艦載無人直升機(jī)在海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援中的應(yīng)用探討

于磊

在應(yīng)急醫(yī)療救援領(lǐng)域，我國(guó)一直比較重視海上醫(yī)療救援。我軍大型醫(yī)院船主要承擔(dān)大型戰(zhàn)役級(jí)傷員的應(yīng)急醫(yī)療救治，航速偏低，難以執(zhí)行戰(zhàn)時(shí)艦隊(duì)伴隨醫(yī)療救治任務(wù)，作戰(zhàn)環(huán)境下的醫(yī)療救治還是需要較多地依靠艦艇本身的醫(yī)療救援體系和設(shè)備。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在應(yīng)急救援系統(tǒng)當(dāng)中，無人機(jī)正在扮演越來越重要的角色，尤其在偵察、火力引導(dǎo)、毀傷判斷、消防滅火等方面。對(duì)比之下，在醫(yī)療救援系統(tǒng)方面，無人機(jī)系統(tǒng)仍處于起步階段，尤其是艦載無人直升機(jī)航空救援系統(tǒng)具有極大的發(fā)展空間［1］。本研究探討艦載無人直升機(jī)系統(tǒng)在艦艇應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援過程中的價(jià)值，寄望在未來海上應(yīng)急醫(yī)療救援系統(tǒng)中，無人直升機(jī)可以發(fā)揮重要的作用。

1 海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援的特點(diǎn)

1.1 海上應(yīng)急救援的定位難度比較大

海洋面積遼闊，存在流動(dòng)性，相較于地面目標(biāo)的搜索，海洋搜索的不確定性更高。近代以來，規(guī)模最大的戰(zhàn)爭(zhēng)是第二次世界大戰(zhàn)，受限于武器命中率，且主戰(zhàn)艦艇往往本身體積和噸位較大，海戰(zhàn)中主戰(zhàn)艦艇操作一般是擊傷為主，擊沉為輔，若搶救不及時(shí)，傷員的生存率將極其低下。例如，德國(guó)俾斯麥號(hào)戰(zhàn)列艦被英國(guó)戰(zhàn)艦擊沉后，2 000 多人最終僅幸存80 人；日本大和號(hào)戰(zhàn)列艦被美空軍炸毀，2 700 名艦員只有200 多人得以脫離?，F(xiàn)代武器的威力和命中率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過二戰(zhàn)期間，所以艦艇損毀的概率更大。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并展開救援是海戰(zhàn)救援中最重要的一環(huán)，定位的關(guān)鍵在于廣域的搜索識(shí)別能力。海洋面積廣闊，海平面洋流的運(yùn)動(dòng)使得海上搜索救援較陸地救援難度更上一層，不僅需要及時(shí)判斷災(zāi)難發(fā)生地，而且還需要根據(jù)當(dāng)時(shí)的海況判斷大致的漂流離散位置，使得所需搜索的面積隨時(shí)間延長(zhǎng)呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)大［2］。

1.2 海上應(yīng)急救援的時(shí)效性尤為突出

海水的溫度是人體耐受極限的最關(guān)鍵因素。一般情況下，人體在0 ℃以下海水中只能耐受幾分鐘，10 ℃海水可耐受3 h，25 ℃海水可耐受24 h。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明，不同溫度的海水浸泡對(duì)大鼠的生理狀態(tài)、生存時(shí)間及死亡率產(chǎn)生的影響存在明顯差異，水溫越低，生理狀態(tài)變化越明顯，存活時(shí)間越短，死亡率越高［3］。因此，浸泡在海水中的船員能不能得到及時(shí)有效的救援將是其能否存活的最重要一環(huán)。

1.3 戰(zhàn)時(shí)環(huán)境下救援存在相當(dāng)程度的危險(xiǎn)性

救援船只搜索救援時(shí)間過長(zhǎng)，越容易遭敵襲擊，造成更大的戰(zhàn)損。例如二戰(zhàn)中途島海戰(zhàn)中，約克城號(hào)航空母艦在1942 年6 月4 日嚴(yán)重受損側(cè)傾后棄艦，美軍派遣哈曼號(hào)驅(qū)逐艦前去救援，結(jié)果哈曼號(hào)被日軍潛艇當(dāng)場(chǎng)擊沉。因此，戰(zhàn)時(shí)環(huán)境下，如何在保證自身救援艦艇安全的條件下進(jìn)行快速高效的救援是關(guān)鍵。

2 海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援現(xiàn)狀及存在問題

現(xiàn)代海上應(yīng)急救生任務(wù)主要依托救生圈、救生艇、沖鋒舟、艦載直升機(jī)進(jìn)行。艦載有人直升機(jī)執(zhí)行救援的能力是毋庸置疑的，但有人直升機(jī)的搭載條件較為苛刻，需要有專門的起降輔助設(shè)施，需要搭載專業(yè)機(jī)組人員和維護(hù)人員，設(shè)置大型的機(jī)庫(kù)等。較小型艦艇的搭載能力受限，且盡管大型艦艇能夠設(shè)置直升機(jī)庫(kù)，搭載的規(guī)模也受艦艇空間限制，往往以1～2 架直升機(jī)為主，本身艦載直升機(jī)的反潛等作戰(zhàn)任務(wù)較為繁重，難以滿足戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急救援的需求。現(xiàn)有艦艇醫(yī)療系統(tǒng)主要依靠艦艇搭載的救生艇，執(zhí)行單一救援任務(wù)可以考慮采用艦載直升機(jī)。在實(shí)戰(zhàn)條件下，救援規(guī)模與救援時(shí)效這2 個(gè)矛盾點(diǎn)仍是困擾海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援的難題。

3 艦載無人直升機(jī)在海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援中的應(yīng)用分析

3.1 研究背景

無人機(jī)是指由空氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)并能夠攜帶有效載荷的自主或遠(yuǎn)程控制的無人駕駛多用途飛機(jī)［4］。無人機(jī)醫(yī)學(xué)救援已經(jīng)在民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。美軍極其重視戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的醫(yī)學(xué)救援，研制了各種無人設(shè)備提供醫(yī)療救助。美國(guó)醫(yī)療系統(tǒng)聯(lián)合航空專家開發(fā)了一種配備有特殊傳感器、紅外線設(shè)備和遠(yuǎn)程醫(yī)療功能的無人機(jī)，可以提供包含應(yīng)急物資的醫(yī)療包［5］。這種技術(shù)可以聯(lián)合專業(yè)的急救人員進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，可以在急救人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之前，向患者提供救助和治療。以色列計(jì)劃2021 年交付由戰(zhàn)術(shù)機(jī)器人公司研制的號(hào)稱“空中騾子”的“鸕鶿”貨運(yùn)和救援系列無人機(jī)，該無人機(jī)可以垂直起飛，空間較大，搭載能力較強(qiáng)，尤其是針對(duì)戰(zhàn)地一線的醫(yī)療救援，具有良好的搭載和起降性能［6］。位于倫敦東區(qū)的RTS Ideas 公司發(fā)明了一種救援無人機(jī)，每架可攜帶攝像頭和3 個(gè)救生圈，可進(jìn)行海上溺水救援。該無人機(jī)漂浮在海上平臺(tái)上，由太陽(yáng)能供電，接收到信號(hào)后能馬上飛到溺水者附近投擲救生圈，并觀察現(xiàn)場(chǎng)情況［7］。在我國(guó)，民用醫(yī)療應(yīng)急救援領(lǐng)域已經(jīng)有多支專業(yè)無人機(jī)救援隊(duì)，如四川登山協(xié)會(huì)山地救援隊(duì)無人機(jī)支隊(duì)、廣西無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)組建的無人機(jī)應(yīng)急保障總隊(duì)、貴州應(yīng)急救援總隊(duì)［8］。

3.2 研究意義

3.2.1 依托艦載無人直升機(jī)可以構(gòu)建高效率的艦載無人救援系統(tǒng) 艦載無人直升機(jī)相較于其他類型的固定翼無人機(jī)在艦艇使用方面有更好的搭載性能，且能夠根據(jù)艦艇的大小搭載型號(hào)合適的無人直升機(jī)，與有人駕駛直升機(jī)相比，其具有良好的適裝性，尤其是對(duì)于中小型戰(zhàn)艦適裝性更好。例如美國(guó)海軍MQ-8B“火力偵察兵”艦載無人直升機(jī)，主要承擔(dān)戰(zhàn)場(chǎng)偵察和激光引導(dǎo)的任務(wù)，飛機(jī)全重約1.5 t，最大可攜帶320 kg 有效載荷，搭載90 kg 有效載荷可持續(xù)飛行8 h［9］。該無人直升機(jī)比載人輕型直升機(jī)的體積更小，可搭載重量更大，可以起到偵察預(yù)警與火力打擊的作用。艦載無人直升機(jī)因?yàn)樾枰獔?zhí)行偵察甚至火力打擊的任務(wù)，往往具備一定的載荷和滯空時(shí)間，因此可拓展其醫(yī)療救援能力。

3.2.2 艦載無人直升機(jī)能夠提供海上搜索與定位能力 艦載無人直升機(jī)可以提供通信中繼與搜索救援，作為控制遙感平臺(tái)可搭載多種設(shè)備，包括高清攝像機(jī)、熱成像儀、紅外夜視儀、應(yīng)急通信設(shè)備等，能隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要更換設(shè)備，可以滿足救援需求，提高救援效率。同時(shí)，艦載無人直升機(jī)可以協(xié)同船舶進(jìn)行水上搜尋，由于其具有一定的飛行高度，視頻圖像的范圍要比在船上的可視范圍擴(kuò)大數(shù)十倍，機(jī)載遙感設(shè)備的有效作用距離得到擴(kuò)大，搜尋效果明顯好于船舶［10］。艦載無人直升機(jī)體積較小，可搭載設(shè)備多，可以放飛較多架次，同時(shí)對(duì)多方向進(jìn)行搜索，而且偵察搜索設(shè)備可以基于可見光和不可見光，可更好地對(duì)比搜索海面目標(biāo)，所攝取的圖像資料在基于人工智能的輔助搜索軟件支持下，可以更迅速地識(shí)別待搜救目標(biāo)［11］。

3.2.3 艦載無人直升機(jī)能夠提供應(yīng)急醫(yī)療救援的基礎(chǔ)生命支持 艦載無人直升機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，可以根據(jù)無人直升機(jī)的載荷不同，搭配不同的任務(wù)艙，提供一定的應(yīng)急救援能力，包括直接救援與輔助支持。在載荷允許的情況下，艦載無人直升機(jī)可以搭載救援吊籃，用于對(duì)落水人員的直接救援。對(duì)于多目標(biāo)任務(wù)，艦載無人直升機(jī)可以采取投送海上應(yīng)急救援包的方式，給予傷員基本生命支持，并通過信號(hào)中繼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。海上救援包可設(shè)計(jì)為小體積以便搭載較多數(shù)量，進(jìn)行多目標(biāo)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的準(zhǔn)確投送。海上救援包無論是充氣式救生衣還是充氣橡皮筏，若能夠及時(shí)送達(dá)，將極大地減少傷員在海水中發(fā)生意外的可能，為進(jìn)一步營(yíng)救贏得時(shí)間［12］。

3.2.4 艦載無人直升機(jī)能夠進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境評(píng)估與提前規(guī)劃營(yíng)救路徑 艦載無人直升機(jī)攜帶的遙感設(shè)備既可以用于搜索需要救援的人員，也可以偵測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。多架次無人機(jī)可以構(gòu)建一定范圍的探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，有利于對(duì)大區(qū)域內(nèi)的敵情進(jìn)行控制，保障營(yíng)救工作的安全進(jìn)行。無人直升機(jī)搭載的遙感設(shè)備還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)毀傷情況評(píng)估敵方來襲的重點(diǎn)方向，并為其他救援艦艇提供救援信息，提前做好救援規(guī)劃，與艦艇相互配合，既保護(hù)了救援艦艇的安全，也有利于救援行動(dòng)的快速高效完成。

3.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)公開報(bào)道，國(guó)產(chǎn)無人直升機(jī)呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢(shì)，僅500 kg 級(jí)無人直升機(jī)，就有中航工業(yè)直升機(jī)的AV500 和AR500C 高原型、北航的“駝峰”500 縱列雙旋翼、兵器工業(yè)集團(tuán)CR500 共軸雙旋翼無人直升機(jī)等，最大飛行距離普遍達(dá)到280 km，最大續(xù)航時(shí)間4 h，載荷也在70 kg 以上［13］。無人直升機(jī)可以根據(jù)具體的使用目的和方法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，且可以通過多種方式降落，很少受天氣或地形的影響和限制［14］。因此，我國(guó)依托艦載無人直升機(jī)拓展艦艇應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援方面具有良好的基礎(chǔ)。

4 展望

海上應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援中，醫(yī)療救護(hù)直升機(jī)是最快捷高效的方式［15-16］。艦載無人直升機(jī)參與應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援主要依托于其遙感技術(shù)，包括通信、定位、遙感傳感、遙感應(yīng)用等。通過對(duì)數(shù)據(jù)處理、建模和分析，無人機(jī)飛行操作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。受救援環(huán)境、救援成本等因素影響，衛(wèi)星搜救、有人駕駛飛機(jī)航空搜救在救援信息獲取方面受到限制，而無人機(jī)遙感系統(tǒng)則憑借其較強(qiáng)的分辨率和實(shí)時(shí)性，能滿足更多救援場(chǎng)景的需求。有人直升機(jī)救援具有運(yùn)輸物資能力強(qiáng)、設(shè)備性能強(qiáng)、能夠批量運(yùn)載傷員、救援環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，目前是海上救援的主力軍，但其存在消耗成本高、起降條件要求高等缺點(diǎn)。救援無人直升機(jī)自主性強(qiáng)、成本低、操作靈活、起降要求低，避免了駕駛?cè)藛T安全風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在艦載無人救援系統(tǒng)方面，可以滿足未來大、中、小各型艦艇的應(yīng)急救援能力的搭建，提高各種場(chǎng)景下的應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援能力。