舰载无人直升机在海上应急医学救援中的应用探讨

于磊

在应急医疗救援领域，我国一直比较重视海上医疗救援。我军大型医院船主要承担大型战役级伤员的应急医疗救治，航速偏低，难以执行战时舰队伴随医疗救治任务，作战环境下的医疗救治还是需要较多地依靠舰艇本身的医疗救援体系和设备。随着无人机技术的发展，在应急救援系统当中，无人机正在扮演越来越重要的角色，尤其在侦察、火力引导、毁伤判断、消防灭火等方面。对比之下，在医疗救援系统方面，无人机系统仍处于起步阶段，尤其是舰载无人直升机航空救援系统具有极大的发展空间［1］。本研究探讨舰载无人直升机系统在舰艇应急医学救援过程中的价值，寄望在未来海上应急医疗救援系统中，无人直升机可以发挥重要的作用。

1 海上应急医学救援的特点

1.1 海上应急救援的定位难度比较大

海洋面积辽阔，存在流动性，相较于地面目标的搜索，海洋搜索的不确定性更高。近代以来，规模最大的战争是第二次世界大战，受限于武器命中率，且主战舰艇往往本身体积和吨位较大，海战中主战舰艇操作一般是击伤为主，击沉为辅，若抢救不及时，伤员的生存率将极其低下。例如，德国俾斯麦号战列舰被英国战舰击沉后，2 000 多人最终仅幸存80 人；日本大和号战列舰被美空军炸毁，2 700 名舰员只有200 多人得以脱离。现代武器的威力和命中率远远超过二战期间，所以舰艇损毁的概率更大。及时发现并展开救援是海战救援中最重要的一环，定位的关键在于广域的搜索识别能力。海洋面积广阔，海平面洋流的运动使得海上搜索救援较陆地救援难度更上一层，不仅需要及时判断灾难发生地，而且还需要根据当时的海况判断大致的漂流离散位置，使得所需搜索的面积随时间延长呈指数级扩大［2］。

1.2 海上应急救援的时效性尤为突出

海水的温度是人体耐受极限的最关键因素。一般情况下，人体在0 ℃以下海水中只能耐受几分钟，10 ℃海水可耐受3 h，25 ℃海水可耐受24 h。有动物实验研究证明，不同温度的海水浸泡对大鼠的生理状态、生存时间及死亡率产生的影响存在明显差异，水温越低，生理状态变化越明显，存活时间越短，死亡率越高［3］。因此，浸泡在海水中的船员能不能得到及时有效的救援将是其能否存活的最重要一环。

1.3 战时环境下救援存在相当程度的危险性

救援船只搜索救援时间过长，越容易遭敌袭击，造成更大的战损。例如二战中途岛海战中，约克城号航空母舰在1942 年6 月4 日严重受损侧倾后弃舰，美军派遣哈曼号驱逐舰前去救援，结果哈曼号被日军潜艇当场击沉。因此，战时环境下，如何在保证自身救援舰艇安全的条件下进行快速高效的救援是关键。

2 海上应急医学救援现状及存在问题

现代海上应急救生任务主要依托救生圈、救生艇、冲锋舟、舰载直升机进行。舰载有人直升机执行救援的能力是毋庸置疑的，但有人直升机的搭载条件较为苛刻，需要有专门的起降辅助设施，需要搭载专业机组人员和维护人员，设置大型的机库等。较小型舰艇的搭载能力受限，且尽管大型舰艇能够设置直升机库，搭载的规模也受舰艇空间限制，往往以1～2 架直升机为主，本身舰载直升机的反潜等作战任务较为繁重，难以满足战时应急救援的需求。现有舰艇医疗系统主要依靠舰艇搭载的救生艇，执行单一救援任务可以考虑采用舰载直升机。在实战条件下，救援规模与救援时效这2 个矛盾点仍是困扰海上应急医学救援的难题。

3 舰载无人直升机在海上应急医学救援中的应用分析

3.1 研究背景

无人机是指由空气动力驱动并能够携带有效载荷的自主或远程控制的无人驾驶多用途飞机［4］。无人机医学救援已经在民用领域广泛应用。美军极其重视战场环境下的医学救援，研制了各种无人设备提供医疗救助。美国医疗系统联合航空专家开发了一种配备有特殊传感器、红外线设备和远程医疗功能的无人机，可以提供包含应急物资的医疗包［5］。这种技术可以联合专业的急救人员进行远程医疗服务，可以在急救人员到达现场之前，向患者提供救助和治疗。以色列计划2021 年交付由战术机器人公司研制的号称“空中骡子”的“鸬鹚”货运和救援系列无人机，该无人机可以垂直起飞，空间较大，搭载能力较强，尤其是针对战地一线的医疗救援，具有良好的搭载和起降性能［6］。位于伦敦东区的RTS Ideas 公司发明了一种救援无人机，每架可携带摄像头和3 个救生圈，可进行海上溺水救援。该无人机漂浮在海上平台上，由太阳能供电，接收到信号后能马上飞到溺水者附近投掷救生圈，并观察现场情况［7］。在我国，民用医疗应急救援领域已经有多支专业无人机救援队，如四川登山协会山地救援队无人机支队、广西无人机技术应用协会组建的无人机应急保障总队、贵州应急救援总队［8］。

3.2 研究意义

3.2.1 依托舰载无人直升机可以构建高效率的舰载无人救援系统 舰载无人直升机相较于其他类型的固定翼无人机在舰艇使用方面有更好的搭载性能，且能够根据舰艇的大小搭载型号合适的无人直升机，与有人驾驶直升机相比，其具有良好的适装性，尤其是对于中小型战舰适装性更好。例如美国海军MQ-8B“火力侦察兵”舰载无人直升机，主要承担战场侦察和激光引导的任务，飞机全重约1.5 t，最大可携带320 kg 有效载荷，搭载90 kg 有效载荷可持续飞行8 h［9］。该无人直升机比载人轻型直升机的体积更小，可搭载重量更大，可以起到侦察预警与火力打击的作用。舰载无人直升机因为需要执行侦察甚至火力打击的任务，往往具备一定的载荷和滞空时间，因此可拓展其医疗救援能力。

3.2.2 舰载无人直升机能够提供海上搜索与定位能力 舰载无人直升机可以提供通信中继与搜索救援，作为控制遥感平台可搭载多种设备，包括高清摄像机、热成像仪、红外夜视仪、应急通信设备等，能随时根据现场需要更换设备，可以满足救援需求，提高救援效率。同时，舰载无人直升机可以协同船舶进行水上搜寻，由于其具有一定的飞行高度，视频图像的范围要比在船上的可视范围扩大数十倍，机载遥感设备的有效作用距离得到扩大，搜寻效果明显好于船舶［10］。舰载无人直升机体积较小，可搭载设备多，可以放飞较多架次，同时对多方向进行搜索，而且侦察搜索设备可以基于可见光和不可见光，可更好地对比搜索海面目标，所摄取的图像资料在基于人工智能的辅助搜索软件支持下，可以更迅速地识别待搜救目标［11］。

3.2.3 舰载无人直升机能够提供应急医疗救援的基础生命支持 舰载无人直升机发现目标后，可以根据无人直升机的载荷不同，搭配不同的任务舱，提供一定的应急救援能力，包括直接救援与辅助支持。在载荷允许的情况下，舰载无人直升机可以搭载救援吊篮，用于对落水人员的直接救援。对于多目标任务，舰载无人直升机可以采取投送海上应急救援包的方式，给予伤员基本生命支持，并通过信号中继系统实现实时通信。海上救援包可设计为小体积以便搭载较多数量，进行多目标、点对点的准确投送。海上救援包无论是充气式救生衣还是充气橡皮筏，若能够及时送达，将极大地减少伤员在海水中发生意外的可能，为进一步营救赢得时间［12］。

3.2.4 舰载无人直升机能够进行战场环境评估与提前规划营救路径 舰载无人直升机携带的遥感设备既可以用于搜索需要救援的人员，也可以侦测战场环境。多架次无人机可以构建一定范围的探测网络，有利于对大区域内的敌情进行控制，保障营救工作的安全进行。无人直升机搭载的遥感设备还可以根据现场毁伤情况评估敌方来袭的重点方向，并为其他救援舰艇提供救援信息，提前做好救援规划，与舰艇相互配合，既保护了救援舰艇的安全，也有利于救援行动的快速高效完成。

3.3 应用现状

据公开报道，国产无人直升机呈现快速发展趋势，仅500 kg 级无人直升机，就有中航工业直升机的AV500 和AR500C 高原型、北航的“驼峰”500 纵列双旋翼、兵器工业集团CR500 共轴双旋翼无人直升机等，最大飞行距离普遍达到280 km，最大续航时间4 h，载荷也在70 kg 以上［13］。无人直升机可以根据具体的使用目的和方法进行远程控制，且可以通过多种方式降落，很少受天气或地形的影响和限制［14］。因此，我国依托舰载无人直升机拓展舰艇应急医学救援方面具有良好的基础。

4 展望

海上应急医学救援中，医疗救护直升机是最快捷高效的方式［15-16］。舰载无人直升机参与应急医学救援主要依托于其遥感技术，包括通信、定位、遥感传感、遥感应用等。通过对数据处理、建模和分析，无人机飞行操作可实现自动化、智能化。受救援环境、救援成本等因素影响，卫星搜救、有人驾驶飞机航空搜救在救援信息获取方面受到限制，而无人机遥感系统则凭借其较强的分辨率和实时性，能满足更多救援场景的需求。有人直升机救援具有运输物资能力强、设备性能强、能够批量运载伤员、救援环境适应性强的优点，目前是海上救援的主力军，但其存在消耗成本高、起降条件要求高等缺点。救援无人直升机自主性强、成本低、操作灵活、起降要求低，避免了驾驶人员安全风险，尤其是在舰载无人救援系统方面，可以满足未来大、中、小各型舰艇的应急救援能力的搭建，提高各种场景下的应急医学救援能力。