浅析防弹纤维在防弹头盔中的应用

朱海刚

摘 要 随着高性能防弹纤维的出现和发展，人们对防弹纤维及其复合材料的研究也越来越活跃。各国纷纷将注意力投入到防弹纤维及其复合材料武器平台以及其中某些构件的制造研究领域，并已取得了显著成果。本文对防弹纤维在实际中的应用进行了概述总结，为下一步研究防弹纤维的应用提供了基础。

关键词 防弹纤维 应用

中图分类号：TO327.1；TJ810.38 文献标识码：A

新型防弹纤维的开发使复合材料头盔的研制得到了很大的发展。最先采取行动的是美国人，他们于1978年研制的新型凯夫拉头盔标志着头盔的发展进人了新时代。新型的PASGT头盔比钢盔防护能力大1倍以上。它采用高抗冲凯夫拉织物浸枯合剂压制而成，防护能力强、质量小、导电率低，其综合防护性能比钢盔提高了4～5倍。继美国之后，英国、俄罗斯、以色列等军队也开始使用“凯夫拉”、“尼龙”、“超高分子聚乙烯”等高性能纤维材料的头盔。

1“凯夫拉”头盔

由于凯夫拉纤维结构中芳酰胺分子束沿纤维轴高度有序排列，因此其抗拉强度极高、吸收破片动能的能力也较好。根据有关射击试验证明，对于阻挡2.79g弹头能力，“凯夫拉”比尼龙高40%；对于0.49g破片的防护，比尼龙高14%；对0.16g破片的防护，比尼龙高17%；在吸收破片动能的能力和对微小破片方面，“凯夫拉”比尼龙和钢高40%；对于1.1g破片，“凯夫拉”比尼龙高96%，比钢高187%。平均看来，“凯夫拉”吸收破片动能的能力是尼龙的1.6倍，是钢的2倍。多层凯夫拉织物对弹头的防护效果也很好。此外，“凯夫拉”还具有稳定性好，对所有化学物质不起反应，不燃烧，不熔化等特点。

美军于1978年开始用高强度、高模量、低密度的“凯夫拉”纤维制作头盔，1983年装备部队。该头盔的正式名称为“地面部队单兵防护系统”，简称“PASGT”，俗称“德国兵”，因为该头盔外形与第二次世界大战时纳粹德军的头盔相似，并且增大了对耳侧和后颈的防护面积。该头盔悬挂系统采用两端固定式，并可调节，共有4种规格，99.9%的美国军人都适戴。美军“凯夫拉”头盔的内衬使用注塑成型工艺，一次成型。其中号头盔的质量为1.42kg。其防护性能标志V50值可达609.6m/s，能防9mm手枪弹弹头和破片。

德军的头盔是由“凯夫拉”织物和酚醛树脂压制成型的。在其质量比原钢盔减少30%的情况下，防护能力却比钢盔提高了160～200%。而且，阻燃性、热稳定性好，能防轻微辐射。德军中号头盔的质量为0.96kg，弹击试验V50值可达620m/s，它可阻挡原北约标准的9mm手枪弹弹头。

日军日本自卫队目前装备的防弹头盔有2种，66式钢盔和88式“凯夫拉”头盔。由于66式钢盔是仿照美军钢盔制作的，尺寸不适合日本人的头形特点，且质量大，戴上摇晃，因此日军于1985年着手研制新型“凯夫拉”头盔。88式“凯夫拉”头盔。其中号头盔的质量为1.1kg，颜色为橄榄绿，厚度10mm，质量比66式钢盔轻20%，防弹能力却提高了20～30%。特别是其盔形的质心设计合理，正好与人的头部中心吻合，戴时稳定性明显提高。日军的88式“凯夫拉”头盔于1986年进行技术性能评定，1988年正式装备部队一个师（首先装备北海道驻军6000顶），之后以每年6000～8000顶的速度装备部队。

北约军事集团司令部认为，在不断加强军事力量的过程中，只有战斗力强的军人方能取得战争的胜利，而单兵防护装备的作用十分重要。北约集团的轻型头盔使用高强度、高模量的“凯夫拉”材料制作。整盔的弹击试验V50值为487.7m/s，能防破片对头部的伤害。该头盔戴着稳定、舒适、质量小，中号头盔的质量为1.19kg。

我国在1997年研制并装备了QGF02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1.45千克，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16%，防弹能力提高38.4%。其防碎片，防弹性能都比较好，整体性能与PASGT头盔持平。QGF02头盔于1997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。

2尼龙头盔

尼龙纤维复合头盔适合于对低速、大块破片的防护，但总体防护性能不是很好。目前装备尼龙头盔的主要是英国军队和以色列军队。

英军1988年开始向部队发放MK-6型头盔，以取代MK-4型钢盔。该头盔由23层防弹尼龙高温高压成型，全重1.2kg。士兵可根据头部的需要选择大小。该头盔的弹击试验V50值可达300～600m/s，能防高、低速小口径枪弹弹头及破片。

以色列军队的尼龙纤维增强复合头盔是由层压防弹尼龙和玻璃纤维布制作的。中型头盔的质量为1.09kg，能防护低速小口径枪弹弹头及破片。

3超高分子聚乙烯头盔

超高分子聚乙烯头盔所用的超高分子聚乙烯纤维的强度和模量都高于“凯夫拉”纤维，而且密度小，是目前力学性能最好的防弹纤维。最近几年开始用于防弹头盔领域。

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使用这种材料的防弹头盔，目前公安人员已经开始配备采用这种材料研制的新型防弹头盔。

纤维材料头盔的出现在军界引起了不同的反应。有人担心这种头盔的使用寿命不长，还有人担心在浸湿的情况下性能可能降低。但事实很快消除了这些顾虑。织物聚合头盔几乎在所有指标上都超过了钢盔，它不仅对爆炸破片提供可靠的防护，甚至还能抵御一些手枪弹头，而且戴着舒适得多。另外，由于凯夫拉等聚合物材料导热性低，因此新一代头盔不像钢盔那样闷热，冬季不会使头部冻伤，而且也不会被无线电侦察发现。

总之，随着纤维性能的不断提高以及成型工艺的迅猛发展，纤维复合材料必将越来越多地应用于防护装备领域，为防护装备性能的提高做出了革命性的贡献。

参考文献

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