无人机用于野外条件下药材补给的前瞻性实验研究

岳 旭，李玉龙，岳 雷，王海云，刘 然，刘 杰

无人机是无人驾驶飞机(unmanned aerial vehicle，UAV)的简称，是一种利用无线电遥控设备或自备程序操控无需人工驾驶的飞行器[1]。近年来，部队执行抢险救灾、抢救户外探险遇险人员等非战争军事行动，往往需要具备野外快速投送补给药材等能力。目前，外国已开始尝试使用无人机进行药物运输，并取得了良好的效果[2]。因此，笔者根据无人机自动导航、飞行速度快、起降灵活的特点，设计了野外条件下应用无人机快速投送急救药材的实验研究。

1 资料与方法

1.1实验材料 ①选用某型民用无人机(以下简称无人机)5架，性能参数：最大起飞重量56 kg，最大有效载荷25 kg，最大平飞速度104 km/h，实用升限5000 m，续航时间>30 min，最大控制半径7/10 km(遥控器/地面站控制距离)。无人机每个机组由1名无人机操作员、1名卫生员组成，其中卫生员负责协助固定、吊装战救药材。②选用某型野战急救车5台，每个车组由军医和卫生员兼驾驶员各1人构成。③采用战救药材1个营基数作为投送物品。④导航设备：无人机和野战急救车均采用GPS系统进行导航，并配备地图、指北针和望远镜用于观察。⑤试验场地为内蒙古自治区某荒漠丘陵地，面积8×8 km2，最大高程差75 m，道路条件为无人工修筑道路。

1.2研究方法 设想某地旅游爱好者组成的10人探险队在野外遇险，某部接到命令后派出一个营兵力进行拉网式搜索，并配野战急救车一台用于补给急救药材。某班在搜索途中发现探险队时，探险队成员已有多人不同程度受伤，需立即进行医疗救护。该班战士均接受完整的战救训练，能够进行简单的急救处置，但缺乏急救药材。实验中共设置5个模拟伤员发生点，装载战救药材的野战急救车距伤员发生点距离6.09～8.40 km。每个伤员发生点面积均为10×10 m2，在四角处分别插一面高度为2.0 m、旗面为60×30 cm2的红旗作为标记。其中2、4、5号模拟伤员发生点位于道路附近，1、3号位于山谷内。无人机机组和野战急救车车组在实验前已详细研究该区域地图，但均不了解模拟伤员发生点位置。演练开始前，装载战救药材的前运包和营战救药材箱组均已准备完毕，由营长向无人机机组和野战急救车车组同时下达为伤员发生点补给战救药材命令，并告知其精确平面直角坐标和地理坐标；无人机机组和野战急救车车组立即开始进行物资装载并出动运输。

1.3观察指标 观察比较应用无人机与野战急救车完成运输所需时间、实际航行(行驶)里程、平均时速。运输所需时间包含准备时间和途中时间，两者之和为运输总时间。无人机的实际航行(行驶)里程由其控制系统记录行动轨迹并计算距离，野战急救车和人员由百度地图记录行动轨迹并计算距离。无人机、野战急救车时速=实际航行(行驶)里程÷途中时间。

2 结 果

旅救护所应用无人机和野战急救车为营救护所补给药材情况比较 见表1。

表1 旅救护所应用无人机和野战急救车为营救护所补给药材情况比较

无人机出动准备时间长于野战急救车出动准备时间；但无人机运输途中时间和运输总时间均明显短于野战急救车所需时间，且实际航行里程明显短于野战急救车实际行驶里程，时速明显快于野战急救车。

3 讨 论

近年来，部队执行各类非战争军事行动越来越多，其任务特点对我军装备建设提出了新的要求。例如发生地震、山体滑坡、坠机、探险者失踪等事件时，由于需要搜索的面积过大，部队往往需要分散为班组展开搜救。我军官兵经过多年战救训练，往往掌握了较好的战救技能，能够完成简单的急救处置；但在搜索过程中受负重所限往往难以携带大量急救药材，从而难以在第一时间对伤员进行紧急救治，只能等待救护力量赶来救援。而灾区往往地形复杂、交通破坏严重，车辆难以通行，导致等待时间较长。此时，如果能够利用无人机进行药材补给，就可以大大缩短伤员等待救治时间，挽救更多伤员生命。

3.1应用无人机药材补给的优势

3.1.1目标定位精准 在野外条件下往往缺乏道路信息，此时卫星导航系统只能显示目标位置，无法规划行进路线并进行导航。野战急救车车组只能边行进边判断位置、搜索目标，既延缓了行进速度，也容易错过目的地。如本研究中，前往3号模拟伤员发生点时，野战急救车车组曾3次选错路线、2次停车定位并搜索目标，浪费了大量时间。而运输无人机系统在输入伤员发生点坐标后，即可在卫星导航下直线飞往目标区域；即使定位稍有偏差，由于无人机飞行高度较高，从空中俯视地面也可以很容易发现目标准确位置，操作员即可通过视频引导无人机准确降落，大大提高了保障效率。

3.1.2飞行速度较快 目前我军补给药品器材的主要方式为车辆运输，必要时也可进行人力运输，直升机仅用于极特殊情况，不作为常规手段。车辆运输速度在越野条件下一般很难超过40 km/h，人力运输速度则仅为3～5 km/h；而旋翼无人机飞行速度一般均在50 km/h以上，固定翼无人机则可达到500～600 km/h，运输速度和效率显著高于车辆和人力运输。我们的结果显示，无人机的平均飞行速度达到了51.06 km/h，而野战急救车的平均行驶速度仅为20.73 km/h；无人机运输平均时间仅为10.85 min，近乎达到“实时保障”的效果，从而可以挽救更多伤员的生命。

3.1.3不受地形影响 地面行车受地形影响很大，直线距离5公里的目标，在实际行军过程中，考虑到地形起伏、道路选择等问题，实际行程往往要多数倍；野战急救车虽具有较强的机动能力，但仍经常因遇到无法跨越的障碍或淤陷于沙地、泥泞地段而延缓行进速度[3]。如本研究中，野战急救车平均实际行程为无人机的2.25倍；共遇到无法通过的反坦克壕、干涸河道、断崖5次，陷入流沙2次，耽误了宝贵的时间。同时，野战急救车越野行驶时颠簸非常剧烈，固定于车厢内的战材箱组出现滑脱3次，不得不停车重新固定。而采用无人机进行药材投送则完全不受地形影响，不仅可以无视隔离地面障碍物，而且空中飞行所产生的震动明显小于地面车辆在复杂地形行驶的震动强度，可以为药材提供相对平稳舒适的输送条件。

3.2无人机药材补给存在的问题

3.2.1空域协调复杂 空域是根据飞行训练和作战任务的需要而划定的一定范围的空间团。随着空地一体化联合作战的不断发展，空域已逐步成为极其重要的作战资源[4]。目前，我国的空域使用统一由空军管理，陆军在使用无人机时需要预先向空军申请审批，由空军统筹协调划分空域。如果在执行任务时没有提前为卫勤无人机报备飞行计划，或发生紧急情况需要变更航线，则很可能面临冗长的空域协调、审批过程，甚至会抵消无人机补给速度快的优势。

3.2.2受气象影响大 与有人驾驶飞机相比，无人机更容易受到复杂天候的影响，特别是微型、小型无人机直升机和多旋翼无人机，由于其自身动力小、质量轻、速度慢，对气象条件的要求更为严格。无论是雨雪、沙尘、强风，还是大雾、云层、烟雾，都会对无人机的飞行造成影响，从而对无人机的使用造成了极大的限制。如本研究使用的无人机既要求起飞时风力<6级，否则既无法成功完成起降，在一定程度上限制了实验进程。

3.2.3控制距离有限 控制距离有限是现阶段小型无人机的普遍弱点。目前，有效载荷在30 kg左右的无人机标称的最大控制距离一般仅有8～10 km，远小于其最大飞行半径；而且一旦面临较大的地形起伏，其有效控制距离也会明显缩短；当实际目标点超出了其最大控制半径时，则需要操作人员先乘车前往距离目标点足够近的位置方可完成药品投送，影响了其补给速度优势的发挥。

综上所述，无人机作为一种新兴技术，既有其显著优势，也有明显不足。因此，只有合理的选择应用无人机补给急救药材的使用时机和运用方式，才能扬长避短，提高救治效能。随着对无人机作用意义认识的加深和无人机技术的不断发展，相信在不久的将来，一定会有越来越多的药材投送专用无人机问世和列装，不仅可以提高我军执行非战争军事行动卫勤保障能力，也可以应用于占时药材保障和伤员救护，提高战伤救治效果，为我军打赢信息化条件下的局部战争提供坚实保障。