国产防弹衣、头盔浅谈

国产防弹衣、头盔浅谈
      

作为战场上士兵的“守护神”,防弹衣和防弹盔从战火中诞生到今天,经历了一个相当长的发展过程。随着实战的需要,科学技术的不断进步,现代的“甲胄”已发展到了新的阶段。看似简单的盔、甲,实际上涉及多个技术门类,凝聚着新科技的结晶,其内涵已远超过古代“甲胄”的范畴。 
新成立后,经过几十年数代人的不懈努力,我国防弹衣和头盔的研制取得了很大的成绩,在当今同领域里占有重要的地位,足以让我们引以为骄傲与自豪。
纵向的发展
防弹衣
20世纪50年代末,我国即开始防弹衣的研制。早的防弹衣由玻璃钢与木棉组成,对手榴弹破片及手枪弹有一定的防护效果。之后研制的铬钢玉―玻璃钢防弹衣和高强铝合金防弹衣,目的是防美制子母弹的杀伤。以上的防弹衣曾伴随我军高炮部队一起入越参加援越抗美(1965―1970)。进入70年代后,我们又研发了铝合金―高强尼龙防弹衣,即81式防弹衣,目的是防64式手枪和其他凶器对人体的伤害,是公安部门代列装装备。值得提及的是80年代以来,我国技术人员根据需求而研制了不同类型的防弹衣。总后军需装备研究所于90年代初成功的研制了TF90-54防弹衣,其结构为特殊钢+高强度尼龙材料,装备对象为一线部队、武警、公安及安保人员,目的是防以54式手枪为代表的各种手枪弹(51标准弹及51-1钢芯弹,弹速450m/s)。TF90-54防弹衣防护效果优良,重量轻,防护面积大,与国外流行的芳纶(凯夫拉)―陶瓷防弹衣相比,在同等防护标准情况下,54防弹衣重量轻30%,防护面积大77%,价格仅为其1/4。优良的品质使其获得了科技进步二等奖,军队科技进步一等奖。该系列的TF95-79防弹衣,能有效防止79式轻型冲锋枪发射的弹速520s/m51式标准/钢芯弹的打击。90年代,军需所又在国内率先引进国外新材料和技术,研制出新一代非金属芳纶防弹衣。武警科技开发部及公安部系统与国内企业也研制了多种类型、品种齐全、性能良好的防弹衣产品。
防弹头盔
              

70年代,我国开始立项研制代防弹头盔――GK-80钢盔。1979年的边境自卫反击战,加快了新头盔研制与装备的速度(战后统计表明,作战中我伤员60%伤在头部,而这其中80%是由弹片及流弹造成)。1982年80盔正式装备我军,在80年代(1980―1988年)南疆边境作战中,80盔为减轻部队伤亡,保证战斗胜利发挥了重要作用。它获得了科技进步三等奖。GK-80盔目前仍在部队大量使用,并在相当长的时间里为我武警、公安部队的主要装备。80盔使用重量不超过1350g,其改进型为GK-80A型,主要是悬挂系统由两点式固定改为四点固定,增加了稳定性。
90年代,我国研制成功了第二代头盔――QGF02防弹盔。这是我们种以芳纶材料制造的头盔,盔重不超过1450g,其各项指标较大幅度地超过80盔,防护面积增大了21%,防弹效能提高了38%,舒适性、稳定性大为提高。其综合性能达到了国际同类产品的先进水平,超过了上种芳纶盔――美国的M88(PASGT)头盔。02盔于1997年先装备我驻港部队,之后陆续列装全军。02盔的研制成功具有划时代的意义。它获得了军队科技进步一等奖。在此之后,武警部队和国内有关部门与厂家也研制了多种金属与非金属头盔,呈现了百花齐放的局面,让使用单位可以有不同的选择余地。
横向的比较
目前我国的防弹衣与头盔的研制紧紧追踪先进水平,与国际同步发展并有鲜明的特色。我们的“甲胄”成本低,重量轻,性能好,某些方面达到之,让人欣慰。
以总后“护神”系列TF90-54/TF95-79防弹衣,武警部队WJY-99-2/4系列防弹衣和四川四环装甲SH-79防弹衣为例,它们均采用钢质材料,使用我国自制的911A、FD-1特种钢等钢种,防弹标准很高,均防54式手枪及79式轻型冲锋枪近距离发射的51-1钢芯弹(弹速450~520m/s)的打击。四环装甲防弹衣采用FD-1中碳多元低合金超高强结构钢,具有在任一区域、任一距离、同一弹着点可承受枪弹重合打击的能力,100mm2面积上可承受5发子弹的打击。上恐怕还没有几件防弹衣能经受住如此严酷而苛刻的考验吧!几年前在德国举办的一次防护装具展会上,我国的“护神”防弹衣在实弹射击对比实验中,在规定距离上挡住了所使用的各类枪械的打击,而其他的各类众多防弹衣均被击穿。“护神”因此博得了国外同行的认可与赞许,让人扬眉吐气!现在我们的钢质防弹衣重量已成功地控制在4~6kg之内。从人机工程学讲,防弹衣重量不超过人体重量的10%不影响穿着与技战术动作。与国外比对,在防弹效果相同条件下,我们的产品重量轻30~40%,同时还具有很好的性能价格比。而非金属防弹衣的研制也是成果累累,产品性能优良。
我国防弹头盔的发展同样成绩显著。80年代定型、列装的GK-80/A钢盔,采用我国独立研制的材料――232钢,即中碳低合金高强稀土钢,而没有使用外军广泛应用的锰钢、高锰钢和非碳锰钢。80盔防护标准达到375m/s,可防64式、77式手枪发射的7.62mm64标准弹和54式手枪7.62mm51减药弹(弹速320~340m/s)及低速弹片(手榴弹、地雷破片)的近距离打击。30~50m距离上可防7.62mm的51标准弹、9mm巴拉贝鲁姆弹的打击(手枪发射),防护能力超过美国M1-961盔(采用高碳高锰奥氏体钢)、苏/俄SSH-68盔(采用中碳低合金高强锰钢)及日本M-66盔、英国MK-4盔、德国IA-1盔等外军钢盔,成为当时防护性能好的钢质盔。90年代以来,总后、武警、公安系统研制了多种钢质头盔,性能良好,体现了我国先进的技术水平。

我们研制的二代合成材料头盔是换代产品,有代表性的有总后QGF-02芳纶盔、武警UD-75基纶盔、重庆盾之王的FDK02-II基纶盔等等,防护能力均达到了防54式手枪标准弹(弹速450m/s)的打击。新一代基纶材料(超高分子量聚乙烯纤维)比芳纶材料(芳香族聚脂酰胺纤维)性能更好,如防水、强度、抗老化等方面。所制头盔比芳纶盔重量轻200~300kg。与国外同代头盔如美国M-88,法国的佳雷/UHMWPE,俄罗斯P7-U/P7N-2、英国MK-6(NPM1)及德国产品等相比,我国头盔在各项指标上均达到或超过了外军头盔。目前我国多个厂家生产了多种型号的合成材料防弹盔并广泛装备应用。我国的防弹衣及头盔批量出口许多,为祖国赢得了声誉。
几点启示
我国防弹衣、头盔的发展也折射出了同领域技术进步的印记。
1、技术水平不断进步与发展
制造防弹衣、头盔的材料,经历了从金属到非金属,从普通钢到合金钢,从普通化纤到芳纶、基纶,从单一材料到复合材料,从性能一般到高强度、高韧性、高硬度、高弹模量的不断发展,而这个发展是没有止境的。每发展一步,产品性能就提高一步。随着新材料、新技术、新工艺的出现,产品的结构、内在质量也在不断变化与改进,目的是减轻重量、提高防护力,扩大防护面积、提高舒适性、方便性并向防火、防水、伪装等多功能方面发展。从各国发展趋势看,正在日益广泛地应用各种合成材料,其优点明显。如合成纤维制造的头盔与钢质盔相比,一般讲防护面积大15~20%,防弹效能提高20~40%,重量轻20~30%,舒适性、稳定性、隔热性、环境适应性明显提高。英国新一代防弹衣采用新型碳化硅陶瓷,该材料重量轻,防弹性能好且造价低。这种防弹衣能在10mm2面积上能挡住射速850m/s的7.62mm子弹的打击(即相当于79/85狙击步枪发射的53步机弹),优点明显。日本新型复合材料防弹衣采用高性能芳纶+新型复合陶瓷+氨基甲烷乙酯减震材料,该防弹衣能阻挡5.56mm子弹的打击(即M-16等步枪发射的子弹,弹速980m/s),性能优异。法国采用荷兰DSM公司的基纶材料作为防弹衣主体,加基纶纤维压板作插板,产品质量轻,能防AK-47自动步枪等的近距离打击。
近年来,新材料研究在继续进行,如人造蛛丝、水晶纤维、纳米材料等。可以预见,性能优良的材料将不断应用于防护用具上。
2、多种原料并存,相互补充
直到科技高度发展的今天,我们仍不能说有哪种材料是十全十美而没有缺陷的。以钢材与合成纤维相比较,钢质材料价格低、防弹效果好,不易出现非贯穿性损伤,使用寿命长;而合成纤维材料质量轻、舒适性好,不易出现跳弹等,但彼方的优点恰是此方相对应的缺点。尽管合成材料是当前及日后发展的主流,但目前仍是多种材料并存、共用,相互补充,或单一形式或复合形式,如钛―钢,钢―尼龙,铝―钛,钢―芳纶(基纶),陶瓷―玻璃钢,芳(基)纶―陶瓷,芳纶―基纶等等。芳纶材料防弹效果比较有限,特别是防非贯穿性损伤,因此一般要加衬层或插板,如钢或复合钢板、复合陶瓷板等以提高防护效果。
高标准的防弹衣,无论国内外,采用的结构基本相同。如防弹速750~950m/s这个级别上(防AK47/74、M-16、56/81等枪发射的5.45/5.56mm步枪弹和7.62mm的56步枪弹等),一般采用钢质材料制造,防弹衣重7~10kg。我国产品有SHAM-81型、总后56型及FDY-6Y和DY-81型等。前后部采用防弹效果不同面板的办法可降低防弹衣重量,因为在实战中前部的打击为猛烈。如国产FY2000-5-1防弹衣,前部防56/81步机弹,后部防54手枪标准弹,重量只有5kg不到。另一类采用芳(基)纶材料加插板结构,如我国武警UD-5型、沈阳FDY6-RY型等防弹衣,采用钢板、钢-钛复合板或陶瓷板提高防护标准,防弹衣重约5~8kg。
如果再提高防弹标准,达到防弹速850~950m/s的7.62mm步机弹和5.8mm步机弹(79/85狙击步枪、95自动步枪发射)的水平,一般采用芳纶-基纶材料加复合陶瓷板进行防护,如总后高标准防弹衣等,重量约10kg。这一类防弹衣为全防护型,但重量较大,一般用于狙击手执行战斗任务时穿用。
3、根据国情发展并勇于创新
防护产品的研发使用一方面要跟踪先进水平,另一方面又要充分考虑国情,根据自身条件与需求,从材料到工艺技术,力争以低成本达到好的效果,同时要勇于实践,大胆创新。目前各国均在大力发展新型材料产品,不可否认,芳纶等材料轻而舒适,但其成本高且化学稳定性与防非贯穿性损伤效果相对较差。在成本―重量―效果―防护面积之间寻求佳平衡点,这个问题看似简单,实际上相当不容易,也是我们应努力追求的目标。面对资金并不宽裕的实际情况,我们不应该放弃金属材料的研发,在这方面我们成绩不俗。如采用911A、DF-1、GJB32等特殊钢制造的防弹衣达到或超过了国外同等级别防弹衣的标准,如总后TF-95-79,武警的WJY-4等。北京金神宝公司采用半智能化宇航高级合金材料制造的防弹衣重量轻,防弹效果好(防54手枪钢心弹,弹速450m/s),且防密集射击。
目前国外除俄罗斯外已基本上不再研发新的金属头盔。而我国基于前述的原因,在钢制盔研制方面仍在不断努力。由北京安龙公司与总后3523厂研制的2000―4钢制头盔,防弹能力达到520m/s弹速,即能在近距离有效防止轻型冲锋枪7.62mm钢心弹的五点打击。此盔已列装警察国际维和部队。武警科技部研制的WJ-PKK-01-5型钢制头盔具有与2000-4盔同等防护能力,已批量装备武警部队。广东粤安器材厂制造的GGK―93T/II钢盔是我国种高标准防弹头盔,可四点防轻型冲锋枪钢心弹,顶点防54手枪钢心弹,目前为公安部队主要装备之一。以上几种盔型防弹能力均超过国际高防护标准。
在复合材料头盔方面,武警部队研制的996-2/3头盔采用钢―基纶复合结构,防护标准高(防54手枪及轻冲发射的钢心弹)而成本相对较低。重庆盾之王公司的FDK01-II盔也采用钢―基纶复合材料,防弹标准与国内外各种单质芳(基)纶盔相同,价格为芳基纶盔的1/2,重量较轻(1.45kg)。这些复合盔综合性能均超过国外的同类产品,如俄罗斯的SSH-68M(钢―基纶材料)、K-6盔(铝、钛复合材料)及德国复合盔等。在工艺上我们也不断创新。北京东方上宇公司研制的芳(基)纶材料全效型头盔,盔体上无钻孔(不需要螺钉紧固),防护面积为100%(一般来说,钻孔中心半径38mm范围防弹效果明显降低)。武警部队制造的WJY-2/4防弹衣不但防弹标准高,而且钢板块之间采用锁接而非一般常用的搭接结构,解决了钢板块之间30度角缝隙漏弹的问题(尽管这个问题出现的概率很低),进一步提高了防弹能力,更好的保障了战士的安全。