黃 鑫副研究員 白薈琳 周曉猛教授

(中國民航大學 民航熱災害防控與應急重點實驗室，天津 300300)

0 引言

和其他交通工具相比，民用飛機在速度和用時方面具有明顯優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為連通世界的空中橋梁。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，民眾出行及貨物運輸對飛機的需求越來越大。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在2015-2020年5年間，我國民用航空新增運輸飛機1 253架[1]。在民航運輸業(yè)快速發(fā)展的同時，民航安全形勢日益嚴峻，安全保障壓力也日益增大。飛機火災是導致飛行安全事故的重要原因，國際民用航空組織(International Civil Aviation Organization，ICAO)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2005-2019年間，平均每年發(fā)生的飛機火災事故約占當年民航事故總數(shù)的8.9%[2]。圖1顯示了美國國家交通安全部(National Transportation Safety Board，NTSB)事故數(shù)據(jù)庫和航空安全網(wǎng)(Aviation Safety Network，ASN)數(shù)據(jù)庫中發(fā)布的1990-2015年全球飛機火災事故的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結果顯示：飛機墜毀事故中，15%的人員傷亡由火災造成；撞擊事故中，40%的人員傷亡由火災造成[2-5]。

(a)火災事故(征候)數(shù)量

保證飛機著火后處置工作正確、快速、有效進行，是保障飛行安全、旅客生命安全和財產(chǎn)安全的重要舉措。然而，飛機火災發(fā)生的原因多種多樣，其演變過程復雜，救援難度大，涉及部門多，應急處理難度較大。作為一個對安全高度重視的行業(yè)，飛機火災應急處置能力的提升是保障民航安全的重要組成。本文分析飛機不同位置的火災特點和撲救難點，介紹我國目前機場、空管、航空公司的飛機火災應急處置現(xiàn)狀，針對我國飛機火災應急處置面臨的挑戰(zhàn)，預測未來飛機火災應急處置的發(fā)展趨勢，為推進民用飛機火災應急處置的改進提供參考。

1 飛機火災特點分析

圖2顯示了飛機不同位置發(fā)生火災次數(shù)的占比[3]。根據(jù)飛機不同位置發(fā)生火災的占比和事故發(fā)生后的后果分析，本文選擇具有代表意義的發(fā)動機、油箱、貨艙、客艙4個位置的火災成因及特點規(guī)律進行總結和分析。

圖2 飛機起火位置分布圖

1.1 發(fā)動機火災

民用飛機發(fā)動機使用大量低閃點的優(yōu)質(zhì)航空煤油做燃料，發(fā)動機內(nèi)部及進、排氣管溫度極高[6]，艙內(nèi)燃油、液壓油管路及電子線路密布，工作中若發(fā)生可燃液體泄漏、機件嚴重磨損或電氣故障等單個故障就可能導致起火，是較易發(fā)生火災的區(qū)域[7-8]。發(fā)動機火災突發(fā)性強，事故發(fā)生前可能沒有明顯征兆，但火災蔓延迅速，一旦火焰通過管路蔓延至油箱，極易引起爆炸，留給機上人員應急處置的時間很短。發(fā)動機是飛機的心臟，發(fā)生火災易導致其動力失效，極大可能造成機毀人亡的重大空難事故，因此是飛機的重點防火區(qū)域。2011年1月1日，一架從蘇聯(lián)蘇爾古特飛往莫斯科的圖-145客機在起飛過程中發(fā)動機突然起火燃燒，而后飛機油箱發(fā)生爆炸，爆炸引起的大火在半個多小時后被撲滅，事故共造成3人死亡，43人受傷。

1.2 油箱火災

民用飛機在執(zhí)行飛行任務時常攜帶大量航空燃油、液壓油及潤滑油等可燃油料，且油量隨著飛行距離而增加，為單程用油量的1.5倍，如一架中型飛機波音747-800型油箱容量約為26 000L[9]。油箱一旦發(fā)生油箱開裂、輸油管斷裂等問題，泄漏的燃油或燃油蒸汽遇到高溫表面、雷擊等點火源，就會被引燃從而釋放出巨大的能量與熱量，并通過鏈式反應向周圍傳遞，最終導致火災及爆炸。由于燃燒過程中可燃氣體的濃度不斷變化，所以燃燒和爆炸交替發(fā)生，燃燒引起爆炸，爆炸擴大燃燒，且隨著油品的流淌，著火面積增大，火勢極易蔓延。另外，飛機機身是金屬合金結構，具有良好的導熱性能，局部起火時熱量會迅速傳導到機身的各個部位，使火災在短時間內(nèi)失去控制，撲救難度大。1996年7月17日，環(huán)球航空的波音747-100型班機從紐約肯尼迪國際機場起飛后不久便在紐約長島上空附近因油箱起火爆炸，造成機上230人全部罹難。

1.3 貨艙火災

我國民航運輸量快速增加，貨運量和飛機貨艙容量持續(xù)增大。2022年一季度，民航貨運收入同比增長50%以上，占運輸總收入的比重首次突破1/4。貨艙運載的可燃物種類復雜、數(shù)量繁多，且包含易燃易爆危險品，如鋰電池、液化氣體及油類物品等[10]。貨艙屬于封閉式的低矮大空間，易積聚熱量，使其火災演變機理復雜；內(nèi)部可燃物擺放密集，起火后易大規(guī)模蔓延；堆積可燃物的內(nèi)部火災，尤其是集裝箱內(nèi)的火災極難撲滅；民用客機C級貨艙機上人員無法進入，無法獲知火災發(fā)展信息；貨艙圍護構件燒穿將直接威脅到飛機和乘客的安全；在迫降后拆除過程中空氣大量涌入艙內(nèi)，極易造成復燃等[10-11]。飛機貨艙可燃物種類繁多，火災撲救困難，一旦發(fā)生火災極易造成災難性后果。2019年8月，首都機場一架國航A330客機貨艙起火，機身被燒穿、結構被破壞，造成巨大的經(jīng)濟損失；2020年7月，上海浦東機場一架埃塞俄比亞航空波音777客機貨艙起火，經(jīng)濟損失同樣巨大。

1.4 客艙火災

客艙是民用飛機的重要組成部分，是飛機在運行過程中旅客的主要活動區(qū)域，該處人員密度大、可燃材料多，是火災的易發(fā)區(qū)域?？团搩?nèi)的大多數(shù)可燃物品均為復合材料，如地毯、座椅、毛毯等，這些材料在高溫燃燒后將釋放大量的有毒氣體，如一氧化碳、二氧化碳、氟化氫及氯化氫等[12]，在飛機內(nèi)部不易排出。狹小的客艙空間使得煙氣很快達到影響人員健康安全的最低濃度，且熱量與煙氣累積極易造成艙內(nèi)熱循環(huán)系統(tǒng)損壞并對艙內(nèi)乘客的呼吸系統(tǒng)及生命造成威脅[13-14]。1980年8月，沙特阿拉伯一架洛克希德1101客機因艙內(nèi)起火緊急返回機場，降落后未及時打開艙門致使艙內(nèi)301人全部中毒死亡。此外，客艙內(nèi)人員密集、應急通道狹窄、安全出口少，發(fā)生火災后艙門可能變形無法打開；機上旅客和機組人員較多，少則幾十人，多則幾百人，疏散比較困難，也為應急救援帶來難度[14]。

2 飛機火災應急處置的困難和挑戰(zhàn)

由于飛機火災具有突發(fā)性強、火災蔓延迅速、易爆炸、人員疏散困難、易導致人員傷亡等特點，因此飛機一旦發(fā)生火情，留給應急處置響應的時間很短。然而，民航火災的應急處置涉及到機場、空管、航空公司等多個部門，因此對部門之間的配合要求很高。并且，由于民航的特殊性，突發(fā)飛機火災事故后，機組的需求信息到達最終執(zhí)行部門需要經(jīng)過既定流程，即機組—塔臺管制席(含助理)—塔臺主任管制席—指揮中心—具體執(zhí)行部門(消防隊、醫(yī)療隊等)，一旦中間信息傳遞失真或延誤，都有可能影響滅火救援效率。故飛機著火后實現(xiàn)合理高效的應急處置具有極大的困難和挑戰(zhàn)。

有效的應急處置需要合理的應急預案和有效的應急演練，但目前應急預案編制缺乏指導性文件，中小機場缺少預案編制專業(yè)人員，導致部分應急預案的可操作性不強，演練效果不盡人意。調(diào)查顯示盡管中小機場普遍建立了應急救援預案，但僅有9%認為應急救援預案很實用，18%的機場應急救援預案每年修訂不足1次，且44%的機場近3年未組織無腳本演練[14]。2015年12月10日，福州機場一航班在跑道道口出現(xiàn)發(fā)動機冒火花現(xiàn)象，跟隨滑行的航班發(fā)現(xiàn)后及時通報，消防隊員到場后錯誤地對跟隨航班的飛機發(fā)動機噴灑滅火泡沫，導致泡沫進入發(fā)動機核心區(qū)，損失高達2000萬美元。此事件表明，在應急預案編制和應急演練操作方面，應充分考慮應急處置過程的復雜性和不可預見性，加強無腳本演練和面向?qū)崙?zhàn)的演練。

此外，有效的應急處置需要科學的滅火救援策略、高效的應急救援裝備的支持，但是飛機火災的特點決定其滅火救援策略、方法及裝備與普通建筑火災和工業(yè)火災有著很大不同，且不同位置發(fā)生火災采取的滅火技術也有著很大區(qū)別。然而我國針對火災、爆炸、過熱等熱災害事故的應急處置技術與裝備的研究主要集中于化工園區(qū)、高層建筑、煤礦、地鐵車站等領域，面向民航行業(yè)的相關研究還存在較大不足。在高端民航應急救援裝備方面，我國仍以進口和仿制為主，缺少足夠的自主創(chuàng)新和制造能力。

3 飛機火災應急處置現(xiàn)狀

隨著技術的發(fā)展和管理水平的提高，國內(nèi)對于民用飛機火災事故及事故征候的應急處置能力整體上有了較大進步，下文依次對機場、空管及航空公司的飛機火災應急處置機制和技術現(xiàn)狀進行分析。

3.1 機場對飛機火災應急處置的職責、分工和技術現(xiàn)狀

機場主要負責為著火飛機的安全落地提供必要保障以及后續(xù)的火災處置工作。目前各大機場均建立了相應的應急救援體制，確定了各應急救援保障單位的職責分工。機場的運行指揮中心在接到火災信息后，需要立即啟動應急預案，通知機場管理部門、空中交通管制部門、公安保衛(wèi)部門、駐機場消防部隊及醫(yī)療救護等單位，并與當?shù)卣南?、急救等地方支援力量?lián)系；在救援力量到達現(xiàn)場前與塔臺確認需救援的民用飛機機型、所屬航空公司、目前所處位置等相關信息，密切關注該飛機動態(tài)，及時收集、匯總現(xiàn)場信息，調(diào)動有關單位和人員。應急處置流程及各單位職責，如圖3。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，我國部分機場開始建設機場消防安全云平臺，通過網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)信息監(jiān)控、設備管理、信息傳達、資源分配、預案實施、隱患排查、風險評估等功能，提高了管理效率，提升了管理水平。

圖3 機場飛機火災應急處置組織機構

3.2 空管對飛機火災應急處置的職責、分工和技術現(xiàn)狀

我國CCAR—139—II—R1《民用運輸機場突發(fā)事件應急救援管理規(guī)則》[15]第十三條規(guī)定了機場空中交通管理部門在機場應急處置工作中的主要職責，規(guī)定空中交通管理部門應急處置程序應依據(jù)機場應急處置預案制定；第四十一條規(guī)定了在空中的民用飛機發(fā)生突發(fā)事件需要緊急著陸時，空中交通管理部門應按照相應突發(fā)事件應急處置預案協(xié)助該民用飛機著陸，處置民用飛機空中失火的原則是：用最快、最短的時間保證飛機落地和旅客的疏散。應急處置程序如下：了解飛機的起火部位、程度，如果是發(fā)動機起火，則按照發(fā)動機失效程序處理；了解機上采取的滅火措施、人員傷亡情況及設備工作情況，通知有關機場做好地面救援準備工作；允許機長下降到最低安全高度，并調(diào)配其他航空器避讓；將飛行狀態(tài)、情況及調(diào)配預案通報給有關軍航管制單位，協(xié)調(diào)軍航機場組織避讓；向失火飛機提供各種便利和優(yōu)先著陸許可；保持跑道/迫降地帶安全暢通；當機長報告需前往就近機場著陸或選擇場地迫降時，應及時為其提供飛行情報服務，并按照搜尋援救程序進行相關工作。

為保障民用飛機的飛行安全，民航空中交通管理部門配備比較完備的通訊、指揮和監(jiān)視系統(tǒng)，用于和機組人員聯(lián)系、監(jiān)控飛機的飛行狀態(tài)以及飛行活動的指揮調(diào)度，且主用設備均配備備用應急設備。機場塔臺設立與機場指揮中心聯(lián)系的無線電通訊系統(tǒng)，使用專用頻道與指揮中心保持不間斷聯(lián)系。

3.3 航空公司對飛機火災應急處置的職責、分工和技術現(xiàn)狀

航空公司在飛機火災應急處置事件中的主要職責是為事故處置提供技術支持，包括為機組人員和機上乘客提供飛機應急裝備以及操作技術支持、為空管及機場提供航班信息(所載燃油量、貨物、危險品情況及旅客信息等)；飛機迫降機場后，應急處置工作則主要交由機場承擔，航空公司負責配合機場開展查詢、接待安置和通知聯(lián)絡工作；應急處置工作結束后，航空公司負責飛機的搬移工作，以及貨物、行李的清點和處理等。

國內(nèi)各大航空公司在火災應急預案建設、應急隊伍構建、多部門協(xié)調(diào)、資源配置與管理，以及應急培訓與演練等方面開展了較為全面的工作，如地面調(diào)度的優(yōu)化以及對乘務和飛行員進行機載滅火培訓等。當一架飛機在平飛階段時客艙某處突然失火，監(jiān)控客艙的乘務員發(fā)現(xiàn)該情況后，確認火災發(fā)生的確切位置、類別，以及產(chǎn)生煙霧的形狀、顏色與氣味，將火災詳情報告機長；取最近的滅火瓶對失火部位展開滅火行動，并立即用客艙廣播告知全體乘務員穩(wěn)定旅客情緒，其他乘務員聽到該廣播后迅速進行分工，協(xié)助滅火和照顧旅客；滅火后，機組會根據(jù)具體情況決定飛機是否備降或返回。

4 飛機火災應急處置未來發(fā)展方向

通過分析飛機火災特點可知，民用飛機火災事故過程較為復雜，不同部位火災的發(fā)展特點各不相同；民用飛機的載客運輸量大，貨艙可燃物種類繁多，危險性極大；隨著新技術和新材料在飛機上的應用，民用飛機的火災發(fā)展又有了新的特點，滅火技戰(zhàn)術需要與時俱進，相應的應急預案也需要根據(jù)火災發(fā)展特點來制定，保證重大飛機火災事故發(fā)生時，應急預案能指導機場及相關救援人員根據(jù)實際情況高效、有序地組織、開展救援工作。

4.1 應急過程管理

民用飛機火災事故的應急處置需要機場、空管、航空公司的通力合作，同時還要民航局應急管理中心與地區(qū)管理局、監(jiān)管辦、航空保障單位的協(xié)作。因此需要各單位將權責劃分明確，保證溝通順暢，才能有效地履行職責，將突發(fā)事件的處置落到實處。

圍繞飛機火災事故應急處置過程中的資源配置不夠合理和信息不暢通的問題，國內(nèi)外學者[16-18]較為關注應急處置過程中的資源動態(tài)調(diào)配與協(xié)同聯(lián)動機制研究。在實踐和演練的基礎上吸取經(jīng)驗與教訓，完善飛機火災應急處置機制，厘清機場、空管和航空公司等不同單位和各級應急管理及處置部門的責權邊界，規(guī)范信息傳遞方式。飛機在飛行過程中發(fā)生火災時，機組人員首先應對火情進行正確的處置，啟動機載固定滅火系統(tǒng)或使用機上手提式滅火器滅火，并通報火情，確定需要就近機場著陸或迫降，保證落地過程中飛機的安全，并協(xié)助落地后的人員疏散；空管保證信息的高效正確傳遞，及時為飛機和機場提供情報服務，保證飛機安全飛行和落地的空域和地面條件；機場是飛機落地后應急救援的主體，需提供快速高效的滅火救援措施，航空公司提供技術支持和乘客服務。智慧消防平臺的建設為飛機火災事故應急處置的管理和信息傳遞提供了高效、快捷的方式，我國民航企業(yè)目前正處于智慧消防建設的關鍵時期。由于建設剛剛起步，尚未有成熟的模式和路徑可供參考和借鑒，且民航企業(yè)的消防管理工作又相對繁雜，因此需要進一步開展研究，做好頂層設計。

4.2 應急預案編制和演練

應急預案為真實飛機火災的應急處置提供藍本，應急演練服務于應急預案，以應急演練來檢驗應急預案的可行性和可操作性。由于飛機火災的特殊性和復雜性，一方面對應急預案編制提出很高的要求，要求其能夠適應飛機火災的動態(tài)發(fā)展過程；另一方面由于難以模擬真實的火災場景，導致應急演練和實際戰(zhàn)斗差距較大，容易使應急演練變成單純的“演”。

提高飛機火災事故應急預案編制與應急預案實地處置的科學性和準確度，是國內(nèi)外重點關注的科學技術問題。目前民用飛機上火災探測系統(tǒng)誤報問題嚴重，且無法對火災發(fā)展態(tài)勢進行研判。針對火災事故的提前預知和動態(tài)預測，可利用量子光網(wǎng)、生物仿生、5G融合等技術，實現(xiàn)飛機火災孕育—發(fā)展—演化—湮沒全生命周期典型火災特征參數(shù)的實時采集與傳輸，不僅可以綜合研判飛機火災發(fā)展態(tài)勢，實現(xiàn)極早期、高精準的火災探測，還可以使得機場應急處置部門獲得準確的火情數(shù)據(jù)，避免語言傳遞導致的信息失真，有針對性地采取應急處置措施，同時有助于完善民航各火災應急處置相關部門之間以及與當?shù)卣?、外部協(xié)議單位等的信息共建共用制度以及協(xié)同處置機制。

在應急演練方面，民航應急演練模擬仿真技術是目前的研究熱點。通過充分運用信息科技手段，開發(fā)和完善應急演練模擬軟件，比如運用VR技術將虛擬和現(xiàn)實進行完美結合，將不再受制于時間和空間的影響，從源頭解決演練場地和人員安全問題，同時提高演練人員對真實火災場景的感受。未來需要解決的問題是提高模擬飛機火災場景的真實性，更準確地反應飛機火災場景的各方面特征[19-22]。

4.3 應急處置策略與裝備

目前我國飛機火災應急處置技術方面的研究成果較少，相關的一些研究也多停留在基本的技戰(zhàn)術層面，而隨著飛機制造技術的快速發(fā)展和飛機結構的日趨復雜化，飛機火災的發(fā)生發(fā)展特性也更為復雜多變，對應急處置也提出更高的要求。因此，需要根據(jù)飛機不同位置發(fā)生火災的特點，更有針對性地提出相應的應急處置措施。對于發(fā)生在發(fā)動機和油箱的火災，要采取防止油箱爆炸的措施，并防止流淌的燃油造成火災的大規(guī)模蔓延，因此快速冷卻和抑爆防爆的技戰(zhàn)術研究至關重要。對于發(fā)生在飛機貨艙的火災，需根據(jù)貨艙中運輸?shù)奈镔|(zhì)確定相應的滅火措施，當運輸鋰電池和氧氣瓶等危險品時，要謹慎選擇滅火劑，防止爆炸；而運輸普通固體物品時，要防止打開艙門或破拆導致大量新鮮空氣涌入引發(fā)轟燃，傷害滅火救援人員。無論火災發(fā)生在飛機何處，根據(jù)飛機結構特點和起火位置確定破拆部位建立疏散通道，以及高效的客艙排煙措施是亟待研究的課題。

此外，由于高端民航應急救援裝備依賴進口，而我國進口消防裝備的技術服務網(wǎng)絡建設不夠成熟，一旦技術服務網(wǎng)絡出現(xiàn)問題，會嚴重影響進口裝備(器材)的使用和維護保養(yǎng)，大大降低設備的實戰(zhàn)效能；單一設備采購并不能解決裝備的系統(tǒng)性和配套性問題，比如進口高噴車如果沒有與之配套的大型供水車，會嚴重限制高噴車在滅火救援過程中的功能；進口裝備在使用中還存在操作規(guī)程不易掌握、功能未被完全挖掘、訓練保障機制不完備等問題[23-24]。因此，亟需開展國產(chǎn)民機應急救援裝備研究，實現(xiàn)飛機應急裝備的自主可控。

在新技術的應用方面，國內(nèi)外相關研究機構對無人機、智能機器人、地理信息等新技術裝備在民航滅火救援方面的應用開展過一些研究[25-27]，旨在充分利用科技發(fā)展帶來的突破性成果和顛覆性技術，實現(xiàn)民航應急裝備的集成創(chuàng)新。未來將基于智能駕駛、智能感知技術開發(fā)適用于飛機火災多場景全天候的自主可控智能救援裝備；基于飛機艙內(nèi)火情態(tài)勢感知數(shù)據(jù)，研究艙內(nèi)人員管控技術和地面消防救援智能決策方法；開發(fā)高效人機協(xié)同技術，實現(xiàn)多場景下的消防人員與應急裝備的高效共融。

5 結論

通過對我國民用飛機火災應急處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析，得到以下結論：

(1)民用飛機火災具有突發(fā)性強、火災蔓延迅速、易爆炸、人員疏散困難、易導致人員傷亡等特點，與傳統(tǒng)的建筑和工業(yè)火災有很大不同，對應急管理、應急預案編制和應急處置技術都提出更高的要求。

(2)民用飛機火災事故的應急處置涉及部門多，信息傳遞路徑復雜，因此需要劃定清楚各單位和部門的職責，規(guī)范信息傳遞方式，積極利用5G通訊、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術建設應急處置平臺，提高處置效率。

(3)面向應急預案編制和應急演練的短板，發(fā)展預案編制指導性文件，持續(xù)推進應急專業(yè)人才培養(yǎng)，充分運用信息科技手段，開發(fā)和完善應急演練模擬軟件，打破“演”多“練”少的局面；推廣行業(yè)內(nèi)應急處置仿真系統(tǒng)，真實反應各類飛機火災場景，提高演練實效。

(4)加大科研力度，開發(fā)針對不同飛機火災場景的高效人機協(xié)同處置技術，實現(xiàn)高端智能救援裝備的自主可控。