警用防彈裝備防護(hù)技術(shù)分析及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)＊

劉春美 馬瓊 石凌飛

1. 公安部第一研究所 2. 公安部裝備財(cái)務(wù)局警用裝備研發(fā)論證中心

引言

為進(jìn)一步提高防彈裝備技術(shù)與質(zhì)量水平，2019年8月至12月公安部裝備財(cái)務(wù)局組織開展了“警盾-2019” 防護(hù)裝備公開比測(cè)活動(dòng)，面向全社會(huì)公開征集警用防彈頭盔和防彈衣裝備樣品，對(duì)其安全性和舒適性進(jìn)行比賽測(cè)試?；诠焦_原則，依據(jù)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋葴y(cè)規(guī)則，比測(cè)活動(dòng)取得了預(yù)期效果，真實(shí)有效反映了社會(huì)公共安全領(lǐng)域個(gè)體防彈裝備技術(shù)水平，比測(cè)結(jié)果必將對(duì)防護(hù)裝備發(fā)展起到積極的引領(lǐng)作用。本文從防護(hù)技術(shù)角度對(duì)本次參測(cè)樣品進(jìn)行分析，并對(duì)防彈裝備行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)初步開展預(yù)測(cè)分析。

一、比測(cè)情況與結(jié)果

本次比測(cè)的參賽單位基本涵蓋了國(guó)內(nèi)91家防彈裝備生產(chǎn)企業(yè)，每家企業(yè)自行選擇防彈類別、等級(jí)并且每個(gè)等級(jí)僅限參與1個(gè)型號(hào)。提前發(fā)布比測(cè)公告并廣泛宣傳，比測(cè)規(guī)則發(fā)布與樣品接收時(shí)間差約2個(gè)月，企業(yè)有足夠時(shí)間優(yōu)化參測(cè)樣品結(jié)構(gòu)，因此本次比測(cè)基本代表了國(guó)內(nèi)防彈裝備技術(shù)發(fā)展水平。

比測(cè)活動(dòng)共收到警用防彈頭盔及警用防彈衣八種參測(cè)樣品，涉及328個(gè)型號(hào)見表1，結(jié)果對(duì)比見圖1、圖2。

images/BZ_49_1265_2633_1309_2663.pngimages/BZ_49_1338_2634_1396_2663.pngimages/BZ_49_1399_2634_1460_2663.pngimages/BZ_49_1461_2633_1523_2664.pngimages/BZ_49_1524_2633_1554_2663.pngimages/BZ_49_1328_3072_1390_3102.pngimages/BZ_49_1390_3073_1453_3100.pngimages/BZ_49_1453_3073_1516_3101.pngimages/BZ_49_1578_3073_1637_3101.pngimages/BZ_49_1641_3074_1672_3101.pngimages/BZ_49_1675_3072_1735_3102.pngimages/BZ_49_1800_3073_1861_3102.png

從表1、圖1警用防彈頭盔數(shù)據(jù)可以看出，2種級(jí)別的防彈頭盔中2級(jí)參測(cè)樣品有75個(gè)型號(hào)，占頭盔比例較大，說(shuō)明研制企業(yè)多，基層公安對(duì)2級(jí)防彈頭盔需求量大。依據(jù)GA 293-2012行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]要求檢測(cè)，其合格率94.7%，表明絕大多數(shù)樣品合格。2級(jí)頭盔防彈性能加嚴(yán)項(xiàng)測(cè)試合格率為92.0%，表明絕大多數(shù)的2級(jí)頭盔樣品的防彈性能符合各種環(huán)境下的使用。

從表1、圖2警用防彈衣數(shù)據(jù)可以看出，6種防彈衣參測(cè)樣品型號(hào)數(shù)量最多的是3級(jí)，其次為2級(jí)和5級(jí)，6級(jí)較少，最少的是1級(jí)，說(shuō)明基層公安對(duì)3級(jí)防彈衣需求量最大，2級(jí)和5級(jí)需求次之，與基層實(shí)戰(zhàn)需求相符，即常用的是3級(jí)、2級(jí)、5級(jí)，而特殊情況下配備使用6級(jí)。測(cè)試中依據(jù)GA 141-2010行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]，合格率從高到低排序依次為1級(jí)、2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)、6級(jí)、3級(jí)，最低的為3級(jí)防彈衣64.56%，最高的為1級(jí)防彈衣100%。依據(jù)比測(cè)規(guī)則，防彈性能加嚴(yán)項(xiàng)測(cè)試結(jié)果合格率與依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果順序一致，最低的依然為3級(jí)防彈衣59.5%，最高的為1級(jí)防彈衣100%，該項(xiàng)結(jié)果表明1級(jí)、2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)大多數(shù)樣品性能優(yōu)良，6級(jí)有2/3樣品性能優(yōu)良，3級(jí)樣品有近60%性能優(yōu)良。

二、防護(hù)技術(shù)水平分析

（一）防彈材料及防彈裝備技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，各國(guó)采用高性能纖維材料開發(fā)出了多種軟質(zhì)、軟硬復(fù)合防彈衣和防彈頭盔。可用于防彈材料的纖維種類較多，包括碳纖維、芳綸、芳香族雜環(huán)類纖維、超高分子質(zhì)量聚乙烯纖維（以下簡(jiǎn)稱UHMWPE）、玻璃纖維等。以芳綸及UHMWPE纖維材料為代表的高強(qiáng)度現(xiàn)代復(fù)合材料為警用防護(hù)裝備提供了發(fā)展空間。目前，以這兩種非金屬材料制成軟質(zhì)防彈衣，必要時(shí)插入防彈插板，是當(dāng)前防彈衣/防彈背心的標(biāo)準(zhǔn)樣式[3,4]。

針對(duì)防彈裝備厚重硬、穿著不舒適、新材料新技術(shù)推廣應(yīng)用不足等實(shí)戰(zhàn)暴露出的突出問(wèn)題[5]，各大研究機(jī)構(gòu)、高等院校、生產(chǎn)企業(yè)一直在努力探索研究國(guó)產(chǎn)化、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、新技術(shù)、新工藝，以期解決高可靠性、輕量化、柔軟性、靈活性等難題，提高安全性和適體舒適性。

（二）警用防彈頭盔技術(shù)分析

警用防彈頭盔由盔殼、懸掛緩沖系統(tǒng)（含帽箍、緩沖層、下頜帶、連接件等）組成[1]。本次比測(cè)不含防彈面罩。

1. 1級(jí)警用防彈頭盔

1級(jí)警用防彈頭盔參測(cè)樣品有9家企業(yè)的9個(gè)型號(hào)見圖3（a），其中，盔殼采用非金屬材料芳綸浸膠機(jī)織布制成的有8個(gè)型號(hào)，厚度在7.2mm左右，另1個(gè)型號(hào)采用金屬材料制成。因金屬材料制成的頭盔較重，超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)重量1100g 的要求而退出比測(cè)。

8個(gè)型號(hào)中防彈性能最優(yōu)的防彈頭盔（FDK1F）比測(cè)結(jié)果為：重量979g，常溫下最大彈痕高度11mm，低溫和浸水后最大彈痕高度15mm，高、低溫和浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試均未穿透，最大變形量15.7mm，殘余變形量1.8mm，其盔殼采用芳綸纖維機(jī)織布制成。

2. 2級(jí)警用防彈頭盔

2級(jí)警用防彈頭盔參測(cè)樣品為75家企業(yè)提供的75個(gè)型號(hào)，其中，71個(gè)型號(hào)比測(cè)合格樣品的盔殼有63個(gè)型號(hào)采用非金屬材料芳綸浸膠機(jī)織布層壓制成，3個(gè)型號(hào)采用UHMWPE纖維層壓制成，3個(gè)型號(hào)采用芳綸浸膠機(jī)織布與UHMWPE纖維復(fù)合制成，1個(gè)型號(hào)采用金屬材料制成?？鴼ず穸冉缬?mm到8mm之間。前10名2級(jí)防彈頭盔材質(zhì)均為芳綸纖維材料。

75個(gè)型號(hào)中防彈性能最優(yōu)的防彈頭盔（FDK2F）比測(cè)結(jié)果為：重量1163g，常溫下最大彈痕高度21.5mm，低溫和浸水后最大彈痕高度11.47mm，高、低溫和浸水加嚴(yán)測(cè)試均未穿透，最大變形量18.92mm，殘余變形量2.13mm，其盔殼材質(zhì)為芳綸纖維材料。

3. 小結(jié)

從防彈頭盔參測(cè)樣品材質(zhì)分析與比測(cè)結(jié)果可以看出，采用非金屬材料整體壓制成型是目前頭盔技術(shù)發(fā)展的主流，2個(gè)級(jí)別的所有頭盔型號(hào)（9個(gè)+75個(gè)）中芳綸材質(zhì)（8個(gè)+63個(gè)）占比84.5%，尤其防彈頭盔名列前茅的均為芳綸材料，表明芳綸材料制成的頭盔應(yīng)用更廣泛。

（三）警用防彈衣技術(shù)分析

警用防彈衣包括防彈衣外套、軀干防彈層部件和防彈衣附件。防彈層部件包括防彈層、緩沖層和防彈層保護(hù)套。本文主要分析防彈層。

1. 1級(jí)警用防彈衣

1級(jí)警用防彈衣參測(cè)樣品有9家企業(yè)的9個(gè)型號(hào)，是防彈衣中參測(cè)樣品數(shù)量最少的，也是唯一一個(gè)全部合格的型號(hào)，其中，7個(gè)型號(hào)防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維，2個(gè)型號(hào)為芳綸纖維，見圖4（a）所示，對(duì)應(yīng)其結(jié)構(gòu)從迎彈面開始分別為UHMWPE纖維無(wú)緯布疊層、緩沖層、防彈層保護(hù)套，以及芳綸無(wú)緯布、緩沖層、防彈層保護(hù)套，有的結(jié)構(gòu)內(nèi)還有一層硬質(zhì)塑料板。比測(cè)結(jié)果為：9個(gè)型號(hào)樣品全部通過(guò)防彈性能加嚴(yán)測(cè)試，防彈性能均為優(yōu)。

性能最優(yōu)的1級(jí)樣品（FDY1R）測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度2.446kg·m-2，常溫下最大凹陷深度17.2mm，高、低溫浸水后最大凹陷深度15mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，柔軟度指標(biāo)值69.4N，其防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維無(wú)緯布。

2. 2級(jí)警用防彈衣

參測(cè)樣品有54家企業(yè)的54個(gè)型號(hào)，參賽樣品總數(shù)位居防彈衣第二，其中，52個(gè)合格樣品中33個(gè)型號(hào)防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維，11個(gè)型號(hào)為芳綸纖維，8個(gè)型號(hào)為UHMWPE纖維與芳綸纖維的混合復(fù)合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)大多為從迎彈面開始纖維層、硬質(zhì)塑料板、緩沖層及防彈層保護(hù)套。

比測(cè)結(jié)果性能最優(yōu)的2級(jí)樣品（FDY2R）測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度4.01k g·m-2，常溫下最大凹陷深度19.8mm，高、低溫浸水后最大凹陷深度19.10mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，柔軟度指標(biāo)值174.10N，其防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維無(wú)緯布。

3. 3級(jí)警用防彈衣

參測(cè)樣品有79家企業(yè)的79個(gè)型號(hào)，參賽樣品數(shù)位居防彈衣第一，比測(cè)合格型號(hào)為51個(gè)。在51個(gè)型號(hào)合格樣品中，有33個(gè)型號(hào)的防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維，11個(gè)型號(hào)為芳綸纖維，7個(gè)型號(hào)為UHMWPE纖維與芳綸纖維的混合復(fù)合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)大多為從迎彈面開始纖維層、硬質(zhì)塑料板、緩沖層及防彈層保護(hù)套。在6個(gè)級(jí)別中3級(jí)防彈衣樣品不合格數(shù)最多，達(dá)28個(gè)型號(hào)，包括常溫射擊穿透22個(gè)，浸水穿透2個(gè)，浸水凹陷超標(biāo)1個(gè)，高溫穿透1個(gè)，高溫凹陷超標(biāo)2個(gè)。

比測(cè)結(jié)果性能最優(yōu)的3級(jí)樣品（FDY3R）測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度6.196k g·m-2，常溫下最大凹陷深度9.00mm，高、低溫浸水后最大凹陷深度8.60mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，柔軟度指標(biāo)值169.40N，其防彈層材質(zhì)為UHMWPE纖維無(wú)緯布。

4. 4級(jí)警用防彈衣

參測(cè)樣品有27家企業(yè)的27個(gè)型號(hào)，比測(cè)合格型號(hào)為24個(gè)。在24個(gè)型號(hào)合格樣品中，有16個(gè)型號(hào)為軟質(zhì)防彈材料加防彈插板制成的防彈衣（防彈插板材料均為UHMWPE纖維，14個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣主要材料由UHMWPE制成，2個(gè)型號(hào)為UHMWPE與芳綸組合制成），8個(gè)型號(hào)為防彈插板（6個(gè)為UHMWPE+泡沫緩沖材料制成的防彈插板，2個(gè)為UHMWPE+芳綸+泡沫緩沖材料制成的防彈插板）。

比測(cè)結(jié)果性能最優(yōu)的4級(jí)防彈衣（FDB4F）樣品測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度9.43k g·m-2，常溫下最大凹陷深度13.08mm，高、低溫浸水后最大凹陷深度15.80mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，跌落后加測(cè)防彈試驗(yàn)未穿透及最大凹陷深度16.5mm，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，其防彈層為UHMWPE 纖維制成的防彈插板。

5. 5級(jí)警用防彈衣

參測(cè)樣品有41家企業(yè)的41個(gè)型號(hào)，比測(cè)合格型號(hào)為36個(gè)。在36個(gè)型號(hào)合格樣品中，有27個(gè)型號(hào)為軟質(zhì)防彈材料加防彈插板制成的防彈衣，9個(gè)型號(hào)為非金屬材料制成的防彈插板（8個(gè)為UHMWPE+泡沫緩沖材料制成的防彈插板，1個(gè)為UHMWPE+芳綸+泡沫緩沖材料制成的防彈插板）。其中27個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈材料加防彈插板制成的防彈衣中，有16個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣和防彈插板均為UHMWPE，4個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為UHMWPE、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE+陶瓷板，2個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為芳綸、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE+陶瓷板，5個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為UHMWPE+ 芳綸、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE板。5級(jí)防彈衣的防彈插板大部分為UHMWPE（30/36，占比83.3%），小部分為PE+陶瓷板（6/36，占比16.7%）。

比測(cè)結(jié)果性能最優(yōu)的5級(jí)防彈衣樣品（FDY2RC5F）測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度20.60k g·m-2，常溫下最大凹陷深度10.70mm，高、低溫浸水后最大凹陷深度10.3mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，跌落后加測(cè)防彈試驗(yàn)未穿透及最大凹陷深度13.3mm，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，其為2級(jí)軟質(zhì)防彈材料加5級(jí)防彈插板制成的防彈衣，防彈層材質(zhì)均為UHMWPE纖維。

6. 6級(jí)警用防彈衣

6級(jí)警用防彈衣參測(cè)樣品有34家企業(yè)的34個(gè)型號(hào)，比測(cè)合格樣品25個(gè)。在25個(gè)型號(hào)合格樣品中，有19個(gè)型號(hào)為軟質(zhì)防彈材料加防彈插板制成的防彈衣，6個(gè)型號(hào)為非金屬材料制成的防彈插板（4個(gè)為UHMWPE+泡沫緩沖材料制成的防彈插板，2個(gè)為UHMWPE+陶瓷+泡沫緩沖材料制成的防彈插板）。其中19個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈材料加防彈插板制成的防彈衣中，有7個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣和防彈插板均為UHMWPE，5個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為UHMWPE、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE+陶瓷板，2個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為芳綸、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE+陶瓷板，5個(gè)型號(hào)軟質(zhì)防彈衣材質(zhì)為UHMWPE+芳綸、防彈插板材質(zhì)為UHMWPE板。6級(jí)防彈衣的防彈插板大部分為UHMWPE，占比68%（17/25），UHMWPE+陶瓷板占比28%（7/25），UHMWPE+芳綸占比4%（1/26）。

比測(cè)結(jié)果性能最優(yōu)的6級(jí)防彈衣樣品（FDY2RC6F）測(cè)試結(jié)果為：防彈層部件面密度24.76k g·m-2，常溫下最大凹陷深度4.20mm，高、低溫浸水加嚴(yán)防彈性能測(cè)試未穿透，跌落后加測(cè)防彈試驗(yàn)未穿透及最大凹陷深度2.1mm，舒適性指標(biāo)為：腰部肩部可調(diào)節(jié)、肩部有緩沖設(shè)計(jì)和防滑設(shè)計(jì)、腋下和前胸及后背均有專用透氣設(shè)計(jì)、配備戰(zhàn)術(shù)設(shè)計(jì)，其為2級(jí)軟質(zhì)防彈材料加6級(jí)防彈插板制成的防彈衣，軟質(zhì)防彈層材質(zhì)為UHMWPE+芳綸+泡沫緩沖材料，防彈插板材質(zhì)為UHMWPE層壓板。

7. 小結(jié)

綜合分析防彈衣參測(cè)樣品材質(zhì)與比測(cè)結(jié)果，1級(jí)至6級(jí)防彈衣中采用UHMWPE制成的比例分別為78%、64%、65%、83%、67%、44%，采用芳綸材料的分別為22%、21%、21%、0、0、0，采用UHMWPE+芳綸材料的分別為0、15%、14%、17%、17%、20%，其余5級(jí)和6級(jí)防彈衣的材質(zhì)為UHMWPE+陶瓷，或UHMWPE+芳綸+陶瓷，可以看出UHMWPE是目前防彈衣技術(shù)發(fā)展的主要組成材料，結(jié)果表明輕質(zhì)高強(qiáng)的UHMWPE纖維應(yīng)用更廣泛。排名第一的6級(jí)防彈衣由UHMWPE與芳綸纖維組成，比測(cè)結(jié)果表明兩種纖維結(jié)構(gòu)優(yōu)化后防護(hù)效果更優(yōu)。

三、防護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)公安民警防彈裝備“輕薄軟”和可靠性高的現(xiàn)實(shí)需求，筆者認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面研究，促進(jìn)未來(lái)新材料新技術(shù)在防護(hù)技術(shù)方面的發(fā)展升級(jí)：

（一）短期發(fā)展趨勢(shì)

從短期來(lái)看，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有防彈裝備結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

1. 提高基體織物柔軟性

隨著芳綸和UHMWPE等高強(qiáng)復(fù)合纖維技術(shù)發(fā)展，防彈衣基體可設(shè)計(jì)的越來(lái)越柔軟，通過(guò)對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，警員穿著不再笨拙，動(dòng)作靈活性不受限制。并可根據(jù)實(shí)戰(zhàn)需要，選擇內(nèi)穿還是外穿，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同防護(hù)等級(jí)需要，選擇是否插入防彈插板。研究改進(jìn)柔軟舒適的軟質(zhì)防彈衣織物基體，有利于設(shè)計(jì)出更為靈活的軟質(zhì)、硬質(zhì)或軟硬復(fù)合防彈衣樣式，以便在不同場(chǎng)景下提供適當(dāng)和可靠的防護(hù)方式。

2. 研究防彈插板材料輕量化

本次比測(cè)活動(dòng)參賽樣品的防彈插板有三種：UHMWPE 材質(zhì)的、碳化硅陶瓷+UHMWPE復(fù)合的、碳化硼陶瓷+UHMWPE復(fù)合的，樣品皆為非金屬輕量化材料制成。這些非金屬材料防彈插板實(shí)現(xiàn)了有效減重，提高了防護(hù)能力。下一步可通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，達(dá)到輕量化、高防護(hù)能力的目標(biāo)。

3. 研究輕便實(shí)用的液體防彈衣（Liquid Body Armor）

近年來(lái)我國(guó)中物功能材料研究院繼美國(guó)、英國(guó)后也成功研發(fā)液體防彈衣[6,7]。當(dāng)受到子彈高速撞擊時(shí)，剪切增稠液體（STF）中的分子會(huì)緊緊結(jié)合在一起，迅速變厚變硬，吸收因撞擊產(chǎn)生的沖擊力。這種液體防彈衣因其輕便實(shí)用而被譽(yù)為世界上最先進(jìn)的防彈衣，但至今未能實(shí)現(xiàn)大批量裝備配備，說(shuō)明技術(shù)還有待改進(jìn)，可以預(yù)見一旦改進(jìn)完善，將引領(lǐng)防護(hù)裝備的發(fā)展。

4. 加強(qiáng)模塊化功能設(shè)計(jì)

目前的防彈裝備設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)槍彈和動(dòng)能破片的防護(hù)，通過(guò)能量的吸收和耗散來(lái)減輕甚至消除槍彈動(dòng)能對(duì)人體的傷害。未來(lái)在防彈衣功能上需擴(kuò)展，不僅限于保護(hù)警員生命安全，而且要重視其功能性與舒適性，研究滿足不同需求的輕量化、多功能模塊，使用時(shí)選用合適模塊按需組合配備，提高穿著率和作戰(zhàn)效能。圖7為美軍多功能防彈衣組合模塊，美軍的戰(zhàn)術(shù)背心用兩正兩側(cè)四塊插板，防護(hù)水平非常高。

5. 加強(qiáng)三維織物技術(shù)研究

在原有防彈衣制造技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)防彈和服用性能。研究利用三維織物在防彈方面的優(yōu)勢(shì)同時(shí)克服其不足，從而有效提高防彈織物的防彈性能。[8]

（二）長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)

從長(zhǎng)期來(lái)看，需加強(qiáng)材料科學(xué)與仿真技術(shù)基礎(chǔ)研究，通過(guò)研發(fā)新材料及應(yīng)用新科技提高國(guó)產(chǎn)防彈衣的防彈和服用性能。

1. 芳綸Ⅲ新材料技術(shù)研究

由于芳綸Ⅲ相比芳綸Ⅱ具有更高的 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，其 抗彈性能更優(yōu)，防彈性能提高了近30%，掌握核心技術(shù)，對(duì)其防彈性能開展深入研究，還有很大的提升空間[9]。未來(lái)加強(qiáng)芳綸Ⅲ產(chǎn)品復(fù)合材料綜合性能的研究，并大幅降低制造成本，可實(shí)現(xiàn)制作高端防彈材料的目標(biāo)，滿足公共安全領(lǐng)域?qū)τ谳p量化、舒適化、便攜化的需求。

2. 石墨烯防彈材料研究

石墨烯是21世紀(jì)一種非常重要的尖端材料領(lǐng)域發(fā)明，包括中、美、俄等世界主要強(qiáng)國(guó)在內(nèi)的多國(guó)，目前已經(jīng)在石墨烯領(lǐng)域展開技術(shù)攻關(guān)并有所建樹。石墨烯被視為防護(hù)材料的一種劃時(shí)代里程碑，其重量更輕、體積更小的石墨烯復(fù)合材料，可以獲得比傳統(tǒng)芳綸復(fù)合材料以及陶瓷復(fù)合材料更好的防彈效果。紐約市立大學(xué)Elisa Riedo教授等研究的被稱為Diamene的新材料是由碳化硅基板上的兩個(gè)石墨烯片組成，已確認(rèn)基于雙層石墨烯的防彈材料可以比鉆石還堅(jiān)硬。在正常狀態(tài)下它像鋁箔一樣輕便靈活，在室溫下施加突然的機(jī)械壓力時(shí)，短時(shí)間會(huì)變得比塊狀鉆石更堅(jiān)硬[10]。

3. 納米防彈技術(shù)

香港科技大學(xué)的研究人員在超高分子量聚乙烯塑料中加入碳納米管，大大提升這種新型高強(qiáng)纖維的防彈功能。碳納米管可提升超高分子量聚乙烯的工程特性，加強(qiáng)其散熱力，利用這類材料制成的防彈衣不但可以承受更大的沖擊力，且更透風(fēng)、更輕巧、更舒適。美國(guó)國(guó)防部的研究認(rèn)為這種材料將可能成為下一代防彈衣的主要布料，試驗(yàn)中由這種材料制成的防彈衣成功擋住了子彈。

4. 仿真技術(shù)

加強(qiáng)仿真技術(shù)應(yīng)用于防彈材料和產(chǎn)品基礎(chǔ)研究。蔡志華、王威等[11,12]利用已建立及通過(guò)驗(yàn)證的人體頭部及頭頸部的生物力學(xué)模型與防彈頭盔有限元模型，并通過(guò)手槍彈沖擊防彈頭盔仿真模擬，獲得頭盔非貫穿下人體頭部的生物力學(xué)響應(yīng)，及槍彈沖擊不同質(zhì)量防彈頭盔時(shí)頸部的生物力學(xué)響應(yīng)，結(jié)果可為非貫穿性損傷的評(píng)價(jià)與后續(xù)頭盔的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。由于頭盔保護(hù)下的頭部非貫穿性損傷和頸部損傷的評(píng)價(jià)研究難度較大，包括采用何種參數(shù)表征該類損傷，如何開發(fā)有效的物理模型對(duì)這兩類損傷參數(shù)進(jìn)行再現(xiàn)測(cè)試與評(píng)價(jià)，建立與人體生物力學(xué)效應(yīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系，還需要開展大量基礎(chǔ)研究工作。

四、結(jié)語(yǔ)

本文從單體防彈裝備技術(shù)角度分析了“警盾-2019” 防護(hù)裝備公開比測(cè)活動(dòng)，綜合分析了各類型防彈裝備比測(cè)結(jié)果，并分類分析了各類型參賽樣品防彈結(jié)構(gòu)組成、主要樣品防彈層材料等，列舉了比測(cè)最優(yōu)測(cè)試結(jié)果，同時(shí)根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)度復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展，從短期和長(zhǎng)期提出未來(lái)警用防彈裝備發(fā)展趨勢(shì)。隨著科技進(jìn)步，還會(huì)有其他新材料新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，期 盼未 來(lái)更多輕量化、模塊化、智能化、高可靠性的防護(hù)裝備服務(wù)一線民警。