CN114802764A - 灭火装置及消防飞机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种灭火装置及消防飞机。所述灭火装置包括蓄能系统、灭火剂存储系统、喷射系统、至少一个气体管道连通器，以及至少一个液体管道连通器。该蓄能系统用于提供高压气体，以作为喷射灭火剂的动力源。该灭火剂存储系统可拆卸地安装有至少一个集装器，用于存储所述灭火剂。该喷射系统用于向机舱外喷射所述灭火剂。该至少一个气体管道连通器的第一端连接所述蓄能系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器。该至少一个液体管道连通器的第一端连接所述喷射系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器。该灭火装置能够降低消防飞机对补给环境的需求，并提升消防飞机的补给效率，从而提升航空消防救援的救援效率。

Description

灭火装置及消防飞机

技术领域

本发明属于航空消防技术领域，尤其涉及一种配置于消防飞机的灭火装置，以及一种消防飞机。

背景技术

森林是碳汇和库和碳增汇的主要载体，关乎“双碳”目标的达成速度与质量。林区消防救援作为一种森林火灾处置的高效解决方案，其自身安全性和高效性不仅会决定森林防护的效果，进而左右碳增汇的进度，而且还会对碳减排的效果产生影响。因此，对安全、高效的林区火灾救援方案开展研究，具有较强的现实意义和紧迫性。

现有的森林火灾消防方案主要分为地面救援和航空救援两类，其中，航空救援具有机动性强、响应速度快、灭火速度快、覆盖面积广、人火分离、危险性低等优点，是中大型森林火灾的有效救援手段。目前，航空消防救援方案主要有旋翼机倾倒、灭火(水)弹和固定翼飞机喷洒三种方式。相比于前两者存在单次救援灭火剂剂量少、喷射/投放集中、灭火范围小、灭火精度低等缺点，固定翼飞机喷洒的救援方式具有单次救援灭火剂剂量大、灭火持续时间长、灭火范围广等优点。进一步地，现有的固定翼消防飞机的灭火剂储存装置多以机载固定式容器为主，主要包括水面汲取和灌装注入两种补给方式。

然而，水面汲取的补给方式要求火场附近有广阔的、满足飞机起降与汲水要求的水域，严重限制了消防飞机的应用场景和实用性。灌装注入的补给方式存在灌装时间长、效率低等缺点，限制了航空消防救援的实用性和救援效率。此外，现有固定翼消防飞机的喷射系统主要基于固定的单通道设计来实现，导致灭火剂洒落区域和浓度易受火场周围的风场、温度、烟雾、树种等环境因素的影响，从而影响其灭火效果。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种航空消防技术，用于降低消防飞机对补给环境的需求、提升消防飞机的补给效率及系统可靠性，并提升灭火剂的喷洒精度，以提升航空消防救援的实用性、可靠性和救援效率。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种消防飞机的灭火装置，以及一种消防飞机，能够降低消防飞机对补给环境的需求，并提升消防飞机的补给效率及系统可靠性，以提升航空消防救援的实用性和救援效率。

具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述消防飞机的灭火装置包括蓄能系统、灭火剂存储系统、喷射系统、至少一个气体管道连通器，以及至少一个液体管道连通器。该蓄能系统用于提供高压气体，以作为喷射灭火剂的动力源。该灭火剂存储系统可拆卸地安装有至少一个集装器，用于存储所述灭火剂。该喷射系统用于向所述消防飞机的机舱外喷射所述灭火剂。该至少一个气体管道连通器的第一端连接所述蓄能系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器。该至少一个液体管道连通器的第一端连接所述喷射系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气体管道连通器支持包括上下平动、左右滚转、前后俯仰和/或平面旋转的多自由度调节。此外，在本发明的一些实施例中，所述液体管道连通器支持包括上下平动、左右滚转、前后俯仰和/或平面旋转的多自由度调节。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气体管道连通器包括第一升降对中机构、第一软管、第一转台和第一对中公/母接头。所述第一升降对中机构的第一端连接所述蓄能系统，而其第二端连接所述第一转台，用于驱动所述第一转台实现包括上下平动、左右滚转和前后俯仰的多自由度调节。所述第一转台的第一端连接所述第一升降对中机构，而其第二端连接所述第一对中公/母接头，通过自身第一端与第二端之间的旋转，配合所述第一升降对中机构实现所述第一对中公/母接头的多自由度调节。所述第一对中公/母接头可拆卸地连接所述至少一个集装器。所述第一软管的第一端穿过所述第一升降对中机构连接所述蓄能系统，而其第二端穿过所述第一升降对中机构连接所述第一对中公/母接头，以连通所述蓄能系统及所述至少一个集装器。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述液体管道连通器包括第二升降对中机构、第二软管、第二转台和第二对中公/母接头。所述第二升降对中机构的第一端连接所述喷射系统，而其第二端连接所述第二转台，用于驱动所述第二转台实现包括上下平动、左右滚转和前后俯仰的多自由度调节。所述第二转台的第一端连接所述第二升降对中机构，而其第二端连接所述第二对中公/母接头，通过自身第一端与第二端之间的旋转，配合所述第二升降对中机构实现所述第二对中公/母接头的多自由度调节。所述第二对中公/母接头可拆卸地连接所述至少一个集装器。所述第二软管的第一端穿过所述第二升降对中机构连接所述喷射系统，而其第二端穿过所述第二升降对中机构连接所述第二对中公/母接头，以连通所述至少一个集装器及所述喷射系统。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述灭火剂存储系统还包括第一安装组件及第二安装组件。所述集装器包括进气/进水口及出水口。所述第一安装组件包括第一对中母/公接头。所述集装器的进气/进水口经由所述第一对中母/公接头连接所述气体管道连通器的第一对中公/母接头。所述第二安装组件包括第二对中母/公接头。所述集装器的出水口经由所述第二对中母/公接头连接所述液体管道连通器的第二对中公/母接头。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述进气/进水口配置有节流阀。所述出水口配置有伺服阀。所述节流阀配置于所述蓄能系统的出气口。所述伺服阀配置于所述第二安装组件。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述集装器的底部向所述出水口凹陷。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述集装器的内部设有多块沿不同方向延伸的隔板，且各所述隔板上分别设有至少一个贯通孔。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述灭火剂存储系统可拆卸地安装有多个所述集装器，且各所述集装器之间分别设有至少一个缓冲软垫。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述喷射系统包括云台、软管及喷枪。所述喷枪安装于所述云台，并经由所述软管连接所述至少一个液体管道连通器。所述云台用于驱动所述喷枪实现包括前后俯仰及平面旋转的多自由度调节。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述云台包括俯仰轴和第三转台。所述喷枪经由所述俯仰轴安装于所述第三转台。所述云台经由所述俯仰轴驱动所述喷枪实现前后俯仰调节，并经由所述第三转台驱动所述喷枪实现平面旋转调节。所述俯仰轴与所述第三转台的旋转轴呈空间正交。

此外，根据本发明的第二方面提供的上述消防飞机上配置有本发明的第一方面提供的上述灭火装置。通过配置该灭火装置，该消防飞机具有更高的补给效率及系统可靠性，因而能够提升航空消防救援的实用性和救援效率。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一些实施例提供的灭火装置的结构示意图。

图2A及图2B示出了根据本发明的一些实施例提供的气体管道连通器的结构示意图。

图3A～图3C示出了根据本发明的一些实施例提供的液体管道连通器的结构示意图。

图4A～图4D示出了根据本发明的一些实施例提供的集装器的结构示意图。

图5A～图5C示出了根据本发明的一些实施例提供的喷射系统的结构示意图。

图6示出了根据本发明的一些实施例提供的消防飞机的控制方法的流程示意图。

图7示出了根据本发明的一些实施例提供的消防飞机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，现有的固定翼消防飞机的灭火剂储存装置多以机载固定式容器为主，主要包括水面汲取和灌装注入两种补给方式。然而，水面汲取的补给方式要求火场附近有广阔的、满足飞机起降与汲水要求的水域，严重限制了消防飞机的应用场景和实用性。灌装注入的补给方式存在灌装时间长、效率低等缺点，限制了航空消防救援的实用性和救援效率。此外，现有固定翼消防飞机的喷射系统主要基于固定的单通道设计来实现，导致灭火剂洒落区域和浓度易受火场周围的风场、温度、烟雾、树种等环境因素的影响，从而影响其灭火效果。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种配置于消防飞机的灭火装置、一种消防飞机、一种消防飞机的控制方法，以及一种计算机可读存储介质，能够降低消防飞机对补给环境的需求、提升消防飞机的补给效率及系统可靠性，并提升灭火剂的喷洒精度，以提升航空消防救援的实用性、可靠性和救援效率。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的灭火装置的结构示意图。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述灭火装置可以配置于消防飞机的机舱10内部，配置有蓄能系统、灭火剂存储系统、喷射系统、至少一个气体管道连通器14，以及至少一个液体管道连通器15。该蓄能系统用于提供高压气体，以作为喷射灭火剂的动力源。该灭火剂存储系统可拆卸地安装有至少一个集装器121，用于存储灭火剂。该喷射系统用于向消防飞机的机舱10外喷射灭火剂。该至少一个气体管道连通器13的第一端连接蓄能系统，而其第二端可拆卸地连接至少一个集装器121的进气/进水口。该至少一个液体管道连通器14的第一端连接喷射系统，而其第二端可拆卸地连接至少一个集装器13的出水口。

在一些实施例中，上述蓄能系统由压缩机111、气体管道112及吊臂113组成。具体来说，该压缩机111可以通过铰链固定于飞机舱10的地板101。该气体管道112可以通过吊臂113固定于飞机舱10的顶部，其一端连接于压缩机111的出气口，并吊装部分开设有若干出气口。进一步地，气体管道112的各出气口处可以固结有法兰盘。各出气口通过法兰盘与对应的气体管道连通器13的升降对中机构固连，而其内壁则与气体管道连通器13的软管相连。更进一步地，气体管道112的各出气口的上侧可以优选地安装有气体节流阀1121，用于独立控制蓄能系统向各集装器121输入的气体流量。

在一些实施例中，上述灭火剂存储系统中包括至少一个用于存储灭火剂的集装器121。具体来说，该至少一个集装器121可以通过地铰结构，可拆卸地固定在飞机舱内12的地板101上，并支持通过紧固和松开地铰的方式便捷地实现安装和拆卸。进一步地，各集装器121可以根据飞机舱10的横截面轮廓的约束，呈上端外侧倒角、上端外侧倒圆角等贴合飞机舱10轮廓约束的形状，以进一步提升每个集装器121储存灭火剂的容量。更进一步地，各集装器121可以采用标准的模块化设计，以便操作人员根据火情等级不同，拼装对应数量的集装器121，从而实现灭火剂机载量的灵活调节。更进一步地，通过采用该可拆卸地安装方式，每个灭火装置可以冗余地配备至少两套灭火剂存储系统。当一套灭火剂存储系统随消防飞机升空执行灭火任务时，其余灭火剂存储系统可在地面补充灭火剂，从而实现多组灭火剂存储系统的循环使用和交替补给。相比于传统的固定式蓄水容器，该集装器121的可拆卸设计可以节省大量的面补给时间，以提升消防飞机的灭火效率。

此外，针对上述集装器121的可拆卸设计，灭火剂存储系统还可以优选地配置有至少一个进气/进水口组件和至少一个出水口组件。该进气/进水口组件通过密封螺纹连接集装器121上部的进气/进水口的沉头螺纹孔。该出水口组件通过密封螺纹连接集装器121底部的出水口的沉头螺纹孔。

具体请参考图2A及图2B，以及图3A～图3C。图2A及图2B示出了根据本发明的一些实施例提供的气体管道连通器的结构示意图。图3A～图3C示出了根据本发明的一些实施例提供的液体管道连通器的结构示意图。

如图1、图2A及图2B所示，在一些实施例中，气体管道连通器13的第一端连接蓄能系统的气体管道112上对应的出气口，而其第二端可拆卸地连接对应集装器121的进气/进水口组件。具体来说，该气体管道连通器13可以包括第一升降对中机构131、第一软管132、第一转台133和第一对中母接头134。进一步地，该第一升降对中机构131可以选用一种三自由度伺服并联机构(3UPU)，由一个基座1311、一个动平台1312和三条可伸缩支链1313组成，并通过该三条可伸缩支链1313驱动动平台1312实现垂向上下平动、左右滚转和前后俯仰的三自由度调节。此外，该第一升降对中机构131的基座1311可以呈圆环状，通过法兰盘1314固定于气体管道112。在管道未连通的初始状态下，三条可伸缩支链1313均处于最小行程处。此时，动平台1312与基座1311处于最小距离。当第一对中母接头134靠近进气/进水口组件并达到固紧初始位置，三条可伸缩支链1313处于最大行程处。此时，动平台1312与基座1313处于最大距离。该第一软管132的上端穿过第一升降对中机构131的基座1311的圆型缺口与气体管道112的出气口相连，而其下端穿过动平台1312的圆形缺口与第一对中母接头134的密封卡片1341相连。第一对中母接头134和密封卡片1341之间保持面接触，并支持相对滑动。第一转台133通过转动副与第一升降对中机构131的动平台1312相连，并可绕动平台1312的圆形缺口轴线转动，从而配合第一升降对中机构131实现第一对中母接头134的四自由度调节。进一步地，第一对中母接头134可以固定在第一转台133之上，其轴线与第一转台133的回转轴线重合。当第一转台133绕动平台1312圆形缺口的轴线正向旋转进动至固紧位置后，即可实现气体管道连通器13的第一对中母接头134与对应集装器121的进气/进水口组件的螺纹连接。

对应于上述气体管道连通器13，安装于集装器121的进气/进水口的进气/进水口组件可以包括第一对中公接头1211和密封圈1212。具体来说，该第一对中公接头1211可以通过密封螺纹，连接集装器121上部的进气/进水口的沉头螺纹孔。该密封圈1212可以安装于第一对中公接头1211的定位面和集装器121上部的进气/进水口的沉头螺纹孔的上平面之间，从而实现气体管道连通器13与集装器121之间可拆卸的气密性连接。

如图1、图3A～图3C所示，在一些实施例中，液体管道连通器14的第一端连接喷射系统的液体管道151，而其第二端可拆卸地连接对应集装器121的出水口组件。具体来说，该液体管道连通器14可以包括第二升降对中机构141、第二软管142、第二转台143和第二对中母接头144。进一步地，该第二升降对中机构141可以选用一种三自由度伺服并联机构(3UPU)，由一个基座1411、一个动平台1412和三条可伸缩支链1413组成，并通过该三条可伸缩支链1413驱动动平台1412实现垂向上下平动、左右滚转和前后俯仰的三自由度调节。此外，该第二升降对中机构141的基座1411可以呈圆环状，通过法兰盘1414固定于液体管道151。在管道未连通的初始状态下，三条可伸缩支链1413均处于最小行程处。此时，动平台1412与基座1411处于最小距离。当第二对中母接头144靠近出水口组件并达到固紧初始位置，三条可伸缩支链1413处于最大行程处。此时，动平台1412与基座1413处于最大距离。该第二软管142的下端穿过第二升降对中机构141的基座1411的圆型缺口与液体管道151的进水口相连，而其上端穿过动平台1412的圆形缺口与第二对中母接头144的密封卡片1441相连。第二对中母接头144和密封卡片1441之间保持面接触，并支持相对滑动。第二转台143通过转动副与第二升降对中机构141的动平台1412相连，并可绕动平台1412的圆形缺口轴线转动，从而配合第二升降对中机构141实现第二对中母接头144的四自由度调节。进一步地，第二对中母接头144可以固定在第二转台143之上，其轴线与第二转台143的回转轴线重合。当第二转台143绕动平台1412圆形缺口的轴线正向旋转进动至固紧位置后，即可实现液体管道连通器14的第二对中母接头144与对应集装器121的出水口组件的螺纹连接。

对应于上述液体管道连通器14，安装于集装器121出水口的出水口组件可以包括第二对中公接头1213和密封圈1214。具体来说，该第二对中公接头1213可以通过密封螺纹，连接集装器121下部的出水口的沉头螺纹孔。该密封圈1214可以安装于第二对中公接头1213的定位面和集装器121下部的出水口的沉头螺纹孔的下平面之间，从而实现液体管道连通器14与集装器121之间可拆卸的液密性连接。

进一步地，在一些实施例中，第二对中公接头1213上可以优选地安装有伺服阀1215，用于单独控制集装器121的出水口向液体管道151输出的灭火剂的流量。通过为每个集装器121分别配置独立的节流阀1121和伺服阀1215，本发明可以为每个集装器121配置一条独立的喷射通道，将整个灭火装置构建为多个独立通道组成的并联系统，从而进一步提升整个灭火装置的喷洒精度、可靠性和安全冗余度。

本领域的技术人员可以理解，图1所示的一个管道连通器13、14对应一个集装器121的设计，只是本发明提供一种非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员也可以基于本发明提供的上述构思，采用一个管道连通器对应多个集装器、多个管道连通器对应一个集装器，或者多个管道连通器对应多个集装器的替代方案，以达到同样的连通效果，在此不再一一赘述。

综上，通过配置上述支持多自由度调节的管道连通器13、14，本发明能够在需要拆卸集装器121时，经由第一转台133及第二转台143将气体管道连通器13和液体管道连通器14自动反转至上述固紧初始位置，再经由第一升降对中机构131及第二升降对中机构141将气体管道连通器13和液体管道连通器14分别收回到上述未连通的初始状态，从而断开蓄能系统及喷射系统与集装器121的连接，并留出足够的空间，以便操作人员拆卸集装器121。此外，通过配置上述支持多自由度调节的管道连通器13、14，本发明还能在重新安装集装器121后，经由第一升降对中机构131及第二升降对中机构141将气体管道连通器13和液体管道连通器14分别推进到上述固紧初始位置，再经由第一转台133及第二转台143将气体管道连通器13和液体管道连通器14自动正转至上述固紧位置，以自动实现蓄能系统与集装器121的气密性连接，以及喷射系统与集装器121的液密性连接。如此，本发明能够更好地适应集装器121的可拆卸设计，从而进一步提升消防飞机的补给效率及系统可靠性。

请进一步参考图4A～图4D，图4A～图4D示出了根据本发明的一些实施例提供的集装器的结构示意图。

如图1、图4A～图4D所示，在本发明的一些实施例中，集装器121的内部可以设有多块沿不同方向延伸的隔板，例如至少一块沿纵向延伸的隔板41和至少一块沿横向延伸的隔板42。通过设置多块沿不同方向延伸的隔板，本发明可以有效地增大灭火剂在平行于地板平面内的流动阻尼，以保持灭火剂的稳定性，缓解灭火剂对集装器121内壁的冲击，并减小集装器121与地板之间的动载荷，从而减小灭火剂涌动对消防飞机稳定性的影响。进一步地，这些沿不同方向延伸的隔板41、42上可以优选地设有至少一个贯通孔43。通过在隔板41、42上述设置该至少一个贯通孔43，本发明可以在确保灭火剂流动阻尼的前提下，兼顾灭火剂在各隔板41、42之间的连通性，从而确保灭火剂在各隔板41、42之间的均匀分布。

进一步地，如图4A及图4B所示，在一些实施例中，集装器121底部的几何中心处可以优选地开有沉头螺纹孔44，以作为集装器121的出水口。通过采用该中心低、四周高的内倾面设计46，本发明可以有效防止灭火剂积聚在集装器121底部的现象，从而提升灭火剂的喷洒效率。

进一步地，如图4C及图4D所示，在一些实施例中，多集装器121的前后表面可以分别安装有多个圆柱形的橡胶缓冲软垫，以缓解各集装器121在飞机航行过程中受到的冲击。

请继续参考图5A～图5C，图5A～图5C示出了根据本发明的一些实施例提供的喷射系统的结构示意图。

如图1、图5A～图5C所示，在本发明的一些实施例中，喷射系统可以安装于飞机舱10的地板101和机身围成的下舱空间内，由液体管道151、吊臂152、第三软管153、云台、基座155和喷枪156组成。具体来说，液体管道151可以通过吊臂152固定在地板101的下表面，在吊装部分朝向地板101的方向开有若干液体入口，并在吊装部分朝向机腹的方向开有若干液体出口。进一步地，液体管道151的各液体入口处可以固结有法兰盘。各液体入口通过法兰盘与对应的液体管道连通器14的升降对中机构141固连，其内壁的一端与液体管道连通器14的软管142相连，并通过液体管道连通器14的液体软管142连接灭火剂存储系统的出水口组件。液体管道151的各液体出口通过第三软管153连接喷枪156。

进一步地，云台154包括俯仰轴1541和第三转台1542。喷枪156通过俯仰轴1541安装于第三转台1542，可绕俯仰轴1541做俯仰转动。第三转台1542通过其回转副连接基座155，并与基座155保持圆柱面接触。第三转台1542可绕自身轴线(即回转轴)做平面回转运动。如此，喷枪156可以在云台的驱动下实现包括前后俯仰及平面旋转的多自由度调节。更进一步地，俯仰轴1541可以和第三转台1542的回转轴保持空间正交，以使云台具有万向节的运动能力。如此，喷枪156的喷射轴线绕俯仰轴1541和回转轴正交点的运动范围呈圆锥体的形状，能够使灭火剂喷射方向有更多选择性，从而增强消防飞机应对如风场、飞行姿态变化等外部干扰的能力。

在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的上述消防飞机的控制方法，可以由本发明的第一方面提供的上述消防飞机来实施。具体来说，该消防飞机可以配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接该存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第二方面提供的上述消防飞机的控制方法。

以下将结合一些消防飞机控制方法的实施例来描述上述消防飞机的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些消防飞机的控制方法只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该消防飞机的全部功能或全部工作方式。同样地，该消防飞机也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些控制方法中各步骤的实施主体构成限制。

请参考图6，图6示出了根据本发明的一些实施例提供的消防飞机的控制方法的流程示意图。

如图6所示，在一些实施例中，本发明提供上述消防飞机可以优选地配置有传感系统及控制系统。该传感系统包括多个传感器，包括但不限于气体压力传感器、液体压力传感器、支链位置传感器、转台行程开关、俯仰角传感器、回转角编码器及剂量传感器中的至少一者。该控制系统通信连接该传感系统，经由该传感系统采集消防飞机的传感信息，并根据采集的传感信息确定消防飞机的控制指令。

具体来说，上述气体压力传感器可以安装于气体管道112的出气口附近，用于测量气体管道112内的气体压力。控制系统可以根据气体压力传感器反馈的气体压力参数确定压缩机111的控制指令，动态调节气体管道112内的气体压力，从而将该气体压力维持在目标值。此外，上述液体压力传感器可以安装于液体管道151的液体入口附近，用于测量液体管道151内灭火剂的液体压力。控制系统可以根据液体压力传感器反馈的液体压力参数，确定节流阀1121和/或伺服阀1215的开度指令，动态调节液体管道151内的液体压力，从而将该液体压力维持在目标值。此外，支链位置传感器和转台行程开关可以分别安装于升降对中机构131、141的支链滑动副和转台133、143的回转轴上，用于测量升降对中机构131、141的支链行程和对中母接头134、144的旋转进动角度。控制系统可以根据支链位置传感器反馈的第一升降对中机构131的支链行程，以及转台行程开关反馈的第一转台134的旋转进动角度，确定第一升降对中机构131及第一转台134的控制指令，以实现第一升降对中机构131与气体管道112的自动连通和自动断开。此外，控制系统还可以根据支链位置传感器反馈的第二升降对中机构141的支链行程，以及转台行程开关反馈的第二转台144的旋转进动角度，确定第二升降对中机构141及第二转台144的控制指令，以实现第二升降对中机构141与液体管道151的自动连通和自动断开。此外，俯仰角传感器和回转角编码器可以分别与云台的俯仰轴1541和第三转台1542的回转轴共轴，用于测量喷枪156的俯仰角度和回转角度。控制系统可以根据俯仰角传感器及回转角编码器反馈的喷枪156的俯仰角度及回转角度，确定喷枪156的轴线空间方向，以及云台的控制指令，以实现灭火剂对指定区域的精准喷洒，从而提高灭火过程的抗干扰能力与精确性。此外，剂量传感器可以分别安装在各集装器121内，用于测量各集装器121的剩余剂量。控制系统可以根据各剂量传感器反馈的对应集装器121的剩余剂量，确定对应的节流阀1121和/或伺服阀1215的开度指令，动态调节各集装器121输出灭火剂的流量，以均衡各集装器121的剩余剂量，并及时关闭耗尽的集装器121的节流阀1121和伺服阀1215，以提升消防飞机的系统可靠性。

进一步地，在一些实施例中，该传感系统中可以配置有数据汇集组件，其安装在飞机驾驶舱的机架。该数据汇集组件可以通过CAN总线连接上述各传感器，以及灭火装置的压缩机111、节流阀1121、伺服阀1215等各驱动部件，用于各传感器信号的实时采集和各驱动部件的控制指令的即时发送。进一步地，该数据汇集组件还可以通过航空数据总线与同样安装在飞机驾驶舱机架上的控制系统进行通信，一方面编码并发送各传感器信号给控制系统，另一方面接受并解码控制系统发给的各驱动部件的控制指令，以实现传感系统和控制系统之间的实时数据交互。

更进一步地，在一些实施例中，控制系统还可以根据传感系统采集的传感信息，识别压缩机111、节流阀1121、伺服阀1215、升降对中机构131、141转台133、143和/或云台的工作状态，以及整个消防飞机的灭火装置的工作状态，并根据识别结果进行故障告警。此外，控制系统还可以根据自身发出的控制指令，预测压缩机111、节流阀1121、伺服阀1215、升降对中机构131、141、转台133、143和/或云台未来的工作状态，以及整个消防飞机的灭火装置未来的工作状态，并根据预测结果进行故障预警。通过对各驱动部件以及整个灭火装置的工作状态进行监测和预测，本发明能够对灭火装置在使用过程中的安全性进行实时监控，从而提升消防飞机的系统可靠性与安全性。

更进一步地，在一些实施例中，本发明提供上述消防飞机可以优选地配置有航电系统，以用于飞行状态和飞机系统状态的指示。此处，该飞行状态包括但不限于消防飞机的空速、地速、姿态角、角速度、飞行高度、飞行位置等数据。该飞机系统状态可以经由消防飞机的电力、动力、导航、通讯等各系统的故障告警消息来表示。上述控制系统还可以经由航空数据总线通信连接该航电系统，并结合传感系统及航电系统的反馈信息，以确定压缩机111、节流阀1121、伺服阀1215、升降对中机构131、141、转台133、143和/或云台等驱动部件的控制指令。

具体来说，控制系统可以首先经由航电系统获取消防飞机的航行状态信息。响应于该航行状态信息指示消防飞机处于地面，控制系统可以判定消防飞机当前处于地面补给阶段，从而向气体管道连通器13及液体管道连通器14发送断开指令。响应于该断开指令，气体管道连通器13及液体管道连通器14的转台133、143将带动对应的对中母接头134、144逆向旋转至上述固紧初始位置(即解锁位置)，再经由对应的升降对中机构131、141带动转台133、143及对中母接头134、144远离集装器21，以达到上述未连通的初始位置。

待气体管道连通器13和液体管道连通器14完全断开后，地面工作人员即可依次解除各机载集装器121的地铰约束，将空的集装器121从前后舱门移出飞机舱10，将补给完毕的集装器121依次从前后舱门移入飞机机舱10，再通过相应的地铰依次固定各集装器121，从而便捷地完成拆卸空的集装器121和安装充满灭火剂的集装器121的操作，并提升消防飞机的补给效率。

再之后，待各集装器121全部紧固完毕，控制系统可以向各气体管道连通器13及液体管道连通器14发送连接指令。响应于该连接指令，气体管道连通器13及液体管道连通器14可以首先经由的升降对中机构131、141带动对应的转台133、143及对中母接头134、144靠近集装器121，以抵达上述固紧初始位置，再经由转台133、143带动对中母接头134、144正向旋转至上述固紧位置(即锁止位置)，以实现各集装器121与蓄能系统的气密性连接，以及各集装器121与喷射系统的液密性连接。

请进一步参考图7，图7示出了根据本发明的一些实施例提供的消防飞机的控制方法的流程示意图。

如图7所示，在消防飞机完成地面补给并起飞升空之后，响应于航电系统反馈的航行状态信息指示消防飞机进入平稳巡航阶段，控制系统可以判定灭火装置当前处于灭火准备阶段。此时，控制系统可以经由消防飞机的通信系统，从森林消防指挥系统获取火灾现场位置、火势强度、灭火航迹等灭火任务信息，并从气象中心获取当前风速、当前风向等气象数据，从而根据获取的火灾现场位置、火势强度、灭火航迹及气象数据，确定灭火所需的灭火剂喷射压力。再之后，控制系统可以向压缩机111及节流阀1121发送控制指令，以控制压缩机111经由节流阀1121将集装器121加压至所需的压力。

之后，响应于航电系统反馈的航行状态信息指示消防飞机到达任务空域，控制系统可以判定灭火装置当前处于灭火剂喷射阶段。此时，控制系统可以根据火场位置、火势大小、火势蔓延速度、飞机位置、飞机状态和/或环境数据，实时确定伺服阀1215的开度以及云台的俯仰角度及回转角度，并根据伺服阀1215的开度、俯仰角度及回转角度，实时控制喷枪156的喷射压力及喷射方向，从而确保喷枪156能够将灭火剂精准地喷射至目标区域。

具体来说，在灭火剂的喷射控制中，控制系统可以实时监测消防飞机的实际位置，以及各集装器121中的灭火剂余量。响应于消防飞机的实际位置仍在任务空域，且各集装器121中皆有灭火剂的监测结果，控制系统可以判定所有喷枪156均可用，并直接根据消防飞机与着火点的实际相对位置及实际相对姿态(即实际位姿)，确定接下来的飞行方向、飞行速度、飞行高度等飞行指令，从而控制消防飞机与着火点时刻保持最高效的灭火位姿。

进一步地，响应于消防飞机的实际位置仍在任务空域，但部分集装器121中的灭火剂已经耗尽的监测结果，控制系统可以对应地调整灭火回路以隔离这些空的集装器121，并确定剩余的可用喷枪156。之后，控制系统可以根据剩余的可用喷枪156的安装位置确定消防飞机与着火点的期望相对位置及期望相对姿态(即期望位姿)，并根据该期望位姿与上述实际位姿的差异来确定接下来的飞行方向、飞行速度、飞行高度等飞行指令，从而继续控制消防飞机与着火点时刻保持最高效的灭火位姿。

更进一步地，控制系统还可以结合当前风速、当前风向等气象数据来确定消防飞机与着火点的期望位姿，并根据确定的期望位姿来确定节流阀1121的开度以及喷枪156的喷射角度，从而确保喷枪156能够将灭火剂更精准、更高效地喷射至目标区域。

此外，当伺服阀1215接通后，集装器121与气体管道112内的压力会有所损失。在一些实施例中，为了确保灭火剂喷射压力的稳定，控制系统可以优选地根据剂量传感器和气体压力传感器的反馈，实时计算压缩机111的控制指令，动态控制其持续为集装器121提供气源动力。

更进一步地，因飞机飞行姿态的变化，各集装器121中灭火剂消耗速度不尽相同。在一些实施例中，控制系统可以优选地根据述剂量传感器的反馈，实时监测各集装器121中剩余灭火剂的剂量，并动态地提供相应的控制指令。

具体来说，在一些实施例中，响应于剂量传感器的反馈指示部分集装器121的剩余剂量低于预设的剂量阈值(例如：接近于0)，控制系统可以及时向飞行员发出对应集装器121中的灭火剂已经耗尽的第一告警信息，并关闭这些集装器121对应的节流阀1121及伺服阀1215，以将其隔离到整个灭火剂喷射回路之外，从而提升灭火装置的系统可靠性和安全性。

如图7所示，在一些实施例中，响应于剂量传感器的反馈指示所有集装器的剩余剂量均低于预设的剂量阈值(例如：全部接近于0)，控制系统可以及时向飞行员发出所有集装器121中的灭火剂均已耗尽的第二告警信息，并提醒飞行员脱离任务航线并飞离任务空域，以进行灭火剂补给。此外，控制系统还可以自动关闭压缩机111，并待压缩机111完全停转且各集装器121内的气体压力均与环境气压相同后，再关闭各集装器121对应的节流阀1121及伺服阀1215，以提升灭火装置的系统可靠性和安全性。

在一些实施例中，响应于飞行员、地面控制端或飞机自动控制端提供的终止喷射指令，或者指示消防飞机已经飞离任务空域的航行状态信息，控制系统可以自动关闭压缩机111及各集装器121对应的节流阀1121及伺服阀1215，以避免对灭火剂的浪费以及对环境的污染，并提升灭火装置的系统可靠性和安全性。

再之后，响应于航电系统反馈的航行状态信息指示消防飞机离开任务空域，控制系统可以判定灭火装置当前处于返场卸压阶段。此时，整个灭火装置可能出现所有集装器121全部消耗完毕、部分集装器121有剩余灭火剂，以及所有集装器121均有剩余灭火剂的三种情况。控制系统可以根据各集装器121的剂量传感器提供的反馈，对这三种情况进行识别。

在一些实施例中，响应于所有集装器121全部消耗完毕的识别结果，控制系统可以判定各集装器121、气体管道112和液体管道151内的压力均与飞机舱10内外的环境压力相同，此时无需进行卸压。

在一些实施例中，响应于部分集装器121有剩余灭火剂的识别结果，控制系统可以判定各集装器121、气体管道112和液体管道151内的压力不尽相同，且与飞机舱10内外的环境压力存在差异。此时，若不进行预先卸压，将存在安全隐患，且不利于管道连通器13、14的自动断开。因此，控制系统可以首先向空置集装器121对应的伺服阀1215发出指令，开启伺服阀1215，以将该集装器121连通到飞机舱10外的大气环境。同时，控制系统还可以向节流阀1121发出指令，开启所有节流阀1121，以通过空置集装器121、液体管道151和喷射系统将所有集装器121与外界大气环境连通，从而实现有剩余灭火剂的集装器121和气体管道112的卸压。

在一些实施例中，响应于所有集装器121均有剩余灭火剂的识别结果，控制系统可以判定所有集装器121和气体管道112内的压力相同，但与飞机舱10内外的环境压力不同。此时，若不进行预先卸压，也将存在安全隐患，且不利于管道连通器13、14的自动断开。因此，控制系统可以根据各剂量传感器的反馈，首先向压缩机111发出指令，开启其旁通阀以将气体管道112连通到飞机舱10内外的大气环境。其次，控制系统还可以向节流阀1121发出指令，开启节流阀1121以将所有集装器都连通到飞机舱10内外的大气环境，从而实现所有集装器121和气体管道112的卸压。

综上，通过执行上述步骤，该消防飞机的控制方法不仅能够实现基于灭火剂喷射方向与喷射速度的自适应实时调节，从而提高灭火过程的抗干扰能力和灭火剂的投放精度，还能自动完成各可拆卸的集装器121与蓄能系统及喷射系统的自动连接、自动卸压及自动断开操作，从而进一步提升消防飞机的补给效率、系统安全性及系统可靠性。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

尽管上述的实施例所述的控制系统可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该控制系统也可以单独在软件或硬件中加以实施。对于硬件实施而言，该控制系统可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，该控制系统可通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (12)

1.一种消防飞机的灭火装置，其特征在于，包括：

蓄能系统，用于提供高压气体，以作为喷射灭火剂的动力源；

灭火剂存储系统，可拆卸地安装有至少一个集装器，用于存储所述灭火剂；

喷射系统，用于向所述消防飞机的机舱外喷射所述灭火剂；

至少一个气体管道连通器，其第一端连接所述蓄能系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器；以及

至少一个液体管道连通器，其第一端连接所述喷射系统，而其第二端可拆卸地连接所述至少一个集装器。

2.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述气体管道连通器支持包括上下平动、左右滚转、前后俯仰和/或平面旋转的多自由度调节，和/或

所述液体管道连通器支持包括上下平动、左右滚转、前后俯仰和/或平面旋转的多自由度调节。

3.如权利要求2所述的灭火装置，其特征在于，所述气体管道连通器包括第一升降对中机构、第一软管、第一转台和第一对中公/母接头，其中，所述第一升降对中机构的第一端连接所述蓄能系统，而其第二端连接所述第一转台，用于驱动所述第一转台实现包括上下平动、左右滚转和前后俯仰的多自由度调节，

所述第一转台的第一端连接所述第一升降对中机构，而其第二端连接所述第一对中公/母接头，通过自身第一端与第二端之间的旋转，配合所述第一升降对中机构实现所述第一对中公/母接头的多自由度调节，

所述第一对中公/母接头可拆卸地连接所述至少一个集装器，

所述第一软管的第一端穿过所述第一升降对中机构连接所述蓄能系统，而其第二端穿过所述第一升降对中机构连接所述第一对中公/母接头，以连通所述蓄能系统及所述至少一个集装器。

4.如权利要求2所述的灭火装置，其特征在于，所述液体管道连通器包括第二升降对中机构、第二软管、第二转台和第二对中公/母接头，其中，所述第二升降对中机构的第一端连接所述喷射系统，而其第二端连接所述第二转台，用于驱动所述第二转台实现包括上下平动、左右滚转和前后俯仰的多自由度调节，

所述第二转台的第一端连接所述第二升降对中机构，而其第二端连接所述第二对中公/母接头，通过自身第一端与第二端之间的旋转，配合所述第二升降对中机构实现所述第二对中公/母接头的多自由度调节，

所述第二对中公/母接头可拆卸地连接所述至少一个集装器，

所述第二软管的第一端穿过所述第二升降对中机构连接所述喷射系统，而其第二端穿过所述第二升降对中机构连接所述第二对中公/母接头，以连通所述至少一个集装器及所述喷射系统。

5.如权利要求3或4所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火剂存储系统还包括第一安装组件及第二安装组件，所述集装器包括进气/进水口及出水口，其中，所述第一安装组件包括第一对中母/公接头，所述集装器的进气/进水口经由所述第一对中母/公接头连接所述气体管道连通器的第一对中公/母接头，

所述第二安装组件包括第二对中母/公接头，所述集装器的出水口经由所述第二对中母/公接头连接所述液体管道连通器的第二对中公/母接头。

6.如权利要求5所述的灭火装置，其特征在于，所述进气/进水口配置有节流阀，所述出水口配置有伺服阀，其中，所述节流阀配置于所述蓄能系统的出气口，所述伺服阀配置于所述第二安装组件。

7.如权利要求5所述的灭火装置，其特征在于，所述集装器的底部向所述出水口凹陷。

8.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述集装器的内部设有多块沿不同方向延伸的隔板，各所述隔板上分别设有至少一个贯通孔。

9.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火剂存储系统可拆卸地安装有多个所述集装器，各所述集装器之间分别设有至少一个缓冲软垫。

10.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述喷射系统包括云台、软管及喷枪，其中，所述喷枪安装于所述云台，并经由所述软管连接所述至少一个液体管道连通器，所述云台用于驱动所述喷枪实现包括前后俯仰及平面旋转的多自由度调节。

11.如权利要求10所述的灭火装置，其特征在于，所述云台包括俯仰轴和第三转台，所述喷枪经由所述俯仰轴安装于所述第三转台，所述云台经由所述俯仰轴驱动所述喷枪实现前后俯仰调节，并经由所述第三转台驱动所述喷枪实现平面旋转调节，所述俯仰轴与所述第三转台的旋转轴呈空间正交。

12.一种消防飞机，其特征在于，所述消防飞机上配置有如权利要求1～11中任一项所述的灭火装置。

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