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潜艇在战时或平时，均极易发生各种各样的事故，一旦破损进水，就容易丧失不沉性而沉没。为了保存潜艇的有生力量，潜艇艇员必须实施水下脱险，因此潜艇艇员水下脱险是援潜救生工作中的重要内容。其中快速上浮脱险为国际上公认的先进的自救脱险方法，英国皇家海军在1970年创造了海上183 m快速上浮脱险的最深记录，并在世界很多国家推广应用。为了提高我军援潜救生水平，必须结合我海军发展实际，开展大深度潜艇艇员快速上浮脱险研究。
自从1970年英国海军完成了海上183 m快速上浮脱险人体实验后，我军也开始进行潜艇艇员快速上浮脱险技术方法及其医学保障的研究。研究内容包括快速上浮脱险装置，快速上浮脱险服和医务保障。先后进行了10～310 m 369次动物的模拟实验，在此基础上，开展了一系列快速上浮脱险人体试验。1983年实现了模拟100 m快速上浮脱险试验，以后进行了一系列研究，包括理论研究和人体试验研究，并于2002年实现了模拟153 m快速上浮脱险人体试验，创造了亚洲潜艇艇员快速上浮脱险的最深记录[1]。
其中在模拟153 m快速上浮脱险研究工作中，首先研究了领先组织内的氮张力，计算了快速上浮脱险后各类组织内的氮张力，见表1。
不同深度快速上浮脱险后各类组织内的氮张力(MPa)
不同深度快速上浮脱险后各类组织内的氮张力(MPa)
| 深度(m) | 5 min组织 | 10 min组织 | 20 min组织 |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.53 | 1.18 | 1.00 |
| 100 | 1.88 | 1.37 | 1.09 |
| 153 | 2.24 | 1.56 | 1.19 |
通过理论研究，确定不同深度进行脱险的快速上浮脱险方案，提出了单人脱险舱内增压速率达到PT＝P0×2t/N、单人脱险舱内外压力平衡时间不大于4 s、上浮减压速率2.5～3.0 m/s的要求，其中t值根据脱险深度不同而异，从30 s到7 s。在此理论基础上，由浅入深进行了3、10、30、50、60、80、100、120和153 m 9种不同深度人体试验，共完成148人次脱险试验。整个试验安全、顺利，表明研究提出的方案合理可行、安全可靠。
在开展快速上浮脱险技术研究的同时，我国同步开展了快速上浮脱险装备研究，包括快速上浮脱险服、单人脱险舱等装备研制。首先由海军医学研究所研究人员研制了适合于我海军艇员的快速上浮脱险服，包括根据我国潜艇艇员身体状况，研究提出了适合于我海军脱险服的气囊容积、浮力等参数，以控制安全的上浮速度，并进行了一系列性能试验和人体试验。2002年结合模拟153 m快速上浮脱险人体试验完成了脱险服153 m的人体试验，表明该脱险服可满足153 m以浅艇员脱险的需要。目前该型脱险服已经批量生产，并装备部队，部队应用此脱险服进行了大量的训练，提高了部队的脱险能力。
通过医学研究，提出了快速上浮脱险单人脱险舱的医学生理学参数。在此基础上，海军医学研究所对脱险舱结构、原理和控制方法及其关键技术进行了研究，从最初的浅深度应用人工手动控制方法到大深度计算机控制方法进行单人脱险舱快速加减压的控制技术方法研究，研制了快速增、减压自动控制技术及其装置，解决了手操方法存在的重复性差、增压速率难以达到脱险方案要求、氮过饱和安全系数难以控制等技术难题，气体增压速率达到了PT＝P0×2t/N、平衡时间不大于4 s、减压速率2.5～3.0 m/s可调，基本无震荡、无超调，实际执行曲线跟踪设定预案曲线良好(见图1、图2)，满足了快速上浮脱险高压暴露时间短、增压速率快、氮过饱和系数控制精确和重复性好的需求、满足了脱险总体方案要求。
目前，我国应用实验室取得的研究成果研制了适合于我国潜艇的快速上浮脱险装置，进行了假人试验和人体试验，在海上进行了人体试验，试验显示该装置可以满足目前使用深度的快速上浮脱险训练和使用需要，并多次进行了海上实兵快速上浮脱险训练。
在完成实验室模拟153 m快速上浮脱险研究和快速上浮脱险装置海上载人试验的基础上，我军在海军医学研究所和某学院每年组织潜艇艇员进行快速上浮脱险的实验室训练，训练深度最深为60 m，并定期组织海上快速上浮脱险实兵演练，为部队培养了大批技术骨干。目前我军大部分潜艇艇员对快速上浮脱险基本原理、操作方法及其装备使用有了基本的了解和认识，部分技术骨干掌握了此技术和方法。
虽然我国在潜艇艇员水下脱险的研究与训练中做了大量的工作，而且取得了很大的成绩。但是目前我国潜艇艇员脱险的研究和训练水平与我海军潜艇发展的需求相比有很大差距，与先进国家相比也有很大的不足，如国际上潜艇艇员快速上浮脱险在海上已达183 m。在美国、英国等国家，海军水下脱险训练是每个潜艇艇员必须通过的训练科目，未通过此项训练的艇员不得上艇，并要求定期进行快速上浮脱险复训工作。我国潜艇的快速上浮脱险装置在海上进行了载人试验，尚未完成全部艇员成建制的快速上浮脱险训练，很多艇员尚未进行过正规的快速上浮脱险训练。因此，为了提高我军潜艇艇员水下脱险能力和水平，需要进一步加强研究和训练。
由于快速上浮脱险是一项涉及技术、方法、装备、潜艇艇员身体状况、心理素质和技术水平等综合性工作，其技术和装备的发展需要多方面、多角度协调发展，是一项系统工程，在建设时需要从体系、多角度、全方位和多层次考虑和进行建设。
(1)快速上浮脱险加减压方案研究：潜艇艇员快速上浮脱险的基本原理是依据机体在一定高压空气暴露后，快速上浮脱险过程中，体内饱和的惰性气体量始终维持在安全允许范围，因而避免了一些潜水疾病的发生。其特点是加压速度快，在一定深度下严格控制安全暴露阈限时间，不停留减压，上升亦必须达到一个合适的速率。依据上述特点，既要考虑脱险后机体内的氮气过饱和安全系数，又要考虑人的安全耐受阈限和设备的技术性能，综合衡量分析后提出脱险方案，包括快速加压和快速减压方案。因此能否进行大深度潜艇艇员快速上浮脱险，关键要考虑脱险方案是否安全可靠。
在进行模拟153 m快速上浮脱险研究中，笔者采用t值为7 s的加压曲线，达到了在快速上浮脱险过程中机体各个理论组织中的氮张力均在安全范围内。但是在进行更大深度的快速上浮脱险时，7 s的t值不能保证脱险的安全，需要研究确定相应的快速加压方案。同时，在进行上浮减压过程中，也需要研究确定合适的减压速度，既要求减少在较高压力下暴露的时间，还需要保证机体能够耐受的减压速度，避免过快的减压导致机体的损伤。
同时，随着深度的加深，仅仅依靠单纯的快速上浮脱险，快速加压、快速减压的方法不能保证脱险的安全，在20世纪，英国皇家海军潜水医学专家根据使用山羊模拟人类脱险实验研究的结果，认为单纯应用快速上浮脱险技术，安全脱险的最大深度可达228 m。从295～312 m深度脱险，其危险性虽然会增加，但是脱险后大多数艇员可以存活[2,3,4,5]。
为了进一步增加大深度快速上浮脱险的安全性，国外提出了保压脱险、水下减速伞脱险和应用四氟化碳的方法进行快速上浮脱险。其中保压脱险方法为研制一种可以耐受0.15 MPa的抗浸服，在脱险艇员到达水面后，艇员继续在耐压的脱险服内停留一段时间，犹如在9 m或12 m设立一个停留站，进行减压，经过山羊实验，表明可以从335 m深度进行安全脱险。水下减速伞是1973－1975年法国研制的脱险装备，在MKVII的基础上，增加减速伞。重点控制减压速度，在300～60 m区间以2 m/s速度上升减压，在60 m深处自动打开减速伞，上浮速度减至0.7 m/s，使机体在上升过程中进行适当的减压，排除体内的惰性气体[5,6,7]。四氟化碳方法为采用在人体内饱和速度较慢的惰性气体四氧化碳替代压缩空气中的氮气，在一定的暴露时间内，组织中发生减压病的惰性气体临界压力值可以增加，增大了安全脱险的深度。通过理论计算，应用四氟化碳替代氮气，可以使快速上浮脱险安全深度增加50%～100%，可以从目前的183 m安全快速上浮脱险深度增加至275～366 m。
虽然国外进行了以上探索，但是均未进入实用化阶段，表明还有很多关键技术需要研究，特别是从潜水医学进行理论研究，提出适合于更大深度快速上浮脱险的医学生理学参数和方案。
(2)快速上浮脱险医学保障技术研究：快速上浮脱险具有操作简单，高压暴露时间短，上浮速度快，脱险深度大，许多潜水疾病得以避免发生等优点，但是，快速上浮脱险时环境压力变化极快，对人员造成很多生理、心理作用，产生强烈应激，因此对脱险人员的身体、心理素质要求较高。海军医学研究所在进行"153 m快速上浮脱险技术方法及其医学保障研究"和海上快速上浮脱险人体试验及训练时，发现参试者存在应激，且随着脱险深度增加，脱险人员应激反应更明显[8,9,10,11]。在153 m试验中，1名参试者在153 m脱险后，心电图显示ST段下移，长时间心动过速，持续超过30 min[9,10]；结合其他研究指标，分析认为这是因应激导致的心率过快致使ST段下移。试验时，同时检测参训人员血浆和尿液强啡肽、β-内啡肽、CRH、ACTH和Cala，显示这些反映应激反应的神经肽水平在训练后显著升高[8]，说明快速上浮脱险导致机体出现严重应激反应，可能会继发某些病理变化。因此，需要结合潜水生理学、心理学研究，提出合适的训练和实施方案，对人员选拔、训练程序进行研究，提出合适的训练深度、训练方法，既能最大限度训练人员脱险能力，减轻心理干扰，又不造成人员机体功能损伤，提高医学保障水平。
(3)快速上浮脱险致潜水疾病救治措施研究：虽然快速上浮脱险具有高压暴露时间短，上浮速度快，脱险深度大，许多潜水疾病得以避免发生等优点，但是，由于该方法对机体组织中氮张力要求控制在安全范围内，但是随着深度的加深，减压病发生的风险也加大。英国皇家海军医学研究所在1960－1970年进行的267人次实验室模拟快速上浮脱险试验和海上快速上浮脱险试验中[6]，曾在152 m和153 m人体实验时各发生1例II型减压病。由于快速上浮脱险时机体在高气压环境下暴露时间短暂，其病情特点及其病理生理变化规律与传统的减压病有一定的区别，需要对其发生特点及其救治措施进行研究，特别是需要研究大批量减压病伤员现场的救治措施。另外在实施快速上浮脱险时，可能由于减压速度过快、潜艇艇员在实施脱险时紧张、呼气速度过慢甚至不慎屏气，导致肺气压伤，对艇员生命安全造成影响，需要研究、提供现场及时救治措施和方案，减少艇员的伤亡率。
(1)单人脱险舱的研制：快速上浮脱险的实现，必须依赖于脱险装备。目前我军已经研制成功了快速上浮脱险服及其艇上快速上浮脱险需要的单人脱险舱。但是艇上设备使用深度是由当时技术和需求确定的，在进行超过其设计深度范围的快速上浮脱险时，可能存在安全隐患，因此不仅需要研究更大深度快速上浮脱险装置，也需要进一步完善其控制技术和方法，以提高大深度快速上浮脱险的安全性。
(2)快速上浮脱险服的研制：在快速上浮脱险服方面，英国自从1970年实现了海上183 m快速上浮脱险人体试验后，对其抗浸服进行不断完善，以后相继研制了MK 8、MK 9、MK 10和MK 11,包括增加保暖内衬服增加保暖性能，将原来的双层脱险服改为单层脱险服，便于操作和使用；增加了单人救生筏提高艇员在水面等待救援能力。目前MK 11已经生产，并在土耳其海军和新加坡海军装备使用，理论上讲其脱险深度可达310 m。
我军研制的潜艇艇员水下脱险装具是20世纪80年代产品，经过30余年的技术发展，国内外在脱险理论、生产原材料、加工技术、生产工艺等方面均有很大提高，因此，需要结合潜水医学研究成果，采用先进的材料和加工技术，研究新型适合于我海军的快速上浮脱险服。
(3)头罩充气系统的研制：头罩充气系统(hood inflation sysytem, HIS)是固定在潜艇艇员脱险舱内为潜艇艇员抗浸脱险服配套的供气装置。在实施快速上浮脱险时，脱险艇员将脱险服头罩充气接头插入气囊充气阀，气囊充气阀持续向脱险服内充气。随着单人脱险舱内压力升高的同时，头罩充气系统向气囊和头罩内持续供气，并使得头罩内压力高于周围环境水的压力，脱险艇员可呼吸头罩内压缩空气，避免脱险艇员发生挤压伤、缺氧症和溺水等事故。为了保障脱险过程的安全，要求头罩充气系统可随着单人脱险舱内压力的变化，实时调整充气速度，具有伺服功能，保证在快速加压时提供足够的供气流量，保证脱险的顺利进行。
目前我国潜艇快速上浮脱险服充气阀完成了153 m人体试验，今后应针对更大深度快速上浮脱险快速加压的需求，结合潜水医学研究结果、研制相应的头罩充气系统。
(4)快速上浮脱险服和头罩充气系统检测装置：快速上浮脱险实施成功与否，装备的安全性、可靠性将起重要作用。因此应定期对快速上浮脱险服和头罩充气系统进行性能检测，包括脱险服使用安全性、头罩充气系统供气量、伺服性能、可靠性等进行检测，以保证其能满足医学生理学要求和安全使用需要。
潜艇艇员水下脱险成功与否，不仅取决于脱险技术和装备，还取决于艇员掌握的技术水平，取决于训练的结果。因此，英国、美国等国家海军在加大援潜救生装备建设的同时，积极开展艇员水下脱险训练，建立潜艇艇员水下脱险训练中心，每年对潜艇艇员进行大量的脱险训练，并建立了完整的训练机制、训练内容、训练程序和方法，保证了训练的安全。
我国虽然也进行了骨干的快速上浮脱险训练[12]，但是目前还没有形成严格训练机制，很多艇员没有经过快速上浮脱险训练，因此需要建立适合于我军的快速上浮脱险机制、训练方法，加大普及力度，全面提高艇员脱险能力。
我海军正在进入快速发展时期，潜艇部队也在加大建设力度，为了提高潜艇部队的战斗力和保障力，应加大大深度潜艇艇员快速上浮脱险能力的研究和训练力度，提高我军艇员脱险的能力和水平，满足我军援潜救生需要。
