防彈衣知識(shí)講解（詳細(xì)版）防彈衣知識(shí)講解目錄簡(jiǎn)介單兵護(hù)體裝具防彈衣概述防彈性能服用性能防彈衣的發(fā)展歷程防彈衣的防彈機(jī)理與其影響因素簡(jiǎn)介單兵護(hù)體裝具防彈衣概述防彈性能服用性能防彈衣的發(fā)展歷程防彈衣的防彈機(jī)理與其影響因素簡(jiǎn)介防彈背心是一種象盔甲一樣用于減少子彈傷害的防護(hù)衣，它們由警察和軍隊(duì)穿著。上面的名字多多少少是個(gè)誤稱，因?yàn)榇蟛糠诌@樣的防護(hù)服對(duì)于大口徑步槍或來(lái)復(fù)槍只有很少甚至沒(méi)有防護(hù)力，不論防彈衣的類型，式樣，材料，或步槍彈的口徑（這個(gè)例外不能一概而論。22LR型，通?？梢詫?duì)大口徑的步槍、來(lái)福槍子彈起到防護(hù)作用.）這些背心廣泛地防御從手槍射擊的手槍彈藥一一同樣不論類型，式樣，材料，和手槍彈藥的口徑。一些類型的防彈衣有金屬的擴(kuò)充物（鋼或鈦），在身上的重要部位可以額外的填充一些陶瓷或"烯極用來(lái)增加保護(hù)性。如果子彈正好打到填充物上，這些保護(hù)物能有效防護(hù)所有手槍和一些來(lái)福槍。這類的背心在軍事用途變成標(biāo)準(zhǔn)，作為前進(jìn)在彈道技術(shù)使“Kevlar-only”背心失效—TheCRISATNATOstandardforvestsincludestitaniumbacking.一些背心也被設(shè)計(jì)保護(hù)免受刀子攻擊。單兵護(hù)體裝具用于防護(hù)彈頭或彈片對(duì)人體的傷害。防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成。衣套常用化纖織品制作。防彈層是用金屬（特種鋼、鋁合金、鈦合金）、陶瓷（剛玉、碳化硼、碳化硅）、玻璃鋼、尼龍、開(kāi)夫拉等材料，構(gòu)成單一或復(fù)合型防護(hù)結(jié)構(gòu)。防彈層可吸收彈頭或彈片的動(dòng)能，對(duì)低速?gòu)楊^或彈片有明顯的防護(hù)效果，可減輕對(duì)人體胸、腹部的傷害。防彈衣包括步兵防彈衣、飛行人員防彈衣和炮兵防彈衣等。

防彈衣概述作為一種防護(hù)用品，防彈衣首先應(yīng)具備的核心性能是防彈性能。同時(shí)作為一種功能性服裝，它還應(yīng)具備一定的服用性能。防彈性能防彈衣的防彈性能主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：防手槍和步槍子彈目前許多軟體防彈衣都可防住手槍子彈，但要防住步槍子彈或更高能量的子彈，則需采用陶瓷或鋼制的增強(qiáng)板。防彈片各種爆炸物如炸彈、地雷、炮彈和手榴彈等爆炸產(chǎn)生的高速破片是戰(zhàn)場(chǎng)上的主要威脅之一。據(jù)調(diào)查，一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)中的士兵所面臨的威脅大小順序是：彈片、槍彈、爆炸沖擊波和熱。所以，要十分強(qiáng)調(diào)防彈片的功能。防非貫穿性損傷子彈在擊中目標(biāo)后會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力，這種沖擊力作用于人體所生產(chǎn)的傷害常常是致命的。這種傷害不呈現(xiàn)出貫穿性，但會(huì)造成內(nèi)傷，重者危與生命。所以防止非貫穿性損傷也是防彈衣防彈性能的一個(gè)重要方面。服用性能防彈衣的服用性能要求一方面是指在不影響防彈能力的前提下，防彈衣應(yīng)盡可能輕便舒適，人在穿著后仍能較為靈活地完成各種動(dòng)作。另一方面是服裝對(duì)“服裝-人體”系統(tǒng)的微氣候環(huán)境的

調(diào)節(jié)能力。對(duì)于防彈衣而言，則是希望人體穿著防彈衣后，仍能維持“人-衣”基本的熱濕交換狀態(tài)，盡可能避免防彈衣內(nèi)表面濕氣的積蓄而給人體造成悶熱潮濕等不舒適感，減少體能的消耗。此外，由于其特殊的使用環(huán)境，防彈衣也要考慮到與其他武器裝備的適配性。防彈衣的發(fā)展歷程作為一種重要的個(gè)人防護(hù)裝備，防彈衣經(jīng)歷了由金屬裝甲防護(hù)板向非金屬合成材料的過(guò)渡，又由單純合成材料向合成材料與金屬裝甲板、陶瓷護(hù)片等復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程。人體裝甲的雛形可追溯至遠(yuǎn)古，原始民族為防止身體被傷害，曾用天然纖維編織帶作為護(hù)胸的材料。武器的發(fā)展迫使人體裝甲必須有相應(yīng)的進(jìn)步。早在19世紀(jì)末期，用在日本中世紀(jì)的鎧甲上的真絲也用在了美國(guó)生產(chǎn)的防彈衣上。1901年，威廉?麥肯雷總統(tǒng)被暗殺事件發(fā)生后，防彈衣引起了美國(guó)國(guó)會(huì)的矚目。盡管這種防彈衣可防住低速的手槍子彈（彈速為122米/秒），但無(wú)法防住步槍子彈。于是，在第一次世界大戰(zhàn)中，出現(xiàn)了以天然纖維織物為服裝襯里，配以鋼板制成的防彈衣。厚實(shí)的絲綢服裝也一度曾是防彈衣的主要組成部分。但是，真絲在戰(zhàn)壕中變質(zhì)較快，這一缺陷加上防彈能力有限和真絲的高額成本，使真絲防彈衣在第一次世界大戰(zhàn)中受到了美國(guó)軍械部的冷落，未能普與。在第二次世界大戰(zhàn)中，彈片的殺傷力增加了80%，而傷員中70%因軀干受傷而死亡。各參戰(zhàn)國(guó)，尤其是英、

美兩國(guó)開(kāi)始不遺余力地研制防彈衣。1942年10月，英軍首先研制成功了由三塊高錳鋼板組成的防彈背心。而在1943年度，美國(guó)試制和正式采用的防彈衣就有23種之多。這一時(shí)期的防彈衣以特種鋼為主要防彈材料。1945年6月，美軍研制成功鋁合金與高強(qiáng)尼龍組合的防彈背心，型號(hào)為M12步兵防彈衣。其中的尼龍66（學(xué)名聚酰胺66纖維）是當(dāng)時(shí)發(fā)明不久的合成纖維，它的斷裂強(qiáng)度（gf/d:克力/旦）為5.9?9.5，初始模量（gf/d）為21?58，比重為1.14克/（厘米）3，其強(qiáng)度幾乎是棉纖維的二倍。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中，美陸軍裝備了由12層防彈尼龍制成的T52型全尼龍防彈衣，而海軍陸戰(zhàn)隊(duì)裝備的則是M1951型硬質(zhì)“多隆”玻璃鋼防彈背心，其重量在2.7?3.6千克之間。以尼龍為原料的防彈衣能為士兵提供一定程度的保護(hù)，但體積較大，重量也高達(dá)6千克。70年代初，一種具有超高強(qiáng)度、超高模量、耐高溫的合成纖維 凱夫拉（Kevlar）由美國(guó)杜邦（DuPont）公司研制成功，并很快在防彈領(lǐng)域得到了應(yīng)用。這種高性能纖維的出現(xiàn)使柔軟的紡織物防彈衣性能大為提高，同時(shí)也在很大程度上改善了防彈衣的舒適性。美軍率先使用Kevlar制作防彈衣，并研制了輕重兩種型號(hào)。新防彈衣以Kevlar纖維織物為主體材料，以防彈尼龍布作封套。其中輕型防彈衣由6層Kevlar織物構(gòu)成，中號(hào)重量為3.83千克。隨著Kevlar商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，Kevlar優(yōu)良的綜合性能使其很快在各國(guó)軍隊(duì)的防彈衣中得到了廣泛的應(yīng)用。Kevlar的成功以與后來(lái)的特沃綸（Twaron）、斯派克特（Spectra）的出現(xiàn)與其在防彈衣的應(yīng)用，

使以高性能紡織纖維為特征的軟體防彈衣逐漸盛行，其應(yīng)用范圍已不限于軍界，而逐漸擴(kuò)展到警界和政界。然而，對(duì)于高速槍彈，尤其是步槍發(fā)射的子彈，純粹的軟體防彈衣仍是難以勝任的。為此，人們又研制出了軟硬復(fù)合式防彈衣，以纖維復(fù)合材料作為增強(qiáng)面板或插板，以提高整體防彈衣的防彈能力。綜上所述，近代防彈衣發(fā)展至今已出現(xiàn)了三代：第一代為硬體防彈衣，主要用特種鋼、鋁合金等金屬作防彈材料。這類防彈衣的特點(diǎn)是：服裝厚重，通常約有20千克，穿著不舒適，對(duì)人體活動(dòng)限制較大，具有一定的防彈性能，但易產(chǎn)生二次破片。第二代防彈衣為軟體防彈衣，通常由多層Kevlar等高性能纖維織物制成。其重量輕，通常僅為2?3千克，且質(zhì)地較為柔軟，適體性好，穿著也較為舒適，內(nèi)穿時(shí)具有較好的隱蔽性，尤其適合警察與保安人員或政界要員的日常穿用。在防彈能力上，一般能防住5米以外手槍射出的子彈，不會(huì)產(chǎn)生二次彈片，但被子彈擊中后變形較大，可引起一定的非貫穿損傷。另外對(duì)于步槍或機(jī)槍射出的子彈，一般厚度的軟體防彈衣難以抵御。第三代防彈衣是一種復(fù)合式的防彈衣。通常以輕質(zhì)陶瓷片為外層，Kevlar等高性能纖維織物作為內(nèi)層，是目前防彈衣主要的發(fā)展方向。防彈衣的防彈機(jī)理與其影響因素防彈機(jī)理

防彈衣的防彈機(jī)理從根本說(shuō)有兩個(gè)：一是將彈體碎裂后形成的破片彈開(kāi)；二是通過(guò)防彈材料消釋彈頭的動(dòng)能。美國(guó)在二三十年代研制出的首批防彈衣是靠連在結(jié)實(shí)衣服內(nèi)的搭接鋼板提供防護(hù)的。這種防彈衣以與后來(lái)類似的硬體防彈衣即是通過(guò)彈開(kāi)彈頭或彈片，或者使子彈碎裂以消耗分解其能量而起到防彈作用的。以高性能纖維為主要防彈材料的軟體防彈衣，其防彈機(jī)理則以后者為主，即利用以高強(qiáng)纖維為原料的織物“抓住”子彈或彈片來(lái)達(dá)到防彈的目的。研究表明，軟體防彈背心吸收能量的方式有以下五種：（1） 織物的變形：包括子彈入射方向的變形和入射點(diǎn)臨近區(qū)域的拉伸變形；（2） 織物的破壞：包括纖維的原纖化、纖維的斷裂、紗線結(jié)構(gòu)的解體以與織物結(jié)構(gòu)的解體；（3） 熱能：能量通過(guò)摩擦以熱能的方式散發(fā)；（4） 聲能：子彈撞擊防彈層后發(fā)出的聲音所消耗的能量；（5） 彈體的變形。為提高防彈能力而發(fā)展起來(lái)的軟硬復(fù)合式防彈衣，其防彈機(jī)理可以用“軟硬兼施”來(lái)概括。子彈擊中防彈衣時(shí)，首先與之發(fā)生作用的是硬質(zhì)防彈材料如鋼板或增強(qiáng)陶瓷材料等。在這一瞬間的接觸過(guò)程中，子彈和硬質(zhì)防彈材料都有可能發(fā)生形變或斷裂，消耗了子彈的大部分能量。高強(qiáng)纖維織物作為防彈衣的襯墊和第二道防線，吸收、擴(kuò)散子彈剩余部分的能量，并起到緩沖的作用，從而盡可能地降低了非貫穿性損傷。在這兩

次防彈過(guò)程中，前一次發(fā)揮著主要的能量吸收作用，大大降低了射體的侵徹力，是防彈的關(guān)鍵所在。影響因素影響防彈衣防彈效能的因素可從發(fā)生相互作用的射體（子彈或彈片）和防彈材料兩個(gè)方面考慮。就射體而言，它的動(dòng)能、形狀和材料是決定其侵徹力的重要因素。普通彈頭，尤其是鉛芯或普通鋼芯彈在接觸防彈材料后會(huì)發(fā)生變形。在這一過(guò)程中，子彈被消耗了相當(dāng)一部分動(dòng)能，從而有效地降低了子彈的穿透力，是子彈能量吸收機(jī)理的一個(gè)重要方面。而對(duì)于炸彈、手榴彈等爆炸時(shí)產(chǎn)生的彈片或子彈形成的二次破片來(lái)說(shuō)，情形就顯著不同了。這些彈片的形狀不規(guī)則，邊緣鋒利，質(zhì)量輕，體積小，在擊中防彈材料尤其是軟體防彈材料后不變形。一般說(shuō)來(lái)，這類碎片的速度也不高，但是量大而密集。軟體防彈衣對(duì)這類碎片能量吸收的關(guān)鍵在于：破片切割、拉伸防彈織物的紗線并使其斷裂，且使織物內(nèi)部紗線之間和織物不同層面之間的相互作用，造成織物整體形變，在上述這些過(guò)程中碎片對(duì)外做功，從而消耗自身的能量。在上述兩種類型的身體能量吸收過(guò)程中，也有一小部分的能量通過(guò)摩擦（纖維/纖維、纖維/子彈）轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)撞擊轉(zhuǎn)化為聲能。在防彈材料方面，為了滿足防彈衣要最大程度地吸收子彈與其他射體動(dòng)能的要求，防彈材料必須具有強(qiáng)度高、韌性好、吸能能力強(qiáng)的性能。目前用于防彈衣上，尤其是軟體防彈衣上的材

料都以高性能纖維為主。這些高性能纖維以高強(qiáng)和高模為重要特征。一些高性能纖維如碳纖維或硼纖維等，雖具有很高的強(qiáng)度，但由于柔韌性不佳，斷裂功小，難以紡織加工，以與價(jià)格高等原因，基本上不適用于人體防彈衣。具體說(shuō)來(lái)，對(duì)防彈織物而言，其防彈作用主要取決于以下方面：纖維的拉伸強(qiáng)力、纖維的斷裂伸長(zhǎng)和斷裂功、纖維的模量、纖維的取向度和應(yīng)力波傳遞速度、纖維的細(xì)度、纖維的集合方式，單位面積的纖維重量，紗線的結(jié)構(gòu)和表面特征，織物的組織結(jié)構(gòu)，纖維網(wǎng)層的厚度，網(wǎng)層或織物層的層數(shù)等。用于抗沖擊的纖維材料，其性能取決于纖維的斷裂能與應(yīng)力波傳遞的速度。應(yīng)力波要求盡快擴(kuò)散，而纖維在高速?zèng)_擊下的斷裂能應(yīng)盡可能提高。材料的拉伸斷裂功是材料抵抗外力破壞所具有的能量，它是一個(gè)與拉伸強(qiáng)力和伸長(zhǎng)變形相關(guān)的函數(shù)。因此，從理論上說(shuō)，拉伸強(qiáng)力越高，伸長(zhǎng)變形能力也較強(qiáng)的材料，其吸收能量的潛力也越大。但在實(shí)踐中，用于防彈衣的材料不允許有過(guò)大的變形，所以用于防彈衣的纖維必然同時(shí)具有較高的抵抗變形的能力，即高模量。紗線的結(jié)構(gòu)對(duì)防彈能力的影響是源于不同的紗線織物會(huì)造成單纖強(qiáng)力利用率和紗線整體伸長(zhǎng)變形能力的差異。紗線的斷裂過(guò)程首先取決于纖維的斷裂過(guò)程，但由于它是一個(gè)集合體，因此在斷裂機(jī)理上又有很大的差別。纖維的細(xì)度細(xì)，則在紗中的相互抱合較為緊貼，同時(shí)受力也較為均勻，因而提高了成紗的強(qiáng)度。除此之外，紗線中纖維排列的伸直平行度、內(nèi)外層轉(zhuǎn)移次數(shù)、紗線捻度等都對(duì)紗線的機(jī)械性能尤其是拉伸強(qiáng)

力、斷裂伸長(zhǎng)等有重要的影響。另外，由于受彈擊過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生紗線與紗線、紗線與彈體的相互作用，紗線的表面特征會(huì)對(duì)以上兩種作用產(chǎn)生或加強(qiáng)或削弱的效果。紗線表面油劑、水分的存在會(huì)降低子彈或彈片穿透材料的阻力，因此人們往往要對(duì)材料施行清洗和干燥等處理，并尋求提高穿透阻力的辦法。具有高拉伸強(qiáng)力和高模量的合成纖維通常是高度取向的，所以纖維表面光滑、摩擦系數(shù)低。這些纖維用在防彈織物中時(shí)，受彈擊后纖維間傳遞能量的能力差，應(yīng)力波不能迅速擴(kuò)散，由此也降低了織物阻擊子彈的能力。普通的提高表面摩擦系數(shù)的方法如起絨、電暈整理等卻會(huì)降低纖維的強(qiáng)力，而采用織物涂層的方法則易造成纖維與纖維之間的“焊接”，結(jié)果使子彈沖擊波在紗線橫向發(fā)生反射，使纖維過(guò)早斷裂。為了解決這一矛盾，人們想出了各種各樣的方法。美國(guó)聯(lián)合信號(hào)(AlliedSignal)公司向市場(chǎng)推出一種空氣纏繞處理纖維，通過(guò)使纖維在紗線內(nèi)部相互糾纏，從而增加子彈與纖維的接觸。在美國(guó)專利5035111中推出了一種通過(guò)使用皮芯結(jié)構(gòu)纖維提高紗線摩擦系數(shù)的方法。這種纖維的“芯”為高強(qiáng)纖維，“皮”則采用了一種強(qiáng)力稍低而具有較高摩擦系數(shù)的纖維，后者所占的比重為5%?25%。美國(guó)另一專利5255241所發(fā)明的方法與此相似，它是在高強(qiáng)纖維的表面涂覆一層薄薄的高摩擦系數(shù)聚合物，以提高織物抗金屬物穿透的能力。這一發(fā)明強(qiáng)調(diào)了涂層聚合物與高強(qiáng)纖維表面應(yīng)有較強(qiáng)的粘附力，否則在受彈擊時(shí)剝落的涂層材料反而會(huì)在纖維之間起固體潤(rùn)滑劑的作用，從而降低纖維表

面摩擦系數(shù)。除了纖維性質(zhì)、紗線特征之外，影響防彈衣防彈能力的重要因素還有織物的組織結(jié)構(gòu)。用于軟件防彈衣上的織物結(jié)構(gòu)類型包括針織物、機(jī)織物、無(wú)緯布，針刺非織造氈等。針織物具有較高的延伸率，因而有利于提高服用舒適性。但這種高延伸率用于抗沖擊會(huì)產(chǎn)生很大的非貫穿性損傷。另外，由于針織物具有各向異性的特征，導(dǎo)致了在不同方向上具有不同程度的抗沖擊性。所以，盡管針織物在生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率方面具有優(yōu)勢(shì)，但它一般只適用于制造防刺手套、擊劍服等，而不能完全用于防彈衣上。目前在防彈衣中應(yīng)用較為廣泛的是機(jī)織物、無(wú)緯布和針刺非織造氈。這三類織物由于其結(jié)構(gòu)不同，各自的防彈機(jī)理也不盡相同，目前彈道學(xué)還無(wú)法給予充分的解釋。一般說(shuō)來(lái)，子彈擊中織物后，會(huì)在彈著點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)徑向的振動(dòng)波，并通過(guò)紗線高速擴(kuò)散。當(dāng)振動(dòng)波到達(dá)紗線的交織點(diǎn)時(shí)，一部分波將沿著原先的紗線傳到交織點(diǎn)的另一邊，另一部分轉(zhuǎn)移到與之交織的紗線內(nèi)部，還有一部分沿著原先的紗線反射回去，形成反射波。在上述三種織物中，機(jī)織物的交織點(diǎn)最多，受彈擊后，子彈的動(dòng)能可通過(guò)交織點(diǎn)上紗線的相互作用得以傳遞，從而使子彈或彈片的沖擊力能在較大區(qū)域內(nèi)吸收。但與此同時(shí)，交織點(diǎn)在無(wú)形中又起了固定端的作用。在固定末端所形成的反射波與原來(lái)的入射波會(huì)產(chǎn)生同向疊加，使紗線受到的拉伸作用大大增強(qiáng)，在超過(guò)其斷裂強(qiáng)度后斷裂。另外，一些小的彈片還有可能將機(jī)織物中的單根紗線推開(kāi)，從而降低了彈片穿透阻力。在一定范圍內(nèi)，如果提高織物密度，

可以減少上述情形出現(xiàn)的可能，并提高機(jī)織物的強(qiáng)度，但卻會(huì)增強(qiáng)