民用航空擔架的研究及發(fā)展探討

李風(fēng)杰 甘銀銀

（1.湖北航宇嘉泰飛機設(shè)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(zāi)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(yīng)急運送提出了更高的要求。特別是災(zāi)害的突發(fā)性和高危傳染病的病情復(fù)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(shè)備的技術(shù)落后或數(shù)量缺乏，而無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1 空中應(yīng)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(fù)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(zāi)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(shè)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(zāi)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(zāi)害應(yīng)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(shè)備并不是獨立設(shè)計的，而是隨著專門設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)備，用于固定擔架、標準擔架、折疊式或可拆卸式座椅，機載設(shè)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(shè)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(zāi)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(shè)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(zāi)難事件的教訓(xùn)，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(shè)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(yīng)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(xué)研究所研制的航空擔架。

4 航空擔架的設(shè)計要求

在世界范圍內(nèi)，各國航空擔架的設(shè)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(yīng)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(shè)計應(yīng)兼顧裝機適應(yīng)性和護理操作人機工程學(xué)的要求，在設(shè)計允許條件內(nèi)力求動力學(xué)性能優(yōu)良。一般從以下幾個方面確定設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)致人員二次損傷的結(jié)構(gòu)破壞，所以載人設(shè)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(shè)計指標進行獨立定義之前，在強度、結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(zāi)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(yīng)該被設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)該可以兼容多種機型，對安裝環(huán)境的適應(yīng)性有充分的設(shè)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(yīng)急輸送傷病員是一項不可預(yù)知的任務(wù)，在災(zāi)害發(fā)生之前無法提前預(yù)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(yīng)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(shè)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(shè)計航空擔架時還應(yīng)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(shè)備在設(shè)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(shè)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(xué)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(yīng)急救援領(lǐng)域尤其是機載救援設(shè)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(shè)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(yīng)急救援飛機上。