某轻型直升机应急医疗设备改装试验和试飞适航验证方法研究

■ 俞东锋 李江剑 管华盛/昌河飞机工业（集团）有限责任公司

0 引言

随着我国城市化进程的加快和城市人口的逐年增加，应急医疗和救护服务需求日益增长。直升机因其灵活机动、可到达性良好、对起降场地要求不高等特性，加装应急医疗服务系统后可以接近或直达救援现场，快速完成城市内的救援运送任务，日渐成为城市应急医疗服务系统的重要组成部分。据统计，直升机医疗救援每年的需求缺口近3万飞行小时[1]。各大通航公司都将应急医疗服务系统作为直升机的必备构型，但单独购买医疗救护直升机的效费比较低，因而直升机改装医疗设备成为了首选。

改装工作除了工程设计和制造外，更重要的是安全性、功能性评估和验证。虽然管理机构对通航改装和作业政策的要求逐渐放宽，但基础的安全必须保证。由于国内同类型改装取证案例较少，但需求极大，为了控制成本，通航公司往往采用设计小改的形式进行改装和报备。为避免安全风险，在有限的条件下，必须开展有效而精简的试验和试飞。

1 基础验证要求制定

改装的试验设计来源除基础分析之外，主要根据民航局发布的一系列规范，如AC-21-AA-2014-36《航空产品设计更改审定基础的确定方法》、CCAR-27《正常类旋翼航空器适航规定》以及相关的咨询通告、审定基础要求等，统筹制定。

1.1 改装设备选取及验证要求分析

直升机在进行医疗改装时，应当合理定位其功能以配备任务需要的设备，一般的改装定位是医疗救护和救援运输。轻型直升机受内部空间和航程等基础条件所限，基本只作为短距离快速空中救援运输平台使用。

在设计医疗构型时，往往采用轻便、紧凑的成品和设备，一是节省空间，二是能够规避使用风险和零部件验证要求。本文介绍的取证项目的改装设备，除支架组件外，均采用成熟产品，具体组成包括担架、氧气装置，以及一些固定在支架组件上配套的医疗设备。布局如图1所示。

医疗设备出于快速加改装的目的，基本都要求自带电源而不使用机上的接口。

取证项目的担架，作为构型中的必须装置，除具有一定的舒适性和稳定性外，必须满足拆装快速、运输方便、限位牢靠、捆扎安全、防错明显的要求，此类功能性的要求通过航空器检查试验就可以验证，这也是试验要求的来源之一。

机载设备安装固定需要满足一定的结构强度，能够承受一定的过载，这些基础性能数据需要通过专业的分析和实验室试验获得，本取证项目担架采用了加拿大某公司的成熟产品，可以完全满足强度和功能要求，减少了验证工作，降低了设计难度，也规避了风险。而氧气装置等也采用同样的设计思路，采用成熟稳定产品。

支架组件作为自行设计产品，采用了与直升机机体相同或类似的原材料，能够规避材料的防火等验证要求，仅通过基础的理论分析就可以说明其强度和一定载荷下的变形足够满足安全的要求。

关于设备的选型制造，一航选用成熟的材料和成品，能够避免高成本、长周期的基础研制和实验室试验，仅通过理论分析和功能性验证试验就可以满足大部分验证要求。这也是通航加改装的设计原则之一。

图1 构型布局

1.2 改装影响分析

在制定应急医疗设备改装的审定基础前，需要进行基础的影响分析，以确认更改的类型。适航管理程序AP-21-15《进口民用航空器重要改装设计合格审定程序》中关于重要改装设计[2]给出了以下定义，可以作为参考。

设计小改：指不会显著影响重量、平衡、结构强度、可靠性、操纵特性、适航特性、动力及噪声特性或排污等的更改。

设计大改：指除设计小改外的更改，包括重大更改、实质性更改和其他大改。

这些更改的影响可以按照AC27 MG6[3]“应急医疗服务（EMS）系统安装、内设布置及设备”以及CCAR-27部[4]的章节进行影响内容选取和评估，如表1所示。

分析以上案例中的改装内容，不涉及升力和动力系统的更改，对全机构型和主承力路径等无更改，不进行外部改装，不更改原有的操纵路径，不使用机上电源，不遮挡和更改机上全静压系统，不更改机上防火设备和防火设计，自身产品满足防火和强度载荷等要求。即改装不影响整机飞行性能、品质以及操纵特性，不影响防火特性，不产生对全机功率输出和需求的影响，不会显著影响整机的结构承载特性和电源电气特性。改装带来的只是空机重量重心变化、机上布局变化（人员路径变化）、驾驶器件拆除（单驾驶）以及可能的因为地板上加装设备带来的振动加剧情况。

经过以上分析可知，大部分符合性验证工作可以通过符合性方法[5]中的MC0符合性声明、MC1说明性文件、MC2分析/计算、MC3安全评估、MC9设备合格性来分析说明。当确认申报为设计小改时，这些条款的验证，通过简单的基础分析和安全说明就可以表明其符合性。

有条件的情况下推荐采用实验室试验和模拟器试验，不过通过MC5地面试验、MC6飞行试验、MC7航空器检查验证则是较为实际和实用的方法，相关的试验和试飞结论也可以作为通航制定作业规范的依据来源。

表1 基于27部的影响内容选取

这里需要说明的是，重量重心分析是所有改装必须进行的。如果出现了任意运行状态下的重心超限情况，则需要在构型改装时增加必要的固定配重以满足安全要求。上述案例项目的重量增加了约100kg，重量和重心在任意救护组合情况下均不会产生超限，并有较大的裕度。

通过分析和评估，最终确定需要进行试验验证的条款如表2所示。

2 任务设计和实施

2.1 机上检查试验（MC7）项目

根据审定基础确认的条款，机上检查试验（MC7）主要对设备加装带来的影响和附加的检查工作进行验证和检查。

1）设备改装的制造符合性检查和安装固定性检查

主要内容是按照改装图纸、改装要求进行设备改装工作的检查，确认一致性和安全性。按照制定的检查清单（后续应加入该构型作业规范）进行安装固定性检查，并确认操作的可实现性和合理性。

2）设备改装的功能性检查

主要内容是根据产品介绍进行功能操作，必要的情况下进行开车检查。担架的拆装和运输检查主要检查担架的快速拆装和限位等可操作性，需要演示人员在担架上的固定和运输，并确认有一定的舒适性和可能的限制。还要进行氧气装置的操作演示以及其他设备的操作和检查。

表2 符合性验证条款

3）设备改装的附加影响检查

主要内容是对拆除驾驶器件后进行的安全防护措施进行检查，对改装后的操纵感受和行程进行检查；对设备加装可能引起的应急通道变化的确认和静态、开车状态下的应急撤离演示。

4）其他检查

主要内容是开车振动测试、设备操作检查以及驾驶员的基础感受检查。

5）实施结论

通过地面的机上检查试验，确认改装医疗设备的检查程序可实现且实用，检查项目完整。医疗设备安装固定良好，功能正常，设备功能在静态和开车时均可实现。改装不产生对应急通道的特别不利影响，不会对仪表显示和驾驶员操纵、驾驶员的视界和操纵负荷产生显著影响，全机振动无明显改变。在试验完成后，通过担架运输演示，表明担架在25°内较为舒适，考虑到“病人”的感受，此项应当作为必要的运行限制。

2.2 飞行试验（MC6）项目

根据审定基础确认的条款和航空器检查结论，进行飞行试验的设计和开展。

1）飞行试验的组成内容

因为不涉及性能和品质的变化，飞行试验采用基础的飞行动作，流程为：起飞→爬升→转弯→平飞加减速→平飞巡航→下滑→着陆。为模拟真实城市应急救援的情况，起飞和着陆均采用悬停方式进行。机上人员构成除了驾驶员，还有“病人”“医护”。

2）飞行试验程序

除必要的检飞外，飞行试验内容如下：

● 直升机开车，地面人员和“医护”模拟“病人”运输和上机；

● 直升机悬停起飞，爬升至预定高度，转弯进入航线；

● 稳定航线进行平飞加减速，平飞速度应达到最大连续状态；

● 速度稳定至巡航速度，“医护”人员操作设备，确认空中进行基础医疗操作的可行性和医疗仪器数据的可读性；

● 直升机减速下滑，稳定悬停至起降点上空，着陆；

● 地面人员和“医护”将“病人”运离直升机。

3）实施结论

飞行试验验证了医疗设备改装和使用对整机的干扰是不显著的，振动的变化在正常飞行状态是较小的和可接受的，对飞行操纵和驾驶员视界、驾驶负荷不产生影响；在稳定平飞状态下，医疗设备的数据可准确读取，基础的氧气更换、使用以及基础救护动作可以实施，担架的上下机可以较简单实现；设备的固定和限位、防错可靠有效。

4）其他说明

航空医疗救护目前已有一定的专业理论和培训体系，程序是明确的，人员是专业的。但根据实际情况，仍旧建议在地面状态完成对伤病员的基础医疗救护操作，如氧气使用、输液、吸痰器固定等，空中应当以监控和调整工作为主。因为直升机有限的操作空间以及空中不稳定的气流、振动情况，在应急情况下仅考虑使用有限的急救措施。

飞行限制也应当根据伤病员具体情况视情而定，例如坡度和速度限制，大坡度带来的是“病人”感受的不舒适和侧向的载荷增大，速度的增加带来的是振动的加剧。应合理考虑并将这些要求都纳入作业规范中加以明确。行归纳总结：

1）加改装工作既要考虑功能和实用性，更要考虑基础的安全性。

2）直升机应急医疗设备改装工作应当遵循适航的基本要求，先进行功能定位和整体评估，确定整体改装方案和改装类型，结合相关设计规范制定审定基础，确认符合性验证条款和基础的验证方法。验证工作应当充分考虑通航公司的能力现状和实际需求，采用有效和精简的方式，获得必要的安全数据和特性。

3）飞行试验必须在地面分析和试验完成、得到一定的合理的评估分析后实施，确保飞行验证程序的合理和安全。

4）重量重心分析是必要的，出于确保操纵裕度和有效载荷及航程的目的，重量重心分析必须涵盖该构型下任意的作业组合形式并通过数据说明，以证明改装的商业价值和安全性。

5）改装和验证完成后，至少应将重量重心分析、改装构型附加检查清单、改装后的试飞限制要求和安全作业指导以文字方式纳入构型运行规范中。

3 结论

通航加改装是市场趋势使然，但因通航公司的能力现状和对成本的控制，改装带来的安全风险和规范性问题不容忽视。本文介绍的某轻型直升机应急医疗设备改装取证的实际工作经验，可为同类型改装工作提供实际案例参考和必要的安全提醒。对上述改装验证工作进