民用航空擔架的研究及發(fā)展探討

李風杰 甘銀銀

（1.湖北航宇嘉泰飛機設備有限公司，襄陽 441046；2. 襄陽國網(wǎng)合成絕緣子有限責任公司，襄陽 441057）

近年來，世界各地頻繁發(fā)生各種地質(zhì)災害和病毒擴散事件，從2008年我國汶川大地震到2015年的埃博拉病毒、中東呼吸綜合癥擴散，對傷病員的應急運送提出了更高的要求。特別是災害的突發(fā)性和高危傳染病的病情復雜性，對傷病員的及時醫(yī)療轉(zhuǎn)移需求變得頻繁而迫切，最快捷的空中輸送方式卻往往由于機載設備的技術(shù)落后或數(shù)量缺乏，而無法發(fā)揮其應有的作用。

1 空中應急輸送傷員流程

如圖1所示，利用飛機輸送傷員可以實現(xiàn)遠距離、高速度轉(zhuǎn)移，大大縮短后送時間，提高后送效率，是實現(xiàn)傷員能否存活及更好地恢復的重要手段之一。從實踐來看，利用飛機實施傷病員輸送的時機：一是大型災難發(fā)生后，產(chǎn)生大量的傷病員，當?shù)氐尼t(yī)療容量、條件和設施飽和，必須向全國的其他醫(yī)院疏散，也因此要求飛機能夠大量快速地輸送傷病員至其他城市的大型醫(yī)院；二是小范圍的突發(fā)事件，例如國際救援、森林火災等，傷病員數(shù)量不多但傷情較重，必須使用飛機實施傷員運送，要求飛機航程遠、機上的醫(yī)療護理條件好，能夠快速改裝，安全有效地將傷病員運送至專門的醫(yī)院。在突發(fā)災害應急救援過程中，空中輸送解決了長距離、短時間的傷病人員轉(zhuǎn)移，同時中途可以提供不間斷的醫(yī)療護理操作。

2 國外航空擔架發(fā)展

雖然飛機輸送傷病員始于1910年的美國，但直到第二次世界大戰(zhàn)時，用飛機輸送傷員的觀念才被廣泛接受。最初輸送傷病員的機載設備并不是獨立設計的，而是隨著專門設計制造的用于運送傷員的飛機一起生產(chǎn)的，如圖2所示。隨著戰(zhàn)爭的發(fā)展，戰(zhàn)場對專門輸送傷病員的飛機的需求越來越大，從效率的角度出發(fā)，也希望利用現(xiàn)有的民航客機進行改裝來實現(xiàn)。于是，開始出現(xiàn)獨立的輸送傷病員的機載設備——航空擔架。

2.1 歐美

歐美發(fā)達國家用于輸送傷病員的機載設備經(jīng)歷了由笨重、粗糙向輕巧、精細的方向演變的過程。起初，隨著專用醫(yī)療飛機而安裝的航空擔架并未考慮到拆卸的便利性，更多是從結(jié)構(gòu)強度方面考慮人員的安全性，所以，當時的航空擔架與機艙本身的關(guān)聯(lián)性、一體性很強，不適用于多種機型，如圖3所示。

隨著各國民用航空醫(yī)療后送機構(gòu)的成立，從20世紀80年代開始，歐美國家開始注重將輸送傷病員的機載設備向輕量化、多用途、快拆卸的方向發(fā)展。如今，已經(jīng)有多款成熟產(chǎn)品占領(lǐng)大部分市場，如圖4所示。

2.2 俄羅斯

俄羅斯的傷病員航空運輸人數(shù)相對于其整體應急醫(yī)療轉(zhuǎn)運量占比較小，但俄羅斯非常注重航空運輸方式的發(fā)展，對民航客機和貨機都有面對應急運輸傷病員的改裝要求，且機制健全。在戰(zhàn)時或集中運輸時，機上必須配備專業(yè)設備，用于固定擔架、標準擔架、折疊式或可拆卸式座椅，機載設備安裝對象更是包含了客機、貨機和直升機等眾多機型。

3 國內(nèi)航空擔架發(fā)展

3.1 起步

由于我國航空業(yè)發(fā)展較國外滯后，在飛機輸送傷病員機載設備方面起步較晚。第一次運用飛機大規(guī)模輸送傷員發(fā)生在2008年的汶川地震之后。在這次抗震救災進行傷員緊急輸送過程中，國內(nèi)5家航空公司共改裝飛機10架，這是我國第一次大規(guī)模地將民航客機改裝為運送傷員的飛機，各種改裝要求和標準，以及使用的器材都是從頭開始摸索。固定傷員的擔架都是地面上使用的常規(guī)金屬擔架，有些甚至是用木板制作的簡易擔架床，其他設備、器材也都很簡陋，如圖5、圖6所示。

3.2 發(fā)展

經(jīng)過2006年大興安嶺大火緊急空運轉(zhuǎn)移34名燒傷武警部隊官兵，以及2008年汶川地震后傷員輸送等災難事件的教訓，我國已經(jīng)深刻認識到發(fā)展標準航空擔架的重要性，開始對輸送傷病員的飛機設備改裝工作進行系統(tǒng)研究和論證。這不僅要求涉及公共交通類科研機構(gòu)立項研討，同時，從相關(guān)法規(guī)角度對民用航空運輸承運人做出了相應要求，國家從軍、民兩方面開始實施航空擔架的標準化制定、戰(zhàn)略化儲備、機制化救援等相關(guān)工作。圖7為中國電子科技集團有限公司研制的航空擔架，圖8為空軍航空醫(yī)學研究所研制的航空擔架。

4 航空擔架的設計要求

在世界范圍內(nèi)，各國航空擔架的設計目的基本都是用于快速輸送符合空運后送指征要求的傷病員，并能在途中實施常規(guī)護理和應急處置。同時，還需要考慮使用環(huán)境的不同，例如，安裝機型是直升機還是常規(guī)民航飛機，使用地域的海拔高度，改裝效率等因素。民航客機上能夠提供的安裝空間和安裝接口限制較多，輸送過程中，醫(yī)護人員的護理操作有限，航空擔架的設計應兼顧裝機適應性和護理操作人機工程學的要求，在設計允許條件內(nèi)力求動力學性能優(yōu)良。一般從以下幾個方面確定設計標準。

4.1 安全性

飛機屬于技術(shù)密集型運載工具，有嚴格的法規(guī)要求。為了保證飛行的安全，飛機上的所有機載設備都必須滿足飛機適航性的相關(guān)法規(guī)要求。

4.1.1 結(jié)構(gòu)強度

CCAR-25 《運輸類飛機適航標準》中第25.561條“關(guān)于載人裝置強度的適航性要求”，要求承受向前9.0g、向下6.0g、向上3.0g、側(cè)向3.0g、向后1.5g的靜載荷力結(jié)構(gòu)不受永久變形。在整個CCAR-25規(guī)章中只有25.625條和25.785條提到對飛機中臥鋪的安全載荷設計要求。GJB67.3A—2008《軍用飛機結(jié)構(gòu)強度規(guī)范第3部 其他載荷的相關(guān)強度要求》中規(guī)定，機載設備需承受2.0g的加速度巡航過載。在這些過載作用下，不允許發(fā)生導致人員二次損傷的結(jié)構(gòu)破壞，所以載人設備必須要與飛機固定部位進行可靠的連接。

在中國民用航空規(guī)章未對航空擔架的設計指標進行獨立定義之前，在強度、結(jié)構(gòu)設計等方面只能在座椅的指標要求基礎(chǔ)上，結(jié)合對臥鋪的指標要求來執(zhí)行。即使參考座椅的載荷指標也會因裝機對象不同而有所區(qū)別，見表1。

表1 極限載荷系數(shù)

為了滿足以上靜載荷要求，一般會在產(chǎn)品正式批產(chǎn)前進行驗證試驗，而國內(nèi)能夠進行此類試驗的單位僅有中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司等少數(shù)幾家，如圖9所示。

4.1.2 適航性

為了保證機載設備在飛機飛行時的安全，中國民用航空管理局對所有機載設備的生產(chǎn)過程和安全性驗證都有明確規(guī)定，稱之為適航性。

具體到航空擔架這一產(chǎn)品上，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）生產(chǎn)企業(yè)必須取得民航局頒發(fā)的對應種類產(chǎn)品的生產(chǎn)許可證；

（2）航空擔架上所用非金屬材料的阻燃性必須滿足CCAR-25《運輸類飛機適航標準》中25.853條的要求；

（3）航空擔架的結(jié)構(gòu)強度驗證試驗必須在民航局認可的試驗機構(gòu)進行，如果產(chǎn)品單獨申請改裝設計批準書MDA，則還需要局方代表現(xiàn)場目擊試驗過程。

4.2 便利性

由于大規(guī)模航空輸送傷病員都是在突發(fā)災害的情況下使用，時間緊迫，所以對改裝飛機的整個準備過程要求快速、穩(wěn)定。鑒于此，必須考慮擔架的便利性，航空擔架應該被設計成為具有模塊化、可拆卸的結(jié)構(gòu)特性。在需要使用時，可以快速安裝組合在飛機上，不需要特種設備、專用工具、特殊人員即可實現(xiàn)可靠連接。在使用結(jié)束后，也可實現(xiàn)方便快速拆卸，儲存簡單，轉(zhuǎn)運方便。例如，湖北航宇嘉泰飛機設備有限公司生產(chǎn)的某型航空擔架即可實現(xiàn)2人在10min內(nèi)完成安裝，如圖10所示。

4.3 兼容性

一款先進的擔架應該可以兼容多種機型，對安裝環(huán)境的適應性有充分的設計考慮。據(jù)目前最新數(shù)據(jù)顯示（截至2016年12月），我國現(xiàn)有各型CCAR-121部運行的民航飛機2964架，其機型分類如表2所示。

應急輸送傷病員是一項不可預知的任務，在災害發(fā)生之前無法提前預知到事發(fā)地點，因此適配機型必須具有保有量大、分布廣泛、可選擇性多等特點。考慮到飛機的運營數(shù)量、使用頻繁程度、覆蓋范圍等因素，航空擔架應至少兼容波音、空客及國產(chǎn)新舟60飛機。不同國家生產(chǎn)的飛機使用標準不同，在設計航空擔架與飛機的連接及安裝過程時，必須考慮到接口的通用性。例如：波音、空客機型的地軌間距多為503mm或527mm，而國產(chǎn)新舟飛機的地軌間距為805mm。同時不少現(xiàn)役寬體機客艙是雙通道布局，在設計航空擔架時還應該考慮到傷病員是單側(cè)上下還是雙側(cè)上下的問題。

表2 目前國內(nèi)各民航飛機機型概覽

4.4 輕量化

飛機的油耗與自身的重量有直接的關(guān)系，據(jù)測算，B747每減輕1kg的重量，則可以節(jié)省約132美元，所以輕量化是所有機載設備在設計過程中必須考慮的要素。

航空擔架必須在滿足特有功能的前提下，自身重量盡可能的小。在通常情況下，由于金屬材料的物理特性不同，不同材料做成的相同外形零件往往其結(jié)構(gòu)強度隨著材料重量的增加而增強。這就要求在航空擔架的設計階段，不僅要從加工工藝上考慮材料的種類，而且要從工程力學上優(yōu)化零件的形狀，以達到在滿足載荷強度要求的前提下，零件的體積最小化（通常體積的減少意味著質(zhì)量的減少）。

5 結(jié)束語

近年來，隨著國家經(jīng)濟水平的提高、綜合國力的提升，我國越來越重視應急救援領(lǐng)域尤其是機載救援設備的發(fā)展，并通過科研項目助推航空擔架的研制及發(fā)展，努力縮小與發(fā)達國家的差距，逐漸摸索出一套有關(guān)航空擔架安全性、便利性、兼容性、輕量化等各方面的設計標準。

目前，國內(nèi)已經(jīng)有取得CAAC證書的航空擔架上市，同時也在擔架的多功能性方面進行了進一步的研究和探索，并取得了一定的成果，如高度調(diào)節(jié)、儲物托盤、輸液掛架等功能，圖11所示即為某型航空擔架上的輸液掛架。相信在不久的將來，國產(chǎn)航空擔架必將會出現(xiàn)在應急救援飛機上。