防弹头盔研制技术及发展前景

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1、孙 幸 福(总 后 军 需 装 备 研 究 所 北 京 市 100010)Developing technology and Prospect of Ballistic HelmetSun Xingfu（ The Quartermaster Equipment Institute of the General Logistics Department of CPLA Beijing 100082)【 Abstract】 It has been demonstrated from the battle wound statistic that ballistic helmet can effec

2、tively decreasethe casualty of soldiers. The application of high performance fiber on the helmet makes it possible for improving the anti-ballistic property of the helmets with less weight. Several key factors of composite-based ballistic helmet design and manufacturing technology are elaborated in

3、this article. Highly integrated trend of the advanced helmet and its influence upon helmet design and manufacture technology are discussed.【 Keywords】 Ballistic helmet Soldier system1 前 言军 用 防 弹 头 盔 是 作 战 人 员 必 高 的 要 求 。2 我 国 军 用 防 弹 头 盔 的 研 制 历 程 我 军 防 弹 头 盔 研 制 始 于 GK80 钢 盔 ， 它 于 20 世 纪 70 年 代 研 制

4、 成 功 ， 80 年 代 初 开 始 装 备 研 发 成 功 了 以 防 弹 药 破 片 为 主 的 作 战 防 护 头 盔 ， 其 综 合 性 能 达 到 不 可 少 的 生 命 防 护 装 备 。 英 军 统 了 当 时 国 际 同 类 产 品 的 先 进 水 平 。3 复 合 材 料 防 弹 头 盔 的 研 制 技 术计 数 据 表 明 ， 战 场 上 士 兵 佩 戴 头 盔 可 减 少 受 伤 率 5 ， 死 亡 率 减 盔 型 设 计传 统 军 用 头 盔 的 设 计 主 要 是 靠 “石 膏 造 型 ”、 “手 工 修 改 ” 的3.1少 19 ； 美 军 相 关 研 究 也 显

5、 示 ，二 战 中 M1 钢 盔 至 少 保 护 了 7 万部 队 。 GK80 钢 盔 所 用 材 料 为 专用 防 弹 钢 ， 与 同 期 美 军 装 备 的 名 美 军 士 兵 的 生 命 。 目 前 ， 世 界 PASGT 芳 纶 头 盔 相 比 ， 其 抗 弹 击 作 坊 式 方 法 ， 其 效 率 和 精 度 无 法 各 军 事 强 国 正 在 研 究 未 来 人 体 装 甲 系 统 ， 头 盔 从 单 纯 的 防 护 装 备 演 变 成 为 高 度 集 成 的 攻 防 一 体 化 复 杂 系 统 ， 这 使 头 盔 的 设 计 、 开 发 及 加 工 成 型 技 术 变 得 更

6、加 复 杂 ， 对 其 研 发 技 术 体 系 提 出 了 更 和 佩 戴 舒 适 性 等 性 能 偏 低 。 随 着对 高 性 能 纤 维 复 合 材 料 应 用 技 术 满 足 现 代 军 用 头 盔 的 设 计 要 求 。复 合 材 料 防 弹 头 盔 的 盔 型 设 的 掌 握 ， 我 军 于 1994 年 成 功 研 制 计 采 用 了 快 速 原 型 （ Rapid了 可 抵 挡 54 式 手 枪 发 射 的 51 式标 准 弹 侵 彻 的 芳 纶 纤 维 增 强 复 合 技 术 以 及 快 速（ RDDT） 。 RPPrototyping， RP）数 字 化 开 发 技 术 材

7、料 防 弹 头 盔 ， 随 后 又 于 1997 年 技 术 又 称 快 速 成 形 技 术 ， 是 2014 2009 年 第 1 期 中 国 个 体 防 护 装 备 【 摘 要 】 战 伤 统 计 表 明 ， 装 备 防 弹 头 盔 可 有 效 降 低 士 兵 的 伤 亡 率 。 高 性 能 纤 维 及 其 在 防 弹 头 盔 上 的 应 用 技 术 的 发 展 ， 使 其 在 轻 量 化 的 同 时 获 得 了 更 高 的 防 护 性 能 。 本 文 论 述 了 复 合 材 料 防 弹 头 盔 盔 型 设 计 和 成 型加 工 技 术 的 要 素 ， 探 讨 了 当 前 军 用 头 盔

8、功 能 高 度 集 成 化 趋 势 对 头 盔 设 计 和 加 工 技 术 的 影 响 。【 关 键 词 】 防 弹 头 盔 士 兵 系 统防 护 装 备 技 术 研 究 CPPEChina Personal Protective Equipment世 纪 80 年 代 初 产 生 并 逐 渐 完 善起 来 的 一 种 先 进 制 造 技 术 。 它 集强 度 和 芳 纶 的 高 抗 拉 强 力 以 及 适 当 的 变 形 能 力 ， 取 得 了 很 好 的 防 弹 效 果 。3.2.2 基 体 树 脂 的 匹 配纤 维 增 强 复 合 防 弹 材 料 中 的 树 脂 含 量 一 般 不 超

9、过 总 重 量 的 涂 覆 在 织 物 纤 维 表 面 ， 避 免 树 脂过 度 渗 入 织 物 内 部 ， 这 样 不 仅 可成 了 CAD 技 术 、 数 控 技 术 、 激 以 保 证 模 压 制 品 的 成 型 质 量 ， 而光 技 术 和 材 料 技 术 等 现 代 科 技 成 且 可 以 尽 可 能 减 小 对 纤 维 强 力 的 束 缚 ， 发 挥 材 料 的 防 弹 效 果 。3.2.4 叠 层叠 层 方 法 关 系 到 防 弹 材 料 分 布 的 均 匀 性 ， 影 响 头 盔 的 成 型 质 量 ， 还 关 系 到 材 料 的 使 用 效 率 ，影 响 生 产 成 本 。

10、遵 循 用 料 省 、 层 数 均 匀 一 致 的 原 则 ， 可 采 用 8 页 直 角 风 轮 状 裁 片 进 行 迭 合 ， 在 每 层 裁 片 之 间 错 开 一 定 的 角 度 放 置 ， 热 压 后 可 得 到 盔 体 结 构 符 合 造 型 要 求 和 防 弹 性 能 均 匀 的 头 盔 。3.2.5 模 具 设 计 和 模 压 工 艺头 盔 模 压 模 具 应 带 有 控 温 油 路 、 降 温 水 路 和 切 边 功 能 ， 以 保证 盔 型 准 确 和 良 好 的 脱 模 性 能 。通 过 程 控 液 压 机 自 动 执 行 设 定 的 模 压 、 温 度 、 开 合 模

11、时 间 等 参 果 ， 是 一 种 基 于 离 散 /堆 积 成 形 原理 的 新 型 制 造 方 法 。 RP 技 术 是设 计 与 产 品 之 间 架 设 的 一 座 便 捷 的 桥 梁 ， 通 过 它 可 以 非 常 方 便 的 获 取 三 维 尺 寸 完 全 复 合 设 计 的 实 物 样 品 ， 参 照 实 物 样 品 找 出 设 计 在 防 弹 体 系 中 起 着 分 散 子 弹30 ，冲 击 应 力 ， 均 匀 冲 击 载 荷 的 作 用 ，同时树脂本 身 的 破 坏 也 是 消 耗 子 弹 冲击能量的 一 种 方 式 。 因 此 ， 树 脂 的选配是影 响 防 弹 头 盔 的

12、整 体 性 能 的关键要素 。 一 般 而 言 ， 防 弹 复 合 材料的基体 树 脂 应 具 有 良 好 的 强 韧 性 ， 同时可 与 纤 维 存 在 适 当 的 界 面 强度 ； 从加 工 成 本 和 效 率 的 角 度 出缺 陷 ， 并 可 以 在 计 算 机 上 进 行 反 复 修 改 、 完 善 产 品 设 计 。 RDDT则 进 一 步 强 调 根 据 具 体 应 用 对 象 进 行 高 效 专 用 工 具 开 发 。 采 用RDDT 技 术 ， 可 以 在 计 算 机 上 对 不 同 的 设 计 方 案 进 行 评 估 和 有 效 发 ， 树脂成 型 的 温 度 不 应 过 高

13、 ，型时间不应过长 。3.2.3 预 浸成优 化 设 计 ； 可 以 对 完 整 头 盔 系 统 各 方 面 性 能 进 行 有 效 分 析 和 仿 真 ； 可 以 集 成 地 设 计 头 盔 系 统 各 芳 纶 织 物 的 预 浸 包 含 织 造 和 组 成 单 元 ， 因 此 能 显 著 提 高 头 盔 浸 胶 两 个 工 序 。 由 于 防 弹 用 高 强 系 统 的 设 计 质 量 ， 极 大 提 高 产 品 高 模 纤 维 织 物 应 具 有 较 高 的 应 力 开 发 速 度 ， 降 低 产 品 成 本 。 数 字 波 传 递 速 度 ， 均 衡 的 经 纬 向 受 力 数 ， 使

14、 加 工 过 程 程 序 化 、 数 字化 开 发 技 术 是 对 上 述 开 发 技 术 的 以 及 适 宜 的 织 物 密 度 ， 因 此 要 求织 物 中 的 高 强 高 模 纤 维 长 丝 无 捻 化 ，3.3保 证 头 盔 质 量 的 一 致 性 。悬 挂 系 统 设 计防 弹 头 盔 可 采 用 六 点 吊 架 式 整 合 ， 具 有 未 来 虚 拟 制 造 技 术 的 部 分 特 征 ， 对 于 复 杂 的 集 成 产 品 或 弱 捻 ， 经 纬 纱 配 置 均 衡 ， 布 面开 发 尤 为 有 用 。 平 整 紧 密 。 而 芳 纶 等 高 强 高 模 纤 悬 挂 系 统 。 帽 顶 采 用 防 震 圈 ， 并增 设 皮 件 以 减 少 压 力 集 中 现 象 ； 帽 口 组 件 和 帽 顶 带 均 留 有 足 量 的 调 节 余 地 以 适 应 不 同 头 型 人 员 佩 成 型 技 术复 合 材 料 防 弹 头 盔 通 常 由 多 层 高 强 纤 维 织 物 模 压 制 成 ， 盔 体维 强 度 高 、 易 起 静 电 、 难 以 集3.2束 ， 在 织 造 过 程 中 易 造 成 开 口 不 清 、 经