基于水陸兩棲飛機森林滅火/海上救援的數據信息需求分析

宋乾福 黃領才 張昊 雍明培

中航通飛華南飛機工業有限公司 廣東 珠海 519040

引言

隨著世界科技的發展與進步，航空應急救援已成為有經濟實力國家應急救援體系中的重要組成部分。其快速的反應能力在抗災、救援等工作過程中，發揮了巨大的作用。在應對災害的各項措施中，航空應急救援手段具有速度快、機動強，搜救范圍廣，救援效果好和技術含量高等特點，在生命和財產救助中是最為有效的手段之一，應用前景廣闊。

大型水陸兩棲飛機具有航程長、速度快、低空低速性能突出和運載量較大等特點，是執行運輸、搜索與救援、救護與醫療后送、滅火和海上巡察等任務的良好平臺。AG600飛機航程4000千米，巡航速度達到480千米/小時，載水量達到12噸，一次就可救助50人，抗浪高度達到2.0米。為進一步滿足航空應急救援需要，AG600正在努力打造成為“安全、好用、早用”的航空裝備。

本文根據水陸兩棲飛機在森林滅火和海上救援的任務特征，分析和闡述在滅火任務和海上救援任務過程中對數據信息的要求，最后提出了航空應急救援體系的發展建議。

1 航空應急救援的特點和要求

根據國家應急救援部公布[1]：2020年，我國各種自然災害共造成1.38億人次受災，591人因災死亡或失蹤，直接經濟損失3701.5億元。全年發生森林火災1153起，受害森林面積8526公頃；發生草原火災13起，受害面積11046公頃。相對于2019年[2]，嚴重自然災害、事故災難、重大公共衛生及公共安全事件仍在頻發，應急救援形勢仍然十分嚴峻。

航空應急救援是指采用航空技術手段和裝備實施救援的一種方式。作為航空救援主要裝備的直升機、通用飛機等有人和無人機，可以在高山、山地、叢林和荒漠等復雜環境下開展空中搜救，不受地形條件限制地實施救援，同時還可以搭載救援裝備，與陸海空聯動實施空投救援和現場救援等方式。

AG600水陸兩棲飛機為特種飛機的一種，是為滿足我國森林滅火和海上救援等方面的迫切需求，有針對性研制的一款大型航空應急救援裝備。在森林滅火方面，該機能夠充分發揮其航程大、速度快、載水量大和低速性能好等突出優勢，提升我國傳統森林滅火救援能力。在海上救援方面，該機具備空投救援和著水救援能力，可突破阻礙我國遠海島/礁補給和遠海搜救困難的關鍵瓶頸，提升我國海上應急救援水平。

與發達國家相比，我國的救援體系建設在高端化、數字化、智能化、融合化等方面有較大差距。現代應急救援應與先進科技相融合，做好航空應急救援必須有及時準確的救援相關信息支撐。航空應急救援需要飛行系統、任務系統、信息系統和陸海空互聯系統等相互關聯互通，應以用于救援的飛機為主體，以衛星通信、導航、遙感、云計算和大數據等前沿技術為手段[3]，是一個的綜合復雜體系系統。針對多災種開展全時空實時感知、全周期實時監控、空天地一體化的智能監測、指揮、控制和評價，不僅需要為救援飛機提供實時信息，還應為政府部門、部隊以及各民間救援組織提供搜救基礎信息，使其能夠針對不同的險情合理調派不同的救援力量，形成應急聯動，有效應對各種突發險情。

2 航空應急搜救對數字信息的需求

2.1 森林滅火對數據信息的需求

航空滅火相對于地面滅火而言，飛機滅火速度快、更易接近火場和更便于對火情的發展進行空中偵察和監測，滅火飛機的研制和開發受到世界各森林大國的重視和關注[4]。目前，一些森林大國已經廣泛采用航空滅火，而我國航空森林滅火由于機型的限制，航空滅火任務還局限在森林巡護、火情偵測和指揮輔助等，直升機仍是主要的航空滅火機型，且基本都是從國外進口的。大型水陸兩棲滅火飛機的研制，將填補我國缺少大型滅火飛機的空白。

國外森林部門及研究人員，通過長期對火災和滅火飛機的研究，將航空滅火的影響因素歸納為12個方面[5]：飛機飛行時間、到火場的距離、飛機特性、投水特性、環境條件、地面支援、火勢強度、過火面積、燃燒物類型、飛行員技能、所用的滅火系統、滅火行動組織和基礎設施的安排。通過分析研究，對飛機滅火過程中各項影響因素的關聯流程表達如圖1所示，從圖中可見，飛機森林滅火不僅需要預先統計分析火災險區歷年數據、火險發生季節和火區的地理環境等多種因素，還需要對這些因素進行分析和計算，才能為飛機滅火提供有用的數據信息。只有滅火飛機和一線救援人員都實時掌握現場情況，制定的滅火策略和滅火戰術才能確保任務的順利開展和執行。

圖1 飛機滅火過程中相關因素關聯圖

通過功能特征分析，水陸兩棲滅火飛機可具有通信中繼、火勢偵查、滅火指揮、投水滅火、人員轉移和投送等多種功用。其中在作為空中指揮系統/通信中繼單位時，需要與滅火總指揮中心、通信衛星、態勢監控單位、地面指揮車、滅火員等進行多鏈路通信，傳輸和處理的信息包含火場數據、話音、火場數據、作用指令和協同數據等，如圖2所示。

圖2 水陸兩棲飛機森林滅火和指揮圖示

2.2 海上救援對數據信息的需求

當前我國的海上搜救主要以船艦為主，同時配套為數不多的直升機和極少的小型固定翼飛機。搜救區域以近海和淺海為主，搜救半徑約200海里，海上搜索救援能力還僅限于滿足近海和淺海的海難救援需要。借助于物聯網、云計算、大數據、人工智能和5G等前沿科技，可實現復雜災情現場三維模型數字化影像呈現，生成的電子作戰地圖可用于救援人員合理分配救援力量、制定精準救援方案、精準決策和快速行動。

在中遠海救援行動中，通常海上環境惡劣，為確保救援任務的順利進行，水陸兩棲飛機需要實時險情偵察、險情海域的監控和數據傳遞，幫助水陸兩棲飛機決策搜索方案。水陸兩棲飛機在中遠海救援行動中，不僅可作為搜救單位，實施著水救援，同時還可擔任指揮單位，借助通信衛星關聯地面指揮中心，與空中搜救直升機、水面搜救船艇、失事船只關聯，需要監測、接收、查詢和管理各類信息，與外部總指揮/外勤中心進行對接，調度和指揮不同航空器、船舶實施海上搜救行動。其中，傳輸信息包含搜救、協同話音/數據、指令、搜救話音/數據和失事信息等，如圖3所示。

圖3 水陸兩棲飛機海上搜救與指揮圖示

3 對航空應急救援體系的建議

從全球而言，國外在航空應急救援方面做得比較好，救援裝備先進和完備，航空應急救援體系和保障制度相對健全，災情數據可共享。與國際航空救援強國相比，我國航空應急救援體系建設相對較慢，存在航空救援裝備數量和品種較少、與現代科技的融合度不夠、救援力量分散、指揮協調難度大和基礎配套設施薄弱等情況。AG600飛機的研制和投入使用，將成為國家航空應急救援體系建設的重要補充之一。通過對水陸兩棲飛機森林滅火/海上救援的數據信息需求分析，提出建議如下：

結合現代科技加強頂層規劃，充分調動各方資源和力量共同參與，多方位全面捕獲應急救援需求，制定對陸地與海洋全域空天覆蓋的有效措施，借助衛星通信、導航、遙感、云計算和大數據等前沿技術手段，持續提升我國應急救援體系數字化信息基礎能力。

加速實現應急救援航空器及機載任務裝備的國產化，加快建立航空應急救援核心裝備的產業化體系，加大航空應急救援裝備生產研制經費投入，優先支持相應關鍵技術預先研究工作，提升研發和制造的能力與水平，不斷增強我國航空應急救援體系建設的自主可控能力。

根據航空應急救援體特性，針對體系協同數據鏈路薄弱環節，加強航空應急救援信息軟件和網絡化基礎設施建設，有效提高救援響應質量和縮短救援響應時間，綜合提升我國航空應急救援體系的高質迅捷聯動能力。