民用航空担架的研究及发展探讨

李风杰 甘银银

（1.湖北航宇嘉泰飞机设备有限公司，襄阳 441046；2. 襄阳国网合成绝缘子有限责任公司，襄阳 441057）

近年来，世界各地频繁发生各种地质灾害和病毒扩散事件，从2008年我国汶川大地震到2015年的埃博拉病毒、中东呼吸综合症扩散，对伤病员的应急运送提出了更高的要求。特别是灾害的突发性和高危传染病的病情复杂性，对伤病员的及时医疗转移需求变得频繁而迫切，最快捷的空中输送方式却往往由于机载设备的技术落后或数量缺乏，而无法发挥其应有的作用。

1 空中应急输送伤员流程

如图1所示，利用飞机输送伤员可以实现远距离、高速度转移，大大缩短后送时间，提高后送效率，是实现伤员能否存活及更好地恢复的重要手段之一。从实践来看，利用飞机实施伤病员输送的时机：一是大型灾难发生后，产生大量的伤病员，当地的医疗容量、条件和设施饱和，必须向全国的其他医院疏散，也因此要求飞机能够大量快速地输送伤病员至其他城市的大型医院；二是小范围的突发事件，例如国际救援、森林火灾等，伤病员数量不多但伤情较重，必须使用飞机实施伤员运送，要求飞机航程远、机上的医疗护理条件好，能够快速改装，安全有效地将伤病员运送至专门的医院。在突发灾害应急救援过程中，空中输送解决了长距离、短时间的伤病人员转移，同时中途可以提供不间断的医疗护理操作。

2 国外航空担架发展

虽然飞机输送伤病员始于1910年的美国，但直到第二次世界大战时，用飞机输送伤员的观念才被广泛接受。最初输送伤病员的机载设备并不是独立设计的，而是随着专门设计制造的用于运送伤员的飞机一起生产的，如图2所示。随着战争的发展，战场对专门输送伤病员的飞机的需求越来越大，从效率的角度出发，也希望利用现有的民航客机进行改装来实现。于是，开始出现独立的输送伤病员的机载设备——航空担架。

2.1 欧美

欧美发达国家用于输送伤病员的机载设备经历了由笨重、粗糙向轻巧、精细的方向演变的过程。起初，随着专用医疗飞机而安装的航空担架并未考虑到拆卸的便利性，更多是从结构强度方面考虑人员的安全性，所以，当时的航空担架与机舱本身的关联性、一体性很强，不适用于多种机型，如图3所示。

随着各国民用航空医疗后送机构的成立，从20世纪80年代开始，欧美国家开始注重将输送伤病员的机载设备向轻量化、多用途、快拆卸的方向发展。如今，已经有多款成熟产品占领大部分市场，如图4所示。

2.2 俄罗斯

俄罗斯的伤病员航空运输人数相对于其整体应急医疗转运量占比较小，但俄罗斯非常注重航空运输方式的发展，对民航客机和货机都有面对应急运输伤病员的改装要求，且机制健全。在战时或集中运输时，机上必须配备专业设备，用于固定担架、标准担架、折叠式或可拆卸式座椅，机载设备安装对象更是包含了客机、货机和直升机等众多机型。

3 国内航空担架发展

3.1 起步

由于我国航空业发展较国外滞后，在飞机输送伤病员机载设备方面起步较晚。第一次运用飞机大规模输送伤员发生在2008年的汶川地震之后。在这次抗震救灾进行伤员紧急输送过程中，国内5家航空公司共改装飞机10架，这是我国第一次大规模地将民航客机改装为运送伤员的飞机，各种改装要求和标准，以及使用的器材都是从头开始摸索。固定伤员的担架都是地面上使用的常规金属担架，有些甚至是用木板制作的简易担架床，其他设备、器材也都很简陋，如图5、图6所示。

3.2 发展

经过2006年大兴安岭大火紧急空运转移34名烧伤武警部队官兵，以及2008年汶川地震后伤员输送等灾难事件的教训，我国已经深刻认识到发展标准航空担架的重要性，开始对输送伤病员的飞机设备改装工作进行系统研究和论证。这不仅要求涉及公共交通类科研机构立项研讨，同时，从相关法规角度对民用航空运输承运人做出了相应要求，国家从军、民两方面开始实施航空担架的标准化制定、战略化储备、机制化救援等相关工作。图7为中国电子科技集团有限公司研制的航空担架，图8为空军航空医学研究所研制的航空担架。

4 航空担架的设计要求

在世界范围内，各国航空担架的设计目的基本都是用于快速输送符合空运后送指征要求的伤病员，并能在途中实施常规护理和应急处置。同时，还需要考虑使用环境的不同，例如，安装机型是直升机还是常规民航飞机，使用地域的海拔高度，改装效率等因素。民航客机上能够提供的安装空间和安装接口限制较多，输送过程中，医护人员的护理操作有限，航空担架的设计应兼顾装机适应性和护理操作人机工程学的要求，在设计允许条件内力求动力学性能优良。一般从以下几个方面确定设计标准。

4.1 安全性

飞机属于技术密集型运载工具，有严格的法规要求。为了保证飞行的安全，飞机上的所有机载设备都必须满足飞机适航性的相关法规要求。

4.1.1 结构强度

CCAR-25 《运输类飞机适航标准》中第25.561条“关于载人装置强度的适航性要求”，要求承受向前9.0g、向下6.0g、向上3.0g、侧向3.0g、向后1.5g的静载荷力结构不受永久变形。在整个CCAR-25规章中只有25.625条和25.785条提到对飞机中卧铺的安全载荷设计要求。GJB67.3A—2008《军用飞机结构强度规范第3部 其他载荷的相关强度要求》中规定，机载设备需承受2.0g的加速度巡航过载。在这些过载作用下，不允许发生导致人员二次损伤的结构破坏，所以载人设备必须要与飞机固定部位进行可靠的连接。

在中国民用航空规章未对航空担架的设计指标进行独立定义之前，在强度、结构设计等方面只能在座椅的指标要求基础上，结合对卧铺的指标要求来执行。即使参考座椅的载荷指标也会因装机对象不同而有所区别，见表1。

表1 极限载荷系数

为了满足以上静载荷要求，一般会在产品正式批产前进行验证试验，而国内能够进行此类试验的单位仅有中航工业航宇救生装备有限公司等少数几家，如图9所示。

4.1.2 适航性

为了保证机载设备在飞机飞行时的安全，中国民用航空管理局对所有机载设备的生产过程和安全性验证都有明确规定，称之为适航性。

具体到航空担架这一产品上，主要体现在以下几个方面：

（1）生产企业必须取得民航局颁发的对应种类产品的生产许可证；

（2）航空担架上所用非金属材料的阻燃性必须满足CCAR-25《运输类飞机适航标准》中25.853条的要求；

（3）航空担架的结构强度验证试验必须在民航局认可的试验机构进行，如果产品单独申请改装设计批准书MDA，则还需要局方代表现场目击试验过程。

4.2 便利性

由于大规模航空输送伤病员都是在突发灾害的情况下使用，时间紧迫，所以对改装飞机的整个准备过程要求快速、稳定。鉴于此，必须考虑担架的便利性，航空担架应该被设计成为具有模块化、可拆卸的结构特性。在需要使用时，可以快速安装组合在飞机上，不需要特种设备、专用工具、特殊人员即可实现可靠连接。在使用结束后，也可实现方便快速拆卸，储存简单，转运方便。例如，湖北航宇嘉泰飞机设备有限公司生产的某型航空担架即可实现2人在10min内完成安装，如图10所示。

4.3 兼容性

一款先进的担架应该可以兼容多种机型，对安装环境的适应性有充分的设计考虑。据目前最新数据显示（截至2016年12月），我国现有各型CCAR-121部运行的民航飞机2964架，其机型分类如表2所示。

应急输送伤病员是一项不可预知的任务，在灾害发生之前无法提前预知到事发地点，因此适配机型必须具有保有量大、分布广泛、可选择性多等特点。考虑到飞机的运营数量、使用频繁程度、覆盖范围等因素，航空担架应至少兼容波音、空客及国产新舟60飞机。不同国家生产的飞机使用标准不同，在设计航空担架与飞机的连接及安装过程时，必须考虑到接口的通用性。例如：波音、空客机型的地轨间距多为503mm或527mm，而国产新舟飞机的地轨间距为805mm。同时不少现役宽体机客舱是双通道布局，在设计航空担架时还应该考虑到伤病员是单侧上下还是双侧上下的问题。

表2 目前国内各民航飞机机型概览

4.4 轻量化

飞机的油耗与自身的重量有直接的关系，据测算，B747每减轻1kg的重量，则可以节省约132美元，所以轻量化是所有机载设备在设计过程中必须考虑的要素。

航空担架必须在满足特有功能的前提下，自身重量尽可能的小。在通常情况下，由于金属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结构强度随着材料重量的增加而增强。这就要求在航空担架的设计阶段，不仅要从加工工艺上考虑材料的种类，而且要从工程力学上优化零件的形状，以达到在满足载荷强度要求的前提下，零件的体积最小化（通常体积的减少意味着质量的减少）。

5 结束语

近年来，随着国家经济水平的提高、综合国力的提升，我国越来越重视应急救援领域尤其是机载救援设备的发展，并通过科研项目助推航空担架的研制及发展，努力缩小与发达国家的差距，逐渐摸索出一套有关航空担架安全性、便利性、兼容性、轻量化等各方面的设计标准。

目前，国内已经有取得CAAC证书的航空担架上市，同时也在担架的多功能性方面进行了进一步的研究和探索，并取得了一定的成果，如高度调节、储物托盘、输液挂架等功能，图11所示即为某型航空担架上的输液挂架。相信在不久的将来，国产航空担架必将会出现在应急救援飞机上。