摘要：文章通过对国内外防弹头盔市场发展现状的分析，提出我国防弹头盔的发展方向。
关键词：防弹头盔；单兵防护；发展概况；发展方向
1.引言
防弹头盔是战场作战人员和安保人员的生命防护装备，可以阻挡来自枪弹、碎片及刺刀的攻击，保护人员头部免受伤害。近年来，世界范围内局部战争频发，反恐形势日益严峻，各种形式的社会暴力犯罪事件增多，军队单兵作战人员、武警、公安及各类安保人员的安全面临日益严重的挑战，高性能防弹头盔需求日益迫切，除国内军警装备外，世界热点地区国家由于缺乏研发及生产能力而必须进行国际采购。随着经济发展和对作战人员安全重视程度的提高，各国都增加了防弹头盔的装备量，军贸市场容量及市场潜力巨大。头盔从材料上分为钢制头盔和复合材料头盔，目前的发展重点是复合材料头盔。
2.防弹头盔简史
在第一次世界大战战场上，一个法国炊事兵用铁锅护住头部，成为敌军一轮炮击后惟一的幸存者。这个“奇迹”启发了法国将军亚德里安，法国步兵得以在炮火纷飞的现代战场上率先脱下军帽，戴上了铁锅似的“亚德里安钢盔”。这就是最早出现在一战时期的防弹头盔，也就是1915年法国制造的亚德里安钢盔，重756克，是现代钢盔的鼻祖。
二战时期，1935年德军配备了M35钢盔。1941年美军正式装备M1头盔，历经二战、朝鲜战争、越战以及入侵巴拿马和格林纳达，成为美军士兵最重要的象征。
钢盔不能防住直接射来的子弹，但它仍是单兵防护系统的重要组成部分，这一点在战争中受到充分肯定。据统计，士兵在战场上的伤亡，有75％是由炮弹、手榴弹、地雷和炸弹的碎片所致。这些碎片的飞行速度仅为枪弹速度的一半，用头盔是可以防护的。第二次世界大战中，钢盔至少保护了7万名美国士兵的生命。
为增加防弹性能，现代防弹头盔进入了复合材料时代。主要有尼龙头盔、芳纶(如凯夫拉防弹纤维)头盔、超高分子量聚乙烯头盔等。尼龙头盔可防护低速、大块破片，但防弹性不高。凯夫拉头盔导热率低，吸收弹片动能的能力是尼龙的1.6倍，是钢的两倍。超高分子量聚乙烯头盔(如法军使用的Spectra头盔)是目前力学性能最佳的纤维复合材料头盔。
3.国外现代头盔发展情况
3.1美军头盔发展情况
美国陆军在头盔设计上一直处于领先地位，美军的PASGT头盔是至今仍大量应用的头盔，由凯夫拉纤维制成。
PASGT 头盔分别由几个制造商按照军标 MIL-H44099A 生产，头盔的设计目标并不是抵御步枪子弹的直射，而是防御手榴弹、地雷、迫击炮弹、炸弹等破片杀伤性武器和 9mm 手枪弹和猎枪枪弹的直射。盔内安装二层式悬挂系统，使头盔与头部保持 1.3 厘米的间隔，既保持良好的通风性，又可以有效降低外来冲击保护头部免受震荡。头部防护面积（中号）为 1,129 平方厘米，头盔可抵抗（V50 防弹性能测试值）663 米/秒速度的破片撞击，可耐受 190℃高温。相比之下，老式 M1 钢盔的 V50 值是 300 米/秒左右，PASGT 的防护性能提高了 50%。头盔采用两点式固定，颚带两侧长度可调，带扣设置在左侧。除了盔罩外，头盔外侧还要套上一根称为“猫眼带”的弹力带。猫眼带除了可以固定伪装物外，在后侧还镶有荧光片，在夜间纵队行军时便于跟随。
PASGT 头盔开始装备后，美军士兵体会到了 PASGT 的舒适性和极好的防弹性能之后，所有士兵都将其视为最重要的防护装具。在第 82 空降师博物馆中，就陈列着一具在入侵格林那达之战中挡住了 AK-47 弹头的 PASGT。
悬挂系统也经过改进，加宽了皮制头衬，改进了防汗带和边带之间的固定方式。还为伞兵部队发放了可拆卸的吸震衬垫，以在跳伞时提供更多地的碰撞保护。PASGT 头盔也计划采用更舒适的三点式固定颚带，除了两耳侧的固定点，还增加了脑后的固定点，这样头盔在做剧烈运动时就不会前后晃动，定更加稳固。美国陆军曾在海地维和时试用过三点式固定颚带，但由于与现有装备冲突而未推广。
美军最近还列装了一种经过修改的 PASGT 变形盔——模块式整体通信头盔（MICH），能提供改进的防护性，实用性和舒适性，2001 年配发特种部队。MICH 比 PASGT 盔体浅，取消帽檐，使用多种凯夫拉纤维粘接。MICH 使用一个新的七衬垫的悬吊系统。衬垫由两种泡沫材料组成，悬挂系统通过一系列尼龙搭扣附着在盔顶内部，使用四点颚带固定。MICH 最重要的特点就是可以在护耳下安装双工通信模块，取代了以往笨重的耳麦系统，提高了士兵的战场感知与协同能力。MICH 只有中号和大号，但可以通过不同尺寸的衬垫来适应不同头型。MICH 目前只装备特种部队，并应用在美军陆地武士系统中，在以后将逐步取代 PASGT 成为标准头盔。
近年来，虽然推出了米奇（mich）盔及fast盔等，但只是盔型有所变化，材料体系基本没有大的变化。2009年6月，帝斯曼迪尼玛推出了DyneemaHB80，该头盔是专应美国军队要求开发的新一代改进型作战头盔，材质为一种单向复合材料，能在不增加士兵负重的前提下，满足军方提升当前先进作战头盔防弹性能的要求。
3.2其他国家头盔发展情况
俄罗斯目前的主流头盔是伯利特（BOLIT）系列通用防弹头盔，由Армос芳纶纤维材料制成，伯利特系列通用防弹头盔有好多种发展型号，２００６年，俄军又推出经过改进的伯利特头盔，新盔分为三个型号：6B26，6B27，6B28，重量为0.95公斤至1.25公斤，三种盔防弹能力v50值为600-650米/秒，防护面积从11到13平方分米不等。2008年俄军的这种伯利特系列头盔出现在红场的阅兵式上，现成为俄罗斯军队野战部队的标准头盔。2014年，俄罗斯研制了新型头盔6B47，该盔型不仅适合步兵佩戴，也适合空降兵和特种兵使用，重量仅1kg，全部采用芳纶材料。
英国NP Aerospace公司研制的MK7头盔于2009年开始配发，逐步替代MK6头盔。MK7头盔内部衬垫性能优良，可有效防止脑外伤［1］。
英国国防部日前宣布将采用一种神奇凝胶制造头盔衬垫。这种被称为D3O的橙色吸震凝胶在遭受突然冲击时会立即转变为固体，已被广泛应用于各种运动装备中，比如滑雪爱好者所戴的护膝和软帽。英国陆军现在的“马克6A”作战头盔已经服役20年，内部为尼龙层衬垫。D3O若用于头盔可以在不伤害士兵头部的情况下吸收子弹的大量能量。最终，在增加了凝胶袋和凝胶层以后，英军笨重的头盔和防弹衣将会变得“苗条”起来。
法国采用超高分子量聚乙烯纤维制造了防弹头盔并装备于其联合国维和部队。HeadGard头盔帽托系统正在德国和瑞士部队使用［2］。
目前，欧美主要头盔制造商均与杜邦、帝人、DSM公司展开合作，开发制造头盔。
4.我国头盔发展现状
4.1我国现代头盔发展情况
目前我国警察装备的防弹头盔主要是20世纪60—70年代研制的GK80钢盔，1997年由总后军需装备研究所研制开发的非金属芳纶军用防弹头盔开始装备了驻港部队。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。中国研制的二代合成材料头盔是换代产品，有代表性的有QGF-02芳纶盔、UD-75基纶盔、FDK02-II基纶盔等等，防护能力均达到了防54式标准弹(弹速450m/s)的打击。
QGF-02式头盔，1997年装备驻港部队，由我国自行研制的芳纶纤维复合材料制成，外形借鉴美军的PASGT头盔，只有一种盔型，可以通过悬挂系统调整头围，与头接触部位用羊毛作衬里，舒适性和稳定性都很优良。QGF-02芳纶盔防护性能优于美军第一代PASGT头盔，重量1.45千克。
QGF-03式头盔，于2005年开始装备部队，外形借鉴德国的M826头盔［3］。
QDF11式头盔，于2015年首先被武警采用，并装备“雪豹”突击队。QDF11式头盔重1.28千克，由含碳纤维的复合材料制成，原型借鉴美国MICH2001头盔，最大特点是可以装配通迅耳麦、夜视仪及照明灯等设备。
图1 士兵佩戴的QDF11式头盔
近年来，随着国产防弹材料的开发，我国防弹头盔产业由小到大，迅速发展，不但产量增加，而且产品出口的数量和科技含量也有所提升。目前，国内生产头盔的企业有40多家，其中入围公安部警用防弹头盔采购目录的企业有15家。2012年我国防弹头盔市场同比增长率达7.1%。
4.2产品市场结构
目前，国内防弹头盔主要分金属头盔和复合材料头盔。金属防弹头盔以其低廉的价格、较长的使用寿命等原因，目前在国内仍占据很大的市场。复合材料头盔是以芳纶、聚乙烯纤维复合材料制备而成，制作成本高，但质量轻、不易出现跳弹等优点。具统计，复合材料头盔占头盔需求量的30%左右。防弹头盔目标客户群主要为部队、武警、人民警察、保安，防弹头盔主要客户群体按装备对象和适用领域或场合可分为军用防弹头盔和警用防弹头盔两种。
军用防弹头盔：主要用于阻止弹丸或破片穿透，，一般要求能抵御9mm口径手枪弹丸和弹片的冲击。军用防弹头盔主要用于装备部队以及部分武警。
警用防弹头盔：警用头盔要求不仅要有防枪弹能力，还需要防棍棒、石子和玻璃瓶等抛射物的威胁。警用头盔的客户群体包括：武警、公安民警、海关缉私、保安公司（包括金融护卫）等。目前我国警察装备的防弹头盔主要是GK80钢盔，其他为芳纶防弹头盔、超高分子量聚乙烯头盔及金属和非金属复合的防弹头盔。
据2013年相关数据，我国军用防弹头盔需求量占防弹头盔市场整体需求量比重为62%，警用防弹头盔占38%。
4.3对相关技术的需求
防弹头盔水平的提高，一方面需要防弹材料性能的提高，另一方面需要制造工艺水平的提高。
在纤维性能一致的条件下，较好的纺织技术或无纬布制造技术可以保证纤维性能的低损耗；胶黏剂水平及涂胶水平的提高，可以最大限度的发挥防弹材料的性能，并保证头盔的刚性。
迫切需要符合产业应用特点的、集高抗毁伤能力和模块化、多功能于一体的体系化技术研究，包括高强/高模/高韧基体树脂开发、纤维增强树脂基复合材料中间体性能的提升、高性能纤维表面活化工艺以及基于上述要求的工程化工艺设计等。
5.现代头盔的市场发展方向及我国头盔发展建议
5.1国外研究方向
5.1.1头盔材料研究
近年来，各国加强了对头盔抗弹材料的研究，针对抗弹纤维和复合材料，进行旧材料改性和开发新材料。例如，2012年，美国陆军士兵项目执行办公室授予霍尼韦尔先进纤维和复合材料公司一项为期三年的合同，要求其提供“光普顿（Spectra Shield）”超高分子量聚乙烯纤维和“金盾（Gold Shield）”芳纶纤维材料，提高下一代作战头盔的性能［2］。
5.1.2头盔防护装备研究
加强新型头盔和增加头盔防护内容的研究，各国已有越来越多的头盔研发计划在开展。美国陆军医学研究与资源司令部下达了535项相关头盔防护的研究计划，总投入约7.5亿美元。这些计划包括了枪弹与破片防护研究、对面部口鼻处防护研究、环境感知研究、夜视装备匹配研究、改善视听防护研究等［4］。
5.1.3头盔集成化和多功能化研究
目前，单兵装备系统是各国武器装备发展的重点之一，美国、德国、英国、法国、以色列、加拿大等国家都开展了单兵装备系统的研发，已开展的项目有20多个。在单兵装备系统中，头盔子系统（IHAS）是其中重要组成部分，在满足防护要求的同时，提供通信、夜视、观瞄、定位等多种功能，使头盔成为这些专用装备的承载平台。
5.2我国头盔发展建议
5.2.1提高国产防护材料的性能
我国的头盔纤维材料芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维，存在产品性能低，产品性能不稳定，产能小，品种少，系列化程度低等问题，我国要在提高基础抗弹材料性能方面下功夫，发展头盔专用抗弹纤维材料，全面提高抗弹纤维材料的各种性能。
5.2.2提高头盔的防护内容
提高头盔佩戴的舒适性，增加对面部、颈部的防护，增加防核辐射和防生化污染等防护功能。
5.2.3建立脑外伤研究系统，减轻对大脑的伤害程度
配置头盔传感器，探测、测量和记录枪弹、破片、爆炸物等撞击或爆炸等数据及其对头部的伤害，研究大脑在收到撞击或爆炸冲击中所受的影响，以及采取积极的防护措施。
5.2.4研究多功能高集成头盔
多功能、高集成是头盔发展的必然趋势。头盔是安装模块化装置的最佳平台，这些装置包括摄像头、夜视仪、显示器、电子对讲器、防激光夜视眼镜、敌我识别应答器、GPS定位接受系统等，提高士兵的防护能力、作战能力、协同能力等。
6.结语
随着习近平主席强军兴军思想的贯彻执行，我国步入了国防和军队建设的新时代，武器装备的创新升级正在加快步伐。近年来，我国对单兵系统越来越重视，其中防弹头盔系统已经和正在下达许多研究开发项目，是相关科研机构在防弹头盔领域找差距、赶超世界先进水平的大好机遇。
参考文献
[1]王耀星.战斗头盔向新目标迈进[J]，轻兵器，2012（3）：14-16.
[2]中国兵器工业集团第二○一研究所，国外兵器情报，国外单兵装备用先进材料技术研究2016）.
[3]李涛.量身定做的FAST头盔[J]，兵器大观，2015（12）：82.
[4]田文静，王浩.头部防护技术：装备先进仍需突破[J]，轻兵器2012（3）：14-16）.
论文作者:娄琳琳 夏晓红 刘欣 杨英清
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月47期
论文发表时间:2019/10/29
标签：头盔论文; 防护论文; 装备论文; 纤维论文; 复合材料论文; 材料论文; 性能论文; 《知识-力量》2019年11月47期论文;