民用客机运送伤病员安置器材的研制与应用

崔振宇，汪 欣，杨雪峰

（陆军军事交通学院军事交通运输研究所，天津 300161）

0 引言

利用飞机运送伤病员具有速度快、机动性强、运输效率高等特点，是争取抢救时机、减少伤死率与伤残率较为快捷、有效的后送途径之一，有时甚至是唯一可行的途径，有着其他运输方式不可比拟的优势[1]。战时和紧急情况下动员和征用大量的民航运力后送伤病员已成为西方发达国家军队普遍的做法[2]。在我国，利用民用客机空运后送伤病员虽已有成功的经验，但在加装器材的使用和操作上还停留在简易、就便、临时的层面[3]，存在功能单一、运输效率低等问题[4]。同时，目前民航机上使用的伤病员担架均为国外进口，使用成本高、配备数量少、保障效率低，无法满足批量伤病员后送、转运的任务需求。本文研制一种加装于民用客机客舱内的伤病员安置器材，主要解决不同类型伤病员机上安置、基本医疗护理、器材转接固定等问题。该器材使用通用化程度高，适用于国内保有量较大的民用客机，且按照适航要求设计试制，安全可靠性强。另外，安装使用操作便捷，能够实现应急部署，快速形成保障能力。该器材的研制和应用对于提升战时和紧急情况下伤病员空运后送保障能力具有一定的现实意义。

1 民用客机运送伤病员安置器材的功能需求

民用客机改装而成的伤病员运送飞机不同于卫生飞机，其主要任务是将伤病员从战役后方医院批量后送至战略后方医院，后送的伤病员是经过战役后方医院初步救治，生命体征稳定且经过了后送分类的伤病员[5]。利用民用飞机后送伤病员主要在以下2 种情况下使用：一是产生大批量伤病员，经过初步救治并分类后，必须通过后送使伤病员得到有效的专科治疗，身心尽快得到康复；二是在多波次伤病员产生情况下，需要尽快腾空前方医院床位，缓解前方一线医疗资源紧张状况，提高前方有限资源的利用率。因此，民用客机伤病员安置器材最基本的勤务功能是应能满足伤病员航空运输需要，同时要结合民用客机舱内的实际情况，兼顾机上常规护理和应急处置的需求，确保伤病员在转运的过程中不出现二次伤害，安全到达后方救治机构。

2 民用客机运送伤病员安置器材设计

2.1 设计思路

2.1.1 以运送伤病员为主，兼顾机上护理和应急处置

空运后送运送过程时间相对较短，民用客机完成的主要任务就是大批量伤病员转运任务。在利用民用客机完成抗震救灾伤病员转运等实践中，机上医护人员主要开展必要的途中护理，以床边护理为主，紧急救治较少。根据功能需求定位，运送的伤病员也是经过初步救治、生命体征稳定的伤病员，在运送途中通常只需进行简单的护理与治疗。因此，应以批量运送伤病员为主、以机上护理和应急处置为辅的思路开展设计。

2.1.2 满足不同类型伤病员护理和保障要求

器材设计要根据不同卧姿伤病员情况进行综合考虑，对于一般卧姿人员，器材可选择普通卧铺形式，对于重伤员、肢体姿态另有要求的伤病员和远程输送伤病员，器材应侧重护理方便性和舒适性，并且伤病员铺架应设计为分段角度可调节的，可根据伤员和护理的需要适当调整。另外，从担架配备使用角度分析看，国内担架规格较多，标准化相对滞后，也难以与国内各类运输工具有效结合[6]，虽然原则上可以按照“交换担架制”执行，但是实际情况有时并非如此，通常是既有担架伤病员直接安置的，也有担架伤病员上机后撤走担架的，因此，在器材的设计过程中应同时考虑担架伤病员和非担架伤病员的保障要求。

2.1.3 便于民用客机的加改装及恢复

民用客机日常主要用于普通旅客的运输，仅在战时和特殊情况下临时改装为伤病员运送飞机，后期还要继续投入商业运营。因此，在满足需求的情况下，改装量要适度，加装器材的安装应不改变机舱内的原有结构件，不破坏结构，利用机舱内原有的连接构件，不使用特殊工具，方便快捷完成加装。在完成任务后，加装器材应能迅速拆除，使飞机快速恢复到原来的状态[7]。

2.1.4 符合适航性相关法规要求

飞机属技术密集型运载工具，有严格的法规要求。任何超飞机原设计状态的改变，都称为设计更改。虽然运送伤员飞机立足于作为国家航空器使用，可以不经过各种审批，但为了保证飞行的安全，飞机加改装器材必须符合飞机适航性的相关法规要求。

2.2 基本结构

伤病员安置器材主要包括双层型和单元护理型2 种。该器材通过民用客机客舱内用于安装旅客座椅的地面导轨与飞机实现连接固定，使用前，无需破坏飞机结构和舱内设施，只需拆除客舱原有的部分座椅即可安装。双层型伤病员安置器材主要适用于一般卧姿伤员，结构相对简单，用于批量后送伤病员；单元护理型伤病员安置器材舒适性好，功能全面，结构相对较为复杂，主要适用于重伤员、肢体姿态另有要求的伤病员、远程输送伤病员和运送伤病员数量较少且不要求对飞机进行改装的情况。这2种类型器材既可以单独布置，也可以在机上配合使用，涵盖不同任务范围、不同后送规模及不同类别伤病员的后送需要。

2.2.1 双层型伤病员安置器材

双层型伤病员安置器材主要由铺架总成、支撑架总成、导轨锁总成等组成，主体材料为航空铝材，如图1 所示。根据伤病员空运后送的卫勤要求，为便于对每个伤病员进行护理，综合考虑机舱内的高度空间，将层间距离设计为不小于500 mm，且上铺架总成高度可根据机舱空间和伤病员护理需要进行调整。该型器材适用于军用通用担架和普通医用担架的支撑和系固，也适用于非担架伤病员的安置，如图2 所示。该型器材采用通用化设计，能够满足在国内保有量较大的机型上的使用要求[8]。该型器材配有输液挂钩、医疗器械托盘、呼叫装置等，并为氧气袋（罐）、医疗污物桶、辅助照明灯等医疗器材，以及心电监护仪、电动吸引器、急救呼吸机等医疗设备提供安置空间。

图1 双层型伤病员安置器材组装图

图2 双层型伤病员安置器材担架安装图

（1）铺架总成。铺架总成主要由铺架框架、铺架支撑板、铺垫、担架系固装置与伤病员安全带总成等组成（如图3 所示）。由于军用通用担架和普通医用担架的铺面多为柔性，通过设置铺架支撑板、铺垫，形成相对较硬的铺面，保证伤病员体姿相对稳定，既可避免在转运过程中出现二次伤害，也适用于非担架伤病员。目前卫生部门所使用的担架型号多、类型杂，结构形式多样，为适应不同宽度担架的固定需要，铺架框架上设置宽度可调的担架系固装置，可满足军用担架、普通医用担架等不同宽度担架的系固要求。铺架支撑板设计为可沿铺架框架轨道移动，使铺垫与铺架框架间保持间隙，从而适应带支腿和横向支撑的各型担架的安装需要。伤病员安全带总成采用两段式布置，由四点式安全带和腿部安全带组成，通过铺架框架上设置的环扣连接，实现对伤病员肩部、腰部、腿部的系固，其长度可根据不同体型的伤病员进行调节。此外，铺架总成设计为独立单元，紧急情况下，可直接作为担架使用，提高伤病员倒运换乘效率。为便于日常储运，铺架框架设计为可折叠式，如图4 所示，使存储要求大幅降低。

图3 铺架总成示意图

图4 铺架总成折叠状态示意图

（2）支撑架总成。支撑架总成采用悬臂式结构，主要由立柱、支撑臂、底梁、水平连杆和斜连杆等组成，如图5 所示。立柱上设置水平连杆和斜连杆连接机构、滑槽、销孔，通过水平连杆和斜连杆连接固定；支撑臂上设置框架锁止机构和立柱锁止机构，主要用于承载及固定铺架总成；底梁上设置滑轨，实现与导轨锁总成的安装与固定。上述组件均通过快卸销进行连接，无需使用工具，手动即可完成安装拆卸，有效提升了操作的便捷性和加改装效率。

图5 支撑架总成示意图

（3）导轨锁总成。导轨锁总成用于整个器材与飞机客舱地轨间的连接固定，主要由航空标准椅腿锁组件、锁止件、导轨锁结构件及导轨锁销等组成，如图6 所示。导轨锁总成下部通过航空标准椅腿锁组件和锁止件与飞机客舱地轨连接固定，上部通过导轨锁销与转接轨半月形销孔与器材实现固定，如图7 所示。加装时，导轨锁销对准飞机客舱地轨凹槽，可快速在客舱地轨上定位、安装；无需使用特殊工具，通过扳动锁止件即可实现椅腿锁组件与飞机客舱地轨的压紧固定，操作较为便捷快速。

图6 导轨锁总成示意图

图7 椅腿锁组件与飞机客舱地轨连接固定示意图

2.2.2 单元护理型伤病员安置器材

单元护理型伤病员安置器材主要由铺架总成、支撑架总成、导轨锁总成等组成。为了提高通用性，单元护理型伤病员安置器材导轨锁总成与双层型伤病员安置器材采用一致的设计方式。该型器材采用单层布置，主体材料为航空铝材，如图8 所示。该型器材铺面高度设计为可调节的2 种状态：高挡位时主要用于不拆座椅的情况下，可直接安装于飞机客舱，改装更为快速高效，适于任务更为紧急、运量小的空运后送任务；低挡位时主要用于拆卸座椅情况下，适于大批量转运后送情况下使用。考虑到该型器材主要用于情况较为危重的伤病员，为更好地适用于不同肢体姿态伤病员的安置，铺架总成设计为姿态可变，通过折叠架可实现背部姿态和腿部姿态调整。同时，该型器材设有隔帘支架，加装布隔帘后可形成相对独立的治疗和休息环境，从而进一步提高乘行体验。该型器材的导轨锁总成设计方案与双层型一致，可在国内保有量较大的民用客机上安装使用。另外，该型器材的配置也与双层型一致。

图8 单元护理型伤病员安置器材示意图

（1）铺架总成。铺架总成主要由担架铺总成、铺垫、安全带系统等组成，如图9 所示。担架铺总成设计为四周边框式结构，通过锁销式锁止机构实现与下方支架之间的连接固定，手动即可完成安装拆卸，拆卸后担架铺总成亦可直接作为担架使用；担架铺总成中部设置可折叠机构，运输存储过程中为折叠状态，如图10 所示。铺垫采用航空坐垫材料，外包采用阻燃帆布，四周套于框架上，采用拉链连接。安全带系统由四点式安全带和腿部安全带组成，在担架铺框架上缠绕后通过螺钉固定，可实现对伤病员肩部、腰部、腿部的可靠系固。

图9 铺架总成示意图

（2）支撑架总成。支撑架总成主要由水平梁、斜支撑杆、垂直支撑架总成等组成，如图11 所示。垂直支撑架总成由方管和立柱组成，采用套筒式结构，实现该型器材高度可调，高度设计为2 挡，在相应的挡位上利用锁止销手动即可固定。水平梁和斜支撑杆主要用于各垂直支撑架的连接，并确保整个结构稳定可靠。

图11 支撑架总成示意图

3 客舱内的安装布局

伤病员安置器材在客舱内的安装布置方案根据不同的任务需求主要分2 种[5]：一是战时和应急情况下需要批量运送伤病员，伤病员是经过初步诊治过的，生命体征稳定，是以安全运送为主、治疗为辅，因此，机上配备使用的主要为双层型伤病员安置器材，同时每个机型配有1~2 个单元护理型伤病员安置器材，用于应急救治和安置姿态另有要求的伤病员。二是小型突发事件远程转运时，由于距离远，机上时间长，应强调伤病员机上的舒适性，机上配备使用的主要为单元护理型伤病员安置器材。同时，其改装和恢复要求更加快速，不影响飞机的正常运营，尽量不拆卸座椅，直接安装伤病员安置器材可以运送伤病员，因此该种情况下全部使用单元护理型器材。以下以目前民航窄体型客机及宽体型客机为例进行布局。

3.1 窄体型客机布局方案

飞机完成整备、加改装准备工作就绪后，拆除客舱内部分座椅，保留客舱应急出口附近的第12、13、14 排座椅，用于医护工作站的开设及紧急逃生。安装16 个双层型伤病员安置器材、2 个单元护理型伤病员安置器材。窄体型客机按此种加改装布局方案，单架次飞行可运送卧姿伤员34 人、坐姿伤员16 人、医护人员6 人，共56 人。经配载平衡计算，符合要求[9]。单元护理型、双层型伤病员安置器材在窄体型客机舱内安装示意如图12、13 所示。

图12 单元护理型伤病员安置器材在窄体型客机舱内安装示意图

图13 双层型伤病员安置器材在窄体型客机舱内安装示意图

3.2 宽体型客机布局方案

飞机完成整备、加改装准备工作就绪后，拆除客舱内部分座椅，保留客舱中段应急出口附近6 个两联座椅，用于医护工作站的开设及紧急逃生。保留客舱后端42 个经济舱旅客座椅，用于坐姿伤病员安置和医护人员休息。安装31 个双层型伤病员安置器材、4个单元护理型伤病员安置器材。宽体型客机按此种加改装布局方案，单架次飞行可运送卧姿伤员66人、坐姿伤员36 人、医护人员18 人，共120 人。经配载平衡计算，符合要求[9]。单元护理型、双层型伤病员安置器材在宽体型客机舱内安装示意如图14、15所示。

图14 单元护理型伤病员安置器材在宽体型客机舱内安装示意图

图15 双层型伤病员安置器材在宽体型客机舱内安装示意图

4 性能验证

空运无小事，确保空运安全是伤病员安置器材研制的重要前提，必须按照适航相关标准进行试验。同时，为验证器材的使用适应性，还需要进行实装实飞验证。

4.1 力学试验

4.1.1 抗冲击试验

室温条件下，将伤病员安置器材展开安装固定于标准飞机客舱地轨上，放置满足CCAR-25-R4 要求的人体模型（77.1 kg），通过加载钢绳将人体模型与液压作动筒（型号：MTS243.20T）及载荷控制系统（型号：MTSFlex TestGT）相连接，加载点位于人体模型重心位置，测试结果见表1。

表1 抗冲击试验实际载荷情况

按照CCAR-25-R4 相关规定，伤病员安置装置的静强度应满足CCAR-25.561 应急着陆向前9.0g、向下6.0g、向上3.0g 和侧向4.0g[10]的极限惯性载荷要求，实际应用中还要结合具体机型的装机标准要求进行试验验证。该器材主要适用机型向前、侧向、向上和向下各方向的载荷要求分别为9.0g、4.0g、5.4g 和8.6g，按照实际工况换算得出各方向实际加载的限制载荷和极限载荷（见表1），并依次进行加载。完成试验后，向前、侧向、向上、向下4 种试验状态均能承受极限载荷3 s 而未发生结构分离、断裂现象，无有害的永久形变，表明伤病员安置器材满足适航标准要求。

4.1.2 抗振动试验

室温条件下，将伤病员安置器材固定于电动振动试验系统（型号：DC-40000-400/ST-2525），按照RTCA-DO-160G—2010《机载设备的环境条件和测试程序》第8 节对安装于涡扇发动机客机客舱内部设备抗振动试验的频率和量值要求（频率10 Hz/量值0.012g2/Hz、频率40 Hz/量值0.012g2/Hz、频率51.7 Hz/量值0.020g2/Hz、频率500 Hz/量值0.020g2/Hz、频率2 000 Hz/量值0.0012 6g2/Hz），X、Y、Z 向各加载1 h。

抗振动试验主要考核伤病员安置器材在作业状态下的结构稳定性及连接可靠性。试验后试验件均保持完整，能够保持良好约束，无松散和部件松动，满足在涡扇发动机的民航客机客舱内部使用要求。

4.2 阻燃性试验

在温度20～21 ℃、相对湿度45%～51%环境下，依据CCAR-25-R4 的要求，利用燃烧箱（型号：HVFAA）对伤病员安置器材的铺垫面料和铺垫内聚氨酯泡沫分别进行12 s 垂直燃烧试验，试验结果见表2。试验结果表明，铺垫面料和铺垫内聚氨酯泡沫均符合适航性要求。

表2 垂直燃烧试验结果

4.3 实装实飞验证

在伤病员安置器材完成环境适应性、勤务适应性、可靠性、安全性、维修性等试验后，运用某型大型宽体客机进行了舱内实装验证，利用飞机中部座椅的导轨进行安装，经检验，完全符合民用客机的安装要求。另外运用某型客机进行加改装，并完成伤病员接运任务，单次作业航程20 000 余千米，经历了20余小时的长航时飞行考验，可满足飞行及伤病员接运途中医疗护理的各项要求。

5 结语

民用客机伤病员安置器材为自主研发的技术产品，能够为战时和应急情况下利用民用航空运力实施伤病员批量运送提供技术手段。在通用化方面，该型器材通用性较强，通过转接结构设计，能满足目前国内保有量较大的民用客机的安装固定要求；在操作使用便捷性方面，该器材通过快卸销进行连接，操作便捷快速，无须使用其他工具，手动即可完成组装，单个器材机上展开撤收时间平均不超过10 min；在适航性方面，器材全部按照适航要求设计、生产、试验，并经过实飞验证，保障效果得到了一致认可。但在实际使用过程中，该器材也暴露出一些不足，如安全带的舒适性有待提高、医疗设备器材安置位置需扩展等问题。未来计划进一步结合使用需求，有针对性地进行器材结构优化，并集成安装部分满足适航要求的心电监护仪、急救呼吸机等医疗设备，解决普通医疗设备不适航的问题。同时，结合国产大型客机C919 投入运营的现状，进一步开展我国自主生产机型伤病员安置器材的相关研究。