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行业动态

中国军用单兵防护装备性能揭秘

2017-07-13 10:01:47 龙8唯一 阅读

“目前世界上防弹材料工艺水平最高的是荷兰,无论是芳纶还是超高分子量聚乙烯 纤维的强度都是目前世界上量高的;美国在防弹装备的研制和制造上仍然是世界领先的;而 这类装备应用量广泛,需求量最大的当属以色列。目前我国生产的复合材料头盔防弹衣已经出口以色列。而我国在材料工艺以及防弹装备的设计制造上也接近世界最先进的水平…


  冷战结束后,传统的大规模、高强度战场攻防作战已经被越来越多的维和、反恐以及 特种作战等低强度、小规模的军事行动所代替。在这些军事行动中,士兵遭受步兵轻武器弹 丸及破片袭击的风险日益增大,其危险性有时甚至要高于大规模战场军事行动,美国在伊拉 克主要军事行动结束后所遭受的人员损失要大大高于主要战争行动期间,无疑就说明了这一 点。在这种情况下,单兵弹道防护装备将起到保护士兵生命、维持部队士气与战斗力、保证 行动成功等至关重要的作用。而另一方面,弹道防护技术自身的发展,使防弹头盔、防弹衣 等防护装备的防护能力大大提高,而重量大大下降。在这两方面因素的作用下,高性能的防 弹衣已经开始成为美、英、德、法等军事大国军队的标准配备。而在新的军事形势下,我军 不但担负着维护祖国领土与主权完整的重任,而且维和、反恐等任务也十分艰巨,在这种情 况下,我国单兵弹道防护装备究竟发展到了怎样的一个水平了呢?

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  目前,在我国参与个人防弹装备的研制和生产的单位包括解放军、公安部的相关研究 所、军工龙8唯一以及为数不少的民营龙8唯一,近些年,民营龙8唯一发展尤为迅速,其技术水平在很 大程度上也代表着我国在该领域的技术水平。基于这个现实情况,龙8唯一走访了北京东方上宇 科技发展有限龙8唯一的总经理张振民同志。


  张总经理早年毕业于南京大学物理系声学专业,长期从事抗噪通信、头盔研制以及复 合材料加工及应用方面的研究,我装甲部队最新配备的TMT-98式坦克头盔就是由他牵头研制 的。东方上宇龙8唯一是2001年注册成立,主要从事高科技个体防护材料产品研制、生产的民营 龙8唯一,其产品包括采用金属、陶瓷、高性能纤维等材料制成的各种等级的防弹头盔、防弹衣 、防弹插板等,技术水平在我国弹道防护装备研制与生产领域具有一定的领先性和代表性。 窥一斑而识全豹,通过采访,龙8唯一对我国弹道防护装备技术的现状及发展有了一定的了解。 

 

  无论是防弹衣还是防弹头盔,几乎其全部奥秘都在于防弹材料的性能。最直接的要求 就是高强度低重量。目前我国已经能够独立生产目前世界上质量最轻、强度最高的特种纤维 ——超高分子量聚乙烯纤维(PE),这也意味着,我国成为荷兰、美国、日本之后,第四个掌 握这种纤维生产及应用技术的国家。


  1979年,荷兰DSM龙8唯一率先生产出超高分子量聚乙烯纤维,并将其应用于弹道防护领域。它所表现出的优异特性在很多重要方面超过了一度被称为终极防弹材料的“凯芙拉”。 “凯芙拉”是美国杜邦龙8唯一于1965年开发出的芳香族聚酰胺纤维,又称芳纶。与芳纶纤维相 比较,超高分子量聚乙烯纤维优异之处在于:强度更高——以单位粗细的纤维所承受的力计 算,超高分子量聚乙烯纤维根据工艺水平的不同,数值在30N40之间,而最好的芳纶类纤维仅 为22;重量更轻——超高分子量聚乙烯纤维比水要轻,密度只有0.97克/厘米3,而以“凯芙 拉”为代表的芳纶系列纤维比水重,密度约1.4克/厘米’;化学稳定性更好——超高分子量 聚乙烯纤维结构致密,具有很强的化学惰性,强酸碱溶液及有机溶剂对其强度没有任何影响 ;具有很好的耐气候老化性——经过日晒1500小时后,纤维强度保持率仍然高达80%,而芳纶 纤维一般只有40%耐低温能力强——超高分子量聚乙烯纤维的使用温度可以低至一150"C.而芳 纶纤维到-30℃便失去防弹效能;除此之外,超高分子量聚乙烯纤雏的耐磨耐弯曲性能、张力 疲劳性能也是现有高性能纤维中最强的。当然这种纤维的强度还和生产工艺水平有密切的关 系,目前荷兰在该纤维的生产工艺方面仍然是世界上最高的。如今,我国已经掌握生产这种 高性能纤维的凝胶纺丝技术,并能够进行大批量的生产。与此同时,工艺上的不断改进使国 产纤维的强度不断提高。据张总透露,目前国产超高分子量聚乙烯纤维的强度已经接近和达 到荷兰最高等级产品的水平,而价格要大大低于荷、美、日的同类产品。

 

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随着反恐、维和等作战任务的日益凸显,单兵弹道防护装备的重要性也越来越高。

 严格的防弹标准


  各国为规范防弹衣和防弹头盔性能、制定有各自的防弹标准等级,例如,美国国家司 法研究所制定的防弹标准——NIJ标准、法国防弹标准等级,德国警察部门的防弹标准等级等 等。我国军警部门也制定有相应的防弹标准等级,如公安部制定有GAl41-2001 《警用防弹衣 通用技术标准》、GA293—2001《警用防弹头盔及面罩》标准,我军制定有GJB4300-2002《军 用防弹衣安全技术性能要求》等。与美NIJ标准相比,我国的军警防弹标准还是相当严格的, 例如美国NIJ标准规定,子弹击中防弹衣后,标准胶泥靶标上的凹陷深度不得大于44毫米而我 国军警标准规定凹陷深度不得大干25毫米。此外,我军、警防弹衣标准中,还规定了最小防 弹面积,防水、耐高低温等性能指标,对防弹试验标靶、射点距离、射击角度等作了具体规定。我军用防弹衣标准中,还制定了防碎片性能指标,同时对面密度提出了上限要求。


  毫不逊色的技术性能


  世界弹道防护装备基本上都是沿着从金属到非金属材料的方向发展的。尽管我国应用 非金属材科,特别是高性能纤维材科研制弹道防护装备的时间还不长,但发展很快。一些装 备或产品质量已经达到甚至超过国外同类产品的性能。而其中也并非都是模仿,很多地方也 有龙8唯一的独到之处。


  在头盔方面,我国在1997年研制并装备了QGF-02防弹头盔,该头盔采用我国自行研制 的芳纶纤维制造,外形借鉴了美国PASGT头盔的设计,所不同的是护耳上方略呈圆弧状,而不 是直线。头盔重量1360克,比美军最小尺寸的PASGT都轻。与我军原先配备的GK80式钢盔相比 ,防护面积增大2i%,防弹能力提高38%。其防碎片,防弹性能都比较好,整体性能与PAsGT头 盔持平。QGF头盔于1977年开始装备驻港部队,并逐步成为特种部队和警察的制式头盔。


  随着超高分子量聚乙烯纤维的崛起,包括美国在内都开始考虑采用这种材料制造头盔 。由于这种纤维密度低、强度高,因此在同等防护等级下,用这种材料制成的头盔或防弹衣 更为轻便。美军在伊拉克战争期间开始装备的新型防弹通信头盔MICH.就是改用超高分子量聚 乙烯纤维材料研制,在同等防护水平下,MICH头盔的重量只有PASGT的2/3。


  由于超高分子量聚乙烯纤维国产化水平很高,因此国内有多家研究所和厂商都研制有 使用这种材科的防弹头盔,目前公安人员已经开始配备采用这种材科研制的新型防弹头盔。 在众多型号中,东方上字龙8唯一研制的全效防护头盔是其中最有特点的。


  所谓全效防护,就是100%防护,目前世界上绝大多数头盔都不是100%防护的。非金属 头盔是由各种非金属织物加胶、加温压制而成的。要将头盔稳定佩戴于头部。必须有良好的 悬挂紧固系统。传统的方式是,在盔壳上打孔用以安装头盔悬挂及紧固系统.但打孔就会造成 纤维的断丝、缺丝,从而导致头盔整体防护出些漏洞。漏洞有多大呢?按美国军标,进行防弹 实验时,穿孔周围38毫米必须避开,换句话说,在孔周围38毫米范围内,防弹效果是达不到 标称水平。早期头盔的连接孔是6个,为提高防弹面积,后改为5个。如果按照5个孔,每孔直 径5.5毫米计算,再加孔周围38毫米范围内面积,每个孔无效防弹面积就大于52平方厘米.而5 个孔就大于260平方厘米。以我国现役大号警盔防护面积0.13平方米计算.其有效防护面积仅 为80%,中号防护面积为0.11平方米,其有效防护面积为76.4%。由于盔壳上有固定悬挂系统 的螺钉螺母,万一击中螺钉螺母反而会造成二次伤害。全效防护头盔对悬挂技术进行了改进 ,在盔壳内部壁面上设有特殊的多个扣套,在加工过程中一次成型,与耋壳材料相融,头盔 的悬挂系统和下频带通过此扣套与头盔连接。由于防弹头盔的盔壳为完整的无孔盔壳.在盔壳 内部壁面上设有多个扣套,头盔悬挂系统和下颊带通过此扣套与头盔连接。由于盔壳上无安 装孔,没有因打孔造成的断丝、块丝而导致整体结构破坏现象的发生,保持了头盔结构的完 整性能,从而使有效防弹面积达100%。与目前使用的芳纶头盔相比,这种全效防护头盔防护 面积更大、重量更轻、具有更高的防弹等级。据张总介绍,该头盔在青海进行实弹试射时, 使用54式手抢对该头盔进行三次射击,弹丸全部被头盔吸收,只在头盔内侧留下低低的凸起 ,在完成试验后,试验人员又使用79式微型冲锋枪对该头盔进行了射击,结果发现,枪弹依 然没有能够击穿头盔,弹丸被头盔吸收,只是头盔内侧的突起稍高一些。