ВСУ на борьбе с огнем

Лесной пожар

Среди самых серьезных природных катаклизмов лесные пожары занимают особое место. Статистика ущерба, нанесенного лесными пожарами, произошедшими в разных странах мира только за последние два-три года, красноречиво это подтверждает. В 2000-2002 годах рекордные по своим масштабам пожары на северо-западе США уничтожили леса на площади свыше 2 млн. гектаров, на борьбу с ними правительство дополнительно выделило 1 млрд. долларов. Колоссальный ущерб природе и экономике в целом нанесен лесными пожарами в эти же годы в Австралии. По утверждению гидрометеослужбы страны, таких высоких температур воздуха ни разу не было зафиксировано за всю историю наблюдений. В огне лесных пожаров сгорело более 500 жилых домов, погибли люди.

Сложная обстановка в летне-осенний период 2002 года сложилась в центральных районах России. Значительный ущерб принесли лесоторфяные пожары, продолжавшиеся до середины октября. В целом же ежегодный ущерб от лесных пожаров в РФ соизмерим с величиной дохода от лесозаготовительной промышленности, а в отдельные годы превышает его в два и более раз.

Как показала практика, эффективный результат в борьбе с лесными пожарами дает применение вертолетов, оборудованных водосливным устройством ВСУ-5.

Наиболее интенсивно ВСУ эксплуатируются в НПК «ПАНХ» (г. Краснодар). Имеющиеся в компании тяжелые вертолеты (Ми-8, Ми-8МТВ, Ка-32 и Ми-26) выполняют широкий спектр авиационных работ, в том числе они используются и в борьбе с огнем. В таблице 1 приведены результаты работы вертолетов при тушении лесных пожаров в Греции в 2000-2002 годах. Средняя продолжительность рабочего цикла (зависящая, в основном, от расстояния и перепада высот между пожаром и местом забора воды) составила для вертолета Ка-32 9,3 мин, вертолета Ми-26 – 16,9 мин. Цикл этот складывался из следующих операций (в минутах, см. табл. 2).

За три пожароопасных сезона (продолжительность сезона 3-4 месяца) экипажи вертолетов, работая в режиме непрерывного дежурства (кроме ночи), выполнили 716 полетов с ВСУ, налетали 1308 часов, доставили и слили на пожары 34792 тонны воды, произвели 8032 слива (см. табл. 1).

Выполненный объем работ позволил выявить особенности летной и технической эксплуатации ВСУ, провести существенную модернизацию устройства и оценить его эффективность.

На всех вертолетах при эксплуатации ВСУ в качестве грузового каната использовалась ленточная стропа (JIC-15A для Ми-26 и JIC-5A для Ка-32), входящая в комплект ВСУ. Постоянное наблюдение бортоператорами за поведением мягкой оболочки на внешней подвеске показало, что на всех стадиях полета (висение, разгон, торможение, набор и снижение высоты, вираж, полет по прямой с установившейся скоростью) тенденции к вращению груза не возникает.

Как отмечают летчики, режим наращивания поступательной скорости вплоть до максимально разрешенной (180 км/ч для заполненной и 160 км/ч для порожней мягкой оболочки) характеризуется устойчивым поведением ВСУ на внешней подвеске. За все время работы не было случая вращательного или колебательного движения груза на внешней подвеске в режиме полета по прямой. По свидетельству летчиков, поперечные колебания возникали только в результате некоординированного разворота, а продольные – только при резком гашении скорости. И те и другие колебания легко парировались известными способами. Такая повышенная степень устойчивости ВСУ на внешней подвеске к возникновению вращательного движения обусловлена тремя факторами: строго осесимметричной формой мягкой оболочки; наличием в верхнем ободе емкости утяжеленных секций, расположенных несимметрично относительно центра обода, отсутствием у ленточной стропы ЛС (в отличие от свитых металлических канатов) способности к самораскручиванию под действием растягивающих усилий. Важным фактором эффективности воздействия сбрасываемой воды на горящий лес является выдерживание постоянной высоты полета в период слива. Если уменьшение полетной массы не парировать дозированным перемещением ручки «шаг-газ», то в процессе слива с ВСУ-15А на вертолете Ми-26Т полетная масса уменьшается со скоростью примерно от 2,7 % в секунду в начале слива до 1,9 % в конце слива, что приводит к так называемому «вспуханию» вертолета и увеличению высоты полета. Процесс парирования «вспухания», по мнению летчиков, достаточно легко реализуется без забросов оборотов несущего винта и ударных нагрузок на трансмиссию по трем причинам: сравнительно малая скорость уменьшения полетной массы (в среднем 2,3 % в секунду), растянутость процесса слива во времени (10-15 с) и прогнозируемость летчиком момента начала слива.

Приведем аналогичные показатели для вертолета Ка-32Т с ВСУ-5А: средняя скорость потери полетной массы – 8,75 % в секунду, длительность слива – 5 секунд.

И летчиками, выполнявшими полеты, и заказчиками работ высказывалось пожелание об увеличении секундного расхода воды при ее сливе из ВСУ-15А. Дело в том, что за 10 с слива на скорости 60 км/ч вертолет пролетает около 170 м, примерно такой же длины получается и созданная им на земле смоченная полоса. Довольно часто очаг возгорания имеет размеры меньше 170 м, и тогда часть сливаемой воды не попадает на очаг возгорания и теряется зря. Предложение о снижении скорости полета при сливе не подходит: в зоне пожара повышенная турбулентность атмосферы и полеты на скорости меньше 60 км/ч небезопасны. Таким образом, нужно либо увеличивать секундный расход из ВСУ-15А, либо, что является лучшим решением, создавать систему порционного слива, которая позволяла бы в зависимости от конфигурации и размеров очага пожара осуществлять на выбор три варианта: слив одной половины имеющейся воды и через некоторое время слив другой половины; слив обеих половин вместе; слив одной половины и вслед за ней другой.

Таблица 1. Показатели применения вертолетов НПК «ПАНХ» на тушении лесных пожаров в Греции (2000-2002 гг.)

В процессе выполнения полетов было отмечено, что при транспортировке заполненного ВСУ на скорости полета около 120 км/ч начинается выдувание воды из мягкой оболочки набегающим воздушным потоком. С ростом скорости полета интенсивность выдувания растет. Особенно большие потери воды наблюдаются из зарифованной мягкой оболочки. Так, за 20-25 минут полета (когда расстояние между водоемом и пожаром достаточно значительное) при скорости 160 км/ч из зарифованной мягкой оболочки теряется примерно 20% набранной воды. Учитывая, что данный фактор резко снижает производительность (основной показатель работы), необходимо доработать ВСУ в направлении устранения этого недостатка.

Наиболее трудно освоить и реализовать два элемента полета с водосливным устройством типа ВСУ: заход и забор воды из водоема и укладку порожнего ВСУ на грунт. Трудности эти обусловлены сложившимися стереотипами в методах выполнения полета и техники пилотирования при транспортировке грузов на внешней подвеске. Тяжелые, как правило, грузы и малые запасы мощности предопределяли при заходе на установку груза такое построение глиссады, чтобы в момент потери поступательной скорости зависнуть (при высоте груза над землей – 3-5 м) и затем вертикальным снижением установить его на грунт при скорости снижения не более 0,2-0,3 м/с. Эта идеально отработанная, практически проверенная в десятках тысяч случаев методика при полетах с ВСУ (этим легким перевернутым парашютом) не срабатывает. При зависании, когда индуктивный поток от несущего винта начинает контактировать с подстилающей поверхностью, возникает его горизонтальная составляющая, которая отклоняет легкое ВСУ в сторону, открывая «зев» парашюта возрастающему горизонтальному потоку воздуха. Этот поток еще дальше относит ВСУ в сторону, попытка перемещать вертолет в направлении ВСУ дает тот же эффект. Путем дальнейшего снижения и посадки вертолета удается приземлить потертое о грунт ВСУ в совершенно случайной точке.

Аналогичная картина наблюдается и при заходе над водной поверхностью. Но здесь она осложняется еще и тем, что часто ветровая обстановка не позволяет висеть носом к берегу или из-за малой глубины водоема висение осуществляется вдали от берега. И в том и в другом случае летчик лишен ориентиров, и точность висения вертолета резко снижается.

Из вышесказанного ясно, что навыки пилотирования, приобретенные летчиками ранее в полетах с грузом на внешней подвеске, в большей своей части неприемлемы в полетах с ВСУ. Поэтому представляется целесообразным обобщение результатов многочисленных летных испытаний ВСУ для отработки методов выполнения полетов, сбор передового опыта (отдельные летчики, осваивая полеты с ВСУ, находят очень рациональные приемы пилотирования), анализ этих материалов и формирование рекомендаций, которые необходимо помещать в соответствующие инструкции.

Учитывая опыт эксплуатации водосливных устройств ВСУ-5А и ВСУ-15А в России и за рубежом в 1999-2002 годах, разработчики провели модернизацию их конструкций с целью повышения технических характеристик. Так, например, мягкая оболочка ВСУ сделана разборной, при этом герметизирующий вкладыш, который наиболее подвержен повреждениям, стал съемным, что позволяет при необходимости осуществить его замену в полевых условиях. Исключение из конструкции балластных полуколец с крепежными элементами и применение более массивного нижнего обода с резиновыми амортизаторами обеспечивает надежную укладку устройства на землю без повреждений тканевой оболочки даже в случае протаскивания устройства по твердой поверхности при посадке вертолета. Существенно повышены надежность и быстродействие системы управления ВСУ. За счет повышения мощности исполнительного механизма системы управления, введения в его конструкцию силовой пружины более чем в два раза уменьшено время закрытия клапана сливного патрубка емкости и до 100 км/ч увеличена скорость вертолета, при которой происходит надежное закрытие клапана. Это существенно повышает эффективность использования вертолета с ВСУ при тушении пожаров, так как уменьшается необходимое для одного слива время.

Вертолет Ми-8, оборудованный ВСУ-5А, на тушении пожара

Необходимо также отметить, что проведенные мероприятия по совершенствованию конструкции, а также применение новых материалов и технологических процессов при изготовлении отдельных узлов устройства позволили увеличить ресурс ВСУ в два раза. Кроме того, для вертолетов малой грузоподъемности разработаны и внедрены в серийное производство две мягкие емкости объемом 1,0-1,8 куб. м и 1,5-2,5 куб. м, которыми по желанию заказчика могут комплектоваться водосливные устройства ВСУ-5А.

Другим направлением повышения эффективности применения ВСУ при тушении лесных пожаров с помощью вертолетов является применение воды с пенообразователями или другими реагентами. Для этого в 2001-2002 годах в 000 «Серверт-М» по заданию ЦБ «Авиалесоохрана» России разработана и производится система подачи смачивателей СПС-1. Эта система предназначена для хранения во время полета на борту вертолета запаса жидкого реагента, его дозированной подачи в мягкую емкость ВСУ-5А (или другого аналогичного устройства) и получения водного раствора реагента.

Применение при тушении пожаров реагентов в 2-3 раза повышает эффективность использования вертолетов. Обеспечивается оперативное прокладывание заградительных противопожарных полос. При этом предотвращается повторное возгорание горючих материалов. Это достигается за счет повышения огнетушащей способности раствора (путем уменьшения величины его поверхностного натяжения), ингибирования и создания пленок, изолирующих горящую поверхность от воздуха.

СПС-1 состоит из емкости рабочим объемом до 200 литров для хранения жидкого реагента, электронного блока управления с пультом, обеспечивающего дозированную подачу реагента (от 3 до 150 л), исполнительного электромеханизма и шлангов для подачи реагента в мягкую емкость ВСУ-5А.

Емкости СПС-1 хватает для подачи до 20 доз реагента (в зависимости от требуемой концентрации водного раствора реагента). Этого достаточно для обеспечения работы вертолета с ВСУ-5А до очередной заправки топливом. Заправка СПС-1 производится в процессе подготовки вертолета к повторному вылету. Подача дозы реагента производится после забора воды в мягкую емкость ВСУ-5А. Перемешивание реагента в емкости ВСУ-5А производится во время полета без применения механизмов за счет воздействия набегающего потока воздуха. Время получения однородного раствора – не более 3 минут полета. Работа ВСУ-5А и СПС-1 возможна как с пресной, так и с морской водой. Установка СПС-1 на борт вертолета производится силами двух человек не более чем за 30 мин. Доработки вертолета не требуется. Масса СПС-1 не более 60 кг.

СПМ-1 первой модификации

Система подачи смачивателей (СПС-1) последней модификации

… В прошедшем пожароопасном сезоне на территории России вертолеты, оборудованные водосливными устройствами, успешно применялись при тушении 90 пожаров. Было выполнено 746 сливов огнегасящей жидкости общей массой 1363 тонн. Объем выполненных работ превысил уровень предшествующих примерно на 30%.

Для России в целом этот объем, конечно, недостаточно велик, он мог бы быть значительно больше. Главный тормоз полномасштабного использования вертолетов с водосливными устройствами в нашей стране – хронический денежный дефицит. В США, например, на финансирование тушения лесных пожаров с воздуха направляется около 25% всех средств, отпущенных на борьбу с пожарами. Серьезное внимание финансированию таких работ уделяют и в странах Европы. Остается надеяться на то, что положение изменится к лучшему, и наши вертолеты, оборудованные ВСУ на внешней подвеске, будут столь же эффективно применяться не только за границей, но и у себя дома, в России.

Виктор ИЛЬКУН, НПК «ПАНХ»,

Александр СУДАКОВ, ЗАО «Техноэкос»,

Эдуард ДАВЫДЕНКО, ЦБ «Авиалесоохрана»,

Борис ГЛАДКОВ, ОАО «Серверт»