадь лесная, тыс. га.

1 2 3

Ср. за 1год: 13297 208,3

1977-1981

1980 13280 161,2

1981 14821 206,5

; 1982 13165 325,3

1983 10141 151,5

1984 12953 309,9

1985 10200 483,0

1986 14272 696,0

1987 11304 502,7

1988 16432 732,5

1989 18751 1425,3

1990 14867 1351,7

1991 14181 661,1

1992 19600 545,1

1993 14509 719,4

1994 , 14796 488,4

1995 17681 322,8

1996 22623 1789,5

1997 -Z- 20134 640,0

Данные статистики свидетельствуют, что рост количества пожаров в целом по России в районах авиационной охраны лесов составил около 20% (1988-1997 к 1978-1987гх.). Крупные пожары в последние три года (19951997) увеличились до 3,4% от общего количества возникших в сравнении с

1,3% (среднее ' -за 1- год в период.. 1971-1983г.г., годовые отчеты Центральной авиабазы). "

Авиационная охрана Российских лесов проводится на 47,3% площади лесного фонда, на 10,4% осуществляется только авиационное патрулирование. 25,8% лесов в нашей стране практически не охраняются, однако контроль за пожарной обстановкой осуществляется с помощью космического мониторинга.

Структура причин возникновения лесных пожаров по многолетним данным следующая:

Около 50% - местное население;

19%- молнии;

5% - сельхозпалы;

5% - лесозаготовители;

3% - МПС, экспедиции;

18% - невыясненные причины В некоторых районах Сибири и Дальнего Востока удельный вес лесных пожаров от молний достигает 70%. Причем это, как правило, удаленные, труднодоступные места. Борьба с пожарами в подобных условиях дело сложное, требующее больших материальных затрат. Именно в таких ситуациях авиатанкеры могут служить ключевым звеном, обеспечивая первую атаку на пожар, снижая интенсивность горения или локализуя очаги до подхода наземных сил.

Углубление экономического кризиса в России крайне неблагоприятно отразилось и на авиаохране лесов. Значительно (в 5 раз) уменьшилась интенсивность авиапатрулирования лесов, более чем в 2 раза снизилась численность основного состава (парашютистов и десантников-пожарных), на крайне низком уровне находится материальное обеспечение службы, многократно сократилось маневрирование силами и средствами. Все это вместе взятое не замедлило сказаться на качестве авиационной охраны лесов, что подтверждается вышеприведенными данными. Потребность в силах и средствах значительно превышает ресурсы авиационных и наземных служб борьбы с пожарами, в результате значительная часть лесных пожаров выходит из-под контроля и распространяется на значительной площади (80%).

Вышеприведенное является достаточно веским аргументом для поисков путей повышения эффективности авиационной охраны лесов, в том числе за счет рационального применения самолетов-танкеров и оптимизации их тактико-технических характеристик.

II Выбор носителя и параметров выливных устройств авиатанкеров, предназначенных для тушения лесных пожаров с воздуха

Накопленный большой опыт, как зарубежный, так и отечественный, показывает, что в многолесной,, особенно, горной местности[ осуществление первой атаки на лесные пожары с наименьшей потерей фактора" времени "возможно, в основном, только" применением

самолетов (вертолетов) - танкеров. Подавление огня с воздуха до прибытия людей и наземной техники является решающим элементом в тактике тушения удаленных лесных пожаров.

Особенно необходимым применение воздушных танкеров становится в условиях значительного сокращения численности авиапожарных команд (с 9 до 4 тыс. чел.), задачи которых сводились, в основном, к выполнению первой атаки на пожар с целью локализации его на минимальной площади.

Обладая высокой мобильностью самолеты-танкеры могут оперативно перебрасываться в нужные районы и участвовать в ликвидации вспышек пожаров. Особую ценность в подобных случаях приобретают легкие самолеты - танкеры, не требующие специальных аэродромов с базами для обслуживания - танкеры типа Ан- 2П. Звено из 45 таких самолетов способно в течение дня оказать решающую помощь в тушении десятка вновь возникающих лесных пожаров.

Ставший возможным в последние годы обмен опытом работы в области охраны лесов от пожаров с зарубежными странами показал перспективность использования авиатанкерной технологии,

подтвержденной многолетней практикой применения самолетов-танкеров лесопожарными службами США, Канады и ряда других стран. Зарубежный опыт и изменившиеся условия использования воздушных судов в России привели к необходимости активизировать работы по авиатанкерной технологии (тушению лесных пожаров с воздуха), ставшие одним из направлений в работе Авиалесоохраны.

В 80-х годах по решению правительства страны была начата разработка и создание тяжелого самолета - амфибии А-40. Планировалось на базе этого самолета создать лесопожарный вариант по исходным требованиям Авиалесоохраны. Однако этот вариант не был профинансирован государством и пожарный самолет создан не был. В эти же годы не были осуществлены идеи закупки и использования зарубежной техники - лучшего в мире самолета-танкера CL-215 из Канады, а также польского самолета "Дромадер", прошедшего производственную проверку в Тюменской авиабазе.

К началу 90-х годов по заказу Архангельского авиапредприятия было переоборудовано четыре серийных самолета Ан-26 в лесопожарный вариант Ан-26П путем навески с внешних сторон фюзеляжа двух сигарообразных баков с открывающимися снизу створками для слива жидкости и монтажа органов управления сливом. Такая конструкция позволяет осуществлять перевозку людей и пожарных грузов на этих самолетах, а также высадку парашютистов-пожарных к местам лесных пожаров. Их производственная проверка была начата в 1991г., а активное использование в 1992г. при тушении пожаров в Республике Саха, Иркутской, Магаданской областях и Красноярском крае.

Однако упомянутая проверка Ан-26П показала бесперспективность

их применения даже при наличии средств на аренду. Основным недостатком этих самолетов является ограниченный запас мощности, не обеспечивающий достаточной безопасности проведения работ с соблюдением параметров слива, особенно в пересеченной местности. Положительные результаты применения Ан-26П отмечались лишь при тушении пожаров площадью до 1 га и на удалении их от аэродрома базирования до 40 км, когда они использовались в тандеме, а вместо воды на кромку сливались растворы огнетушащих химикатов, смачивателей или пенообразователей.

Более перспективным для тушения лесных пожаров с воздуха является самолет-танкер Ан-32П, разработанный АНТК им. Антонова в начале 90-х годов. По сравнению с Ан-26П, он более маневрен и экономичен, имеет значительно большую энерговооруженность, а, следовательно, и грузоподъёмность. Наружные баки Ан-32П более обтекаемы и могут вместить до 8 т огнегасящей жидкости. Испытания самолета проводились с участием Авиалесоохраны, но из-за дефицита средств Ан-32П в России не внедрен, хотя имеется положительный опыт его применения на тушении пожаров за рубежом (в Португалии).

Опыт использования самолётов Ан-26П и испытания Ан-32П позволили Авиалесоохране получить не только определённые результаты, но, главное, приступить к отработке технологии применения самолётов-танкеров в соответствии с существующей системой охраны лесов, предварительно определить первостепенные задачи создания инфраструктуры обеспечения этих работ и порядок разработки документации от исходных требований на конкретный тип самолёта-танкера до составления руководств (инструкций) по локализации и тушению лесных пожаров. Автор данного научного доклада принял личное участие в эт�