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摘要：本文提出了一种非爆炸型细水雾森林灭火航弹，该航弹采用气动分散设计，安全性好、灭火效能高。试验得出：弹体内部压强为3MPa时，压力开关开启压强应为0.8MPa，此时灭火效能最高，单发灭火航弹的有效面积约为24.6m2。
关键词：森林灭火弹；细水雾；压强；气动分散
森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。传统灭火弹多为爆炸分散式弹药，主要依靠爆炸产生的冲击波抛洒灭火剂，容易把火源带到其它区域形成新的火点，爆炸产生的破片也可能对人员造成误伤，存在安全隐患。针对以上情况，本文设计了一种新型森林灭火航弹，高空投放到达指定区域后喷洒出灭火剂进行灭火。该新型灭火航弹采用气动分散设计，弹体着地后利用惯性机构激活弹上气体发生器，结构简单，安全性高，同时通过中高压细水雾喷头对灭火剂进行雾化，有效提高了灭火效能。
一、灭火航弹的设计
1.结构设计
森林灭火航弹由弹体、气体发生器、灭火剂、导液管、雾化喷头、尾翼组成，具体结构如下图所示。
弹体与尾翼采用螺纹连接，弹体内部装有气体发生器和灭火剂，气体发生器通过螺纹固定在弹体内腔头部。细水雾喷头通过螺纹固定在弹尾基座上，细水雾喷头由压力开关和喷嘴组成，压力开关置于细水雾喷头组件内腔，导液管通过螺纹的方式与压力开关连接。气体发生器的导气管开口端在弹体尾部，以保证在尾部形成对灭火剂的压力，导液管开口在弹体头部，以便导液管吸取灭火剂。
2.气体发生器设计
气体发生器由壳体、惯性机构、烟火药剂、压力膜组件及导气管组成，如图2所示。其输出端对应烟火药底端面，烟火药上端面对应压力膜组件。压力膜组件由压力薄膜铜片和过滤网组成，内置于气体发生器壳体上端，导气管通过螺纹与气体发生器壳体连接。如图3。
惯性机构内置惯性击针及发火体，当惯性过载大于1000g时，击针撞击发火体发火。压力膜在腔体内压强达到3MPa时打开，以保证能够形成细水雾。烟火药剂是一种缓慢燃烧型大气量的烟火药，可根据配方调整气体产生速率。本文设计的灭火航弹可装填50L灭火剂，中心出气口孔径为ø20mm，当细水雾喷射时间为45s时的最佳配方组成为：LLM-10530%、硝酸铵39%、相对稳定剂10%，氧化铜17%，可溶性氟橡胶粘贴剂4%。
3.细水雾喷头的选用
细水雾喷头选用2～3MPa的XWT型中高压细水雾喷头，压力开关选用0.8MPa常开式机械压力开关。该喷头水雾均匀性好，流阻损失少，具有更高的初始动能与更好的弥漫性，更适用于大空间场所的火灾扑救。
4.工作原理
灭火航弹空投着地瞬间，惯性过载激活气体发生器惯性机构，烟火药剂在燃烧室内形成高压气体。当燃烧室内压强达到3MPa时打开气体发生器压力膜组件，高压气体进入弹体内部，当弹体内压强达到压力开关开启压强时，灭火剂经内部吸水管进入高压细水雾喷头，通过喷嘴将灭火剂雾化成直径不大于100um的细水雾喷撒出去，雾化后的细水雾在火场空间悬浮、吸附、混合，实现对火灾的有效扑灭。
二、灭火航弹试验研究
试验系统主要由空压机、模拟航弹与观测系统三部分组成。空压机用来模拟气体发生器，为弹体内部提供压缩空气。模拟航弹主要由弹体、细水雾喷头与压力表组成，细水雾喷头
位于弹体顶端，压力表用来测试弹体内部压强。观测系统主要由高速摄像机与计算机组成，用于记录水雾生成及灭火过程。
为了提高灭火效能，需要对细水雾喷头的开启压强进行优化。本文设计了一组试验，试验选定了四种不同压强的压力开关，分别为0.3MPa压力开关，0.8MPa压力开关，1.6MPa压力开关和3.0MPa压力开关。空气压缩机提供初始壓强为3MPa。
试验表明，采用0.8MPa压力开关时，细水雾喷头喷洒效果最为理想。试验表明在3MPa气压下，选用XWT型中高压细水雾喷头，单发灭火航弹的有效半径为2.8m，有效面积可达24.6m2。
三、结语
1.设计了一种新型森林灭火航弹，采用气动分散设计，是一款安全型灭火弹药。
2.采用高压细水雾喷头设计，增加了灭火剂的利用率，提高了灭火效能。
3.设计了一种气体发生器，无需电子激活，提高了长贮型与可靠性。
4.进行了试验研究，优化了工作压强，并得到了单发灭火航弹的有效灭火面积。
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