2020式警用防暴头盔主要变化及论证阶段关键技术指标释义

周鑫 马文俊 李扬 王新雨 公安部特种警用装备质量监督检验中心

引言

随着新技术、新材料、新工艺在警用装备领域的广泛应用和发展，目前实战中使用的警用防暴头盔应用的是GA 294-2012《警用防暴头盔》标准，在盔型、重量、结构、材料、性能维度上都亟需改进提高。为进一步提高公安机关防暴处突能力和人民警察安全防护水平，公安部装备财务局向科研单位和社会生产企业广泛征集警用防暴头盔设计方案，通过科学严谨的论证、研制及队伍试用，2020式警用防暴头盔于2022年1月研制定型。

公安部特种警用装备质量监督检验中心作为专业的装备产品检测实验室，积极响应公安部装备财务局号召，承担了本项目关键技术指标的实验室论证工作。中心根据现有的国家标准GB 811-2010《摩托车乘员头盔》、GB 24429-2009《运动头盔》、行业标准GA 294-2012《警用防暴头盔》以及《2020式警用防暴头盔战术技术指标》等专业技术文件，结合多年的警用装备产品试验经验，编制完成《防暴头盔检测试验大纲》。该大纲规定了2020式警用防暴头盔技术指标的试验方法、仪器设备、试验样品数量和判定规则等，解决了2020式警用防暴头盔在新技术指标没有试验方法，或与现有标准中试验方法不匹配的问题，为论证阶段提供了科学的试验依据。通过对大量一手数据的分析提出解决方案，为进一步完善头盔设计改进工作提供专业可靠的技术支撑。

一、论证阶段主要技术指标变化

（一）2020式警用防暴头盔的主要特点

2020式警用防暴头盔主要用于人民警察维护社会治安秩序，应对处置暴力违法犯罪行为，抵御锐器、利器、棍棒及非爆炸性投掷物攻击，保护头部、面部和颈部安全。

首先，将2020式警用防暴头盔定义为制式警用装备，从根本上规定了头盔的外形制式、结构组成及主要功能。其次，对防护区域进行扩展，增加颈部防护。2020式警用防暴头盔列入了警用装备序列，更全面保障了一线作战单位的安全，配置提升了核心战斗力。

从实战需求出发，结合国际通用的警用装备类产品分类分级方式，对使用场景不同选择佩戴不同防暴头盔。对原有警用防暴头盔进行重新设计，研制出两种全新盔型，即半盔型和全盔型。其中半盔型警用防暴头盔主要适用于日常的执勤执法，全盔型警用防暴头盔主要适用于已明确的群体骚乱、暴恐事件等特殊任务或高风险场景。

重量轻、多功能是半盔型警用防暴头盔的新特点。半盔型警用防暴头盔，主要由盔体、内衬、悬挂佩戴系统、面罩、战术导轨和可拆卸护颈组成，如图1所示。借鉴了FAST头盔的设计思路，在对基础头盔部分进行轻量化设计的同时，增加了通用战术导轨，重新设计了可拆卸式面罩、可展开式防割护颈及头围悬挂调节系统。更加体现机动性和可拓展性，适应模块化选配组件（如激光护目镜、通讯装置、照明装置、阻燃面罩等），适应灵活多变的作战场合。

重量轻、更全面的防护是全盔型警用防暴头盔的新特点。全盔型警用防暴头盔，主要由盔体、内衬、悬挂佩戴系统、面罩和分体式护颈组成（见图2）。在降低盔体整体质量的同时，重新设计了面罩的开合定位装置，增加了防割护颈的设计。全盔型警用防暴头盔与原防暴头盔构成基本一致，提供了更全面的防护区域且质量大大降低，适用于风险较高的作战场合。

（二）头盔重量

2020式警用防暴头盔在重量上大幅降低。原防暴头盔重量要求小于等于1.65kg，经全新设计的全盔型警用防暴头盔重量应小于等于1.35kg，半盔型重量应小于等于1.2kg。

颈椎是人体最敏感脆弱且更容易体察疲劳的部位，头盔重量及重心稳定性易被感知。过重的头盔短期可造成头晕、目眩、降低作战效能，长期可造成颈椎劳损甚至颈椎变形。因此在满足防护要求的前提下，头盔的重量越轻越好。

随着新材料、新工艺、新技术的发展，头盔减重不降级的想法成为可能。目前国内生产的警用防暴头盔盔壳主要以工程塑料为基材制作，具有技术成熟、性能稳定、批量成型速度快、价格低廉的特点。但同时存在如质量偏高、盔壳体积较大、传声散热效能差等缺陷。

新型材料的使用是头盔减重的必然趋势，除了改性强化的工程塑料还有很多新型复合材料成为优秀的备选方案。在相关报道中指出，2022年北京冬奥会上出现的碳纤维材料头盔为冬奥成绩带来了大的突破。在材料使用上，选用了国内自主研发的雪车头盔，采用强度高、防撞性能优异的中国航天T800碳纤维材料制成。T800碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型材料。经过碳化及石墨化处理的材料，具有密度小、强度高等优点。根据相关资料，碳纤维材料的密度比铝还要低，但是强度却比钢铁还要大。另外，芳纶Ⅲ的出现也为防护装备的轻量化升级做出了巨大贡献。芳纶Ⅲ是一种具有杂环结构的三元共聚对位芳香族聚酰胺纤维，由对苯二胺、对苯二甲酰氯、含有杂环结构的二胺等三种单体共缩聚而成，故称芳纶Ⅲ，也称杂环芳纶。芳纶Ⅲ的杂环结构使其具有超高强度和超高模量，并且在耐高温、耐冲击、耐磨损等方面均具有优异性能，而且也更有利于纤维与树脂的复合，从而综合性能更优异。

新材料的选用、成型及合规性离不开大量的实验室测试，也必然需要不短的时间，即使微小的重量减轻也往往凝结着大量技术工作人员的心血，在警用装备普遍轻量化的大趋势下这也是材料研发机构的必由之路。

（三）头盔关键性能指标

2020式警用防暴头盔的性能指标主要为抗撞击防护性能、防渗漏性能、抗冲击强度性能、吸收碰撞能量性能、耐穿透性能、防割性能、视觉质量、阻燃性能、涂层附着力等。下面就技术指标中主要内容变化进行解析。

1. 抗撞击防护性能

抗撞击防护性能主要用于考查头盔面罩的强度，面罩在受外界冲击时产生的瞬时变形量不应对面部造成伤害，应能提供有效的保护。论证试验初期发现部分面罩轻量化设计后降低了面罩的厚度，虽然在试验后能恢复至原有状态且无明显损伤及变形，但在撞击瞬间产生的较大瞬时形变已对面部造成了伤害。因此在减重的同时关注面罩本体的瞬时变形量和固定机构的强度也是需要注意的。在结构设计时也要注意与面部间隔空间预留安全余量，同时满足面罩的正常开合。

2. 防渗漏性能

2020式警用防暴头盔在防渗漏性能中增加了测试位置。防渗漏性能主要是考察警用防暴头盔在受到泼洒及喷溅时能有效保护头部、面部、颈部不受到伤害。指标规定了警用防暴头盔应能承受试验液体的喷洒，试验头模不应被着色。面罩在闭合后，与壳体接合部位应能防液体流入。

头盔的盔体、面罩、护颈等部件间的接缝设计显得尤为重要。在盔体与面罩、盔体与护颈相接部位采用软质防护条的设计和本体疏水化处理都是有效的防护手段。另外盔壳边缘导流的设计也尤为重要，盔壳前缘导流设计是对面罩防护条设计的二次加强，使液体远离面部区域，侧部、后部的导流设计防止液体被盔壳内部的缓冲层吸收造成二次伤害。另外，全盔型的通声孔也是防渗漏性能的薄弱环节，应在内部进行合理的防护，防止液体通过已有孔洞渗透至盔壳内部对耳部造成威胁。

3. 抗冲击强度性能

抗冲击强度主要是考察头盔面罩本体材料的强度，在指标中规定了警用防暴头盔的面罩应能承受1g铅弹以150m/s±10m/s速度冲击，冲击后面罩不被击穿或破碎。在论证试验阶段高温及低温处理后的面罩曾经在本项测试中出现过不合格，为适应不同作战条件下的使用，也请对原材料的适应环境进行相应的改性，以达到合规需求。

4. 吸收碰撞能量性能

吸收碰撞能量试验是用于表征头盔受撞击时盔壳、悬挂、缓冲结构通过吸收或耗散冲击能量、减轻头部伤害的能力。指标规定警用防暴头盔应能承受49J能量的冲击，冲击时传递到试验头模上的力应小于4900N，且壳体不应破裂。

对于全盔型警用防暴头盔与原警用防暴头盔在外形上保持基本一致，延用原警用防暴头盔的试验方法试验。半盔型警用防暴头盔为增强机动性，左、右两侧采用了开放性设计，因而在论证阶段仅对顶、前、后部进行测评。试验发现，随着外壳轻量化设计，全盔型及半盔型警用防暴头盔盔壳内吸能结构及悬挂系统均得到了优化，更多的新结构、高吸能材料的选用除了降低碰撞过程头部所受冲击，同时有利于佩戴过程中的通风及散热。

5. 耐穿透性能

2020式警用防暴头盔在耐穿透性能中增加了盔体不应破碎的判定要求。耐穿透性能试验是模拟锐器对盔壳的直接冲击，是对盔壳质量的直接考核。指标规定警用防暴头盔应能承受88.2J能量的穿刺，穿刺时落锤不应穿透警用防暴头盔与试验头模产生接触，盔体不应有破碎。论证试验阶段，本项试验合格率较低的原因主要是因为轻量化后盔壳较薄更容易发生穿透。对盔壳较薄头盔而言，耐穿透性能试验中更容易被尖锐的锥头穿透，穿透后的盔壳在承受二次冲击时更易发生防护失效现象，且会有危险液体渗漏的可能。此项试验应作为各单位研发摸底过程中最重要的测试项目之一。

6. 防割性能的要求

2020式警用防暴头盔首次提出了护颈部分的防割性能。在设计方式方面，全盔型和半盔型警用防暴头盔采用了不同型式的设计，分为组合式护颈（内含隐蔽式护带）和分体式护颈，两种护颈因使用场景不同，材质及防护方式也有所差异。指标按照GA 614-2006《警用防割手套》中防割性能的要求规定刀口压力20N、刀片转速20r/min，每次割穿发生时，切割周数不少于3周。防割实验方法虽然参照了警用防割手套的方式，但由于护颈使用方式及抵御威胁的不同，样品加载方式及切割方向也进行了重新定义与设计，对加载工装进行了重新调整，使得试验过程更贴近实战威胁。另外，组合式护颈还具有一定的耐击打及防泼溅性能，可在一定程度下保护后颈部免受钝器及泼溅液体造成的伤害。随着防割材料技术的不断发展，更多亲肤的非金属材料被大量应用在警用装备中，提升了使用过程的适体性，增加了佩戴效率，同时疏水性的材料外表也具有一定的防止液体浸润的作用。

7. 视觉质量

视觉质量主要通过考察面罩的外观质量、透光率、光畸变、防雾性能指标进行整体性能视觉质量的评价。在论证过程中，光畸变以及防雾性能合格率较低。由于面罩透明面板的轻量化及造型的重新设计，导致眼部正前方的光畸变参数变化很大，在试用阶段得到有关单位反馈，两侧及正前方均有较大的视觉变形，严重影响视觉质量并造成晕眩现象。指标中要求面罩的光畸变最大量应小于等于6′。面罩模具设计及成型工艺均可能对光畸变参数造成影响，较差的视觉性能造成明显的视觉变形、疲劳、晕眩现象，严重者会大大影响安全。在测试方法方面新的指标将对原标准的实施方法进行优化，更全面地表征产品真实视觉区域的光畸变性能指标。防雾性能也是基层提到最常发现问题的指标之一，面罩防雾处理工艺的不同直接影响着防雾性能的可持续性，在经过长期佩戴、擦拭之后是否还可以达到符合标准要求的防雾性能，若性能下降后是否有补救措施，以上均是面罩生产企业必须面对并进行技术储备的内容，这将直接影响警用防暴头盔的佩戴安全与效率。

8. 阻燃性能

2020式警用防暴头盔在阻燃性能中增加了面罩、战术导轨、护颈外表面的阻燃测试区域。阻燃性能试验是模拟头盔和面罩在防暴等复杂环境中面对火焰燃烧的特殊情况下，头盔本体及附件不长时间续燃，保证人员头部、面部、颈部安全。指标规定了警用防暴头盔壳体、面罩、战术导轨、护颈外表面续燃时间应小于等于10s。论证阶段的样品通过阻燃剂喷涂覆盖、阻燃材料选用等方式进行加强，并在施加工艺上做了大量的改进，但在论证过程中头盔仍出现长时间续燃或熔融现象。除了以上部分的防护还应关注铆接、螺接等开孔位置是否会成为阻燃性能的短板，造成阻燃失效现象。另外需要注意的是除指标中要求位置作为硬性考核指标外，近期较多招标文件已经对盔体内部缓冲材料、悬挂系统、系带及下颏带、插扣、面罩附件等部分进行了阻燃性能的要求。同时为应对特殊恶劣情况，也有将易燃液体泼洒至头盔表面静置后点燃的阻燃性能要求，由于燃烧时间远远高于上述阻燃试验的点燃时间，且随着燃烧时间的拖长壳体表面温度持续性增长，可能发生烧穿现象。

9. 涂层附着力

2020式警用防暴头盔中增加了涂层附着力测试要求，目的确保头盔外表面经长时间使用不易出现起泡、剥落等现象，提高佩戴的整体形象，且高强度的漆膜附着力也对内部材料的光老化性进行了提升，延长了使用期限。指标将盔体颜色定为99式警服藏蓝色哑光，涂层附着力大于等于GB/T 9286-2021中的2级规定。由于战术导轨的引入，头盔表面可能遇到更多的部件摩擦状况，包括开孔和结合部位可能成为涂层脱落常见的区域，喷涂工艺设计也需要有特殊的考虑，另外还需要考虑涂层对于阻燃性能的影响、涂层外表面尼龙粘施加造成的影响等。

10. 可靠性要求

警用防暴头盔的可靠性试验主要是对导轨、面罩、护颈、头围调整器、卡扣等部件的耐久性测试，考查经长时间正常使用后，部件功能是否持续可靠有效。

半盔型警用防暴头盔新增的战术导轨作为通用件会根据不同使用需求挂载照明、通讯、摄录等设备，指标中规定了头盔导轨系统耐磨强度试验1000次，试验后应能保持正常牢靠挂接。

半盔型警用防暴头盔面罩要求可拆卸，全盔型警用防暴头盔面罩要求有一键开合功能，指标要求均为2000次。论证过程中曾出现卡扣因严重磨损导致定位后松动现象，无法稳定保持完全开合和完全拉下的状态。在机动状况下很容易造成面罩脱落或不定位等安全问题，应予以重视。

两种护颈采取不同的固定方式，分别为按扣形式和尼龙搭扣带形式，在论证试验过程中尚未发现问题，尼龙搭扣带扣合强力是主要影响因素。

随着头围调节器的重新设计，半盔型的头围调节方式更加方便快捷，论证阶段的耐久性试验也有较好的结果。但部分全盔型的头尾调节仍采用传统按扣方式，耐久性实验结果较差，需要在材料及工艺上提出注意。

头盔卡扣的选择及扣合方式也有了新的设计，不论是磁吸式开合方式还是传统的插合方式，对于塑料材质的机械疲劳要求都很高。日常使用过程中难免会出现较大力度的开启或按压状况，材料本身弹性较差导致损坏的情况时有发生。另外，卡扣材料的环境适应性也很重要，工程塑料在低温、高温条件下的表现尤为重要，除了扣合位置松脱风险也存在整体断裂的风险，因此合理的原料配方和结构设计应予注意，小小的一个卡扣直接决定头盔是否能稳定佩戴在警员头上。

11. 气候环境适应性

气候环境适应性主要是考查在不同环境条件下警用防暴头盔的防护能力。在指标中规定了高温、低温、淋雨条件下对吸收碰撞能量性能、抗冲击强度性能的考核，以及高温、低温条件下对护颈防割性能的考核。论证过程中，高温、低温、淋雨条件都曾出现不同程度的不合格现象，主要是因非金属复合材料受环境温度、湿度影响较大，部分指标可能出现浮动现象。我国幅员辽阔，温度气候条件多变，因此气候环境适应性试验尤为重要。部分招标文件也根据自身环境条件对温度指标进行了加严提升。做好材料的改性和选择可以有效提高产品应对复杂环境的防护性能，保证2020式警用防暴头盔全年使用过程的绝对安全。

（四）头盔其他人性化指标设计

在此次论证过程中，也出现了很多适用性指标，指标规定了悬挂佩戴系统可调节，其衬垫可拆洗、更换，提升穿戴的舒适性及卫生环保要求。全盔型警用防暴头盔的通声孔、透气孔设计，保证了基层民警在实战中传声通讯效果，透气孔有利于头盔内腔的热空气释放，降低内部温湿度提升适体性要求。头盔可适配防毒面具、眼镜使用。头盔预留通信、照明、摄录像、标识等外挂位置辅助装备，方便基层民警实战需求选配安装，选配样式更多，灵活性更强。

通过前期的摸底调研，基层民警对装备的适用性设计反应强烈，未来对2020式警用防暴头盔的牢固度、稳定性、传声效率及热舒适性越来越有一线需求，较差的适体性会降低正确佩戴效率，影响警员整体形象且存在安全隐患。目前，我国适体性的测试方式均为人体试戴后的主观评价，有较大的个体差异因素，亟需科学的、复现性强的测试方案，“用数据说话”的测试才更有说服力，也能更好的进行产品间的横向比较。

二、结语

警用防暴头盔是基层民警使用最广泛、最频繁的个人防护装备，在执勤、处理突发事件和反恐任务中有重要功效，有效地保障基层民警的生命安全。本文从论证阶段对2020式警用防暴头盔的测试条件、测试方法、测试工装进行评价和改进，为后续2020式警用防暴头盔定型列装、标准的制修订工作提供了宝贵的技术参数，同时随着科技、材料、技术的不断发展，对2020式警用防暴头盔功能技术指标也不断升级，提高基层民警佩戴的牢固度稳定性、舒适感和穿戴率，提高实战执法效能，全面提升公安装备发展建设质量，切实保障基层民警生命安全。