防彈衣如何防彈？它的“罩門”又在哪里？

尋找“最強(qiáng)貼身鎧甲”

■邢 哲 梁 帥 尚曉偉

前不久，俄羅斯軍方透露，他們將為步兵和特種部隊(duì)配發(fā)新款索特尼克戰(zhàn)斗系統(tǒng)。值得關(guān)注的是，這款系統(tǒng)中的新型防彈衣能夠有效防御大口徑子彈。

自防彈衣誕生之日起，各國科學(xué)家一直嘗試對防彈衣材料和工藝進(jìn)行創(chuàng)新升級。如今，越來越多防護(hù)力強(qiáng)、重量輕、綜合性好、舒適耐用的新型防彈衣相繼誕生，成為世界各國軍人的“標(biāo)配”。

互聯(lián)網(wǎng)上，搜索“防彈衣”這個(gè)關(guān)鍵詞，可以查找到液體防彈衣、蜘蛛絲防彈衣、防電子防彈衣等新型裝備。那么，這些先進(jìn)防彈衣是如何防彈的？是否真的刀槍不入？它的“罩門”又在哪里？本文將為您答疑解惑。

俄軍某型防彈衣。資料照片

減重強(qiáng)能，“量身訂制”防彈衣

有矛就有盾。面對快如閃電的子彈，防彈衣應(yīng)運(yùn)而生。

防彈衣，被譽(yù)為“最強(qiáng)貼身鎧甲”。早期，防彈衣的材質(zhì)大多采用鋼板，雖然能有效防御子彈射擊，減少士兵傷亡，但數(shù)十公斤的“負(fù)重”讓士兵苦不堪言。

戰(zhàn)場上，高速旋轉(zhuǎn)的子彈擊中鐵甲，會對士兵的內(nèi)臟和骨頭造成很大沖擊。士兵穿上如此笨重的防彈衣，常規(guī)戰(zhàn)術(shù)動作很難完成。有數(shù)據(jù)顯示，穿上10公斤重的防彈衣，士兵機(jī)動作戰(zhàn)能力會降低30%以上。

于是，各國科學(xué)家對防彈衣如何“減重強(qiáng)能”這一課題展開研究。防彈衣的材料選擇至關(guān)重要。科學(xué)家嘗試在保證防護(hù)性的同時(shí)，盡可能地為防彈衣“減重”。

19世紀(jì)60年代，科學(xué)家用10層以上的棉花纖維制造出“棉質(zhì)背甲”，這種軟甲在實(shí)戰(zhàn)中防御效果良好。此后，美國科學(xué)家齊格倫發(fā)明了“絲綢防彈衣”，盡管價(jià)格不菲，但依然受到各國買家追捧。

隨著科技飛速發(fā)展，美軍裝備研究部門通過試驗(yàn)多種材料后發(fā)現(xiàn)，錳鋼不僅兼具“硬”和“輕”兩大優(yōu)勢，而且價(jià)格便宜，是用來制造防彈衣的絕佳材料。

20世紀(jì)70年代，凱夫拉防彈衣問世。這種防彈衣材料強(qiáng)度是同等質(zhì)量鋼鐵的5倍，密度僅為鋼鐵的五分之一。試驗(yàn)表明，凱夫拉防彈衣吸收彈片動能的能力是尼龍的1.6倍、鋼的2倍，一件重1.8公斤的凱夫拉防彈衣能抵擋0.44毫米口徑手槍子彈的近距離射擊。

不止減重，還要強(qiáng)能。俄羅斯加固復(fù)合高強(qiáng)度材料中心研發(fā)出能夠“水上漂”的防彈衣，并將其命名為“兩棲”。這種防彈衣在護(hù)甲外添加了可漂浮的襯板，確保全副武裝的士兵能夠?qū)崿F(xiàn)水中漂??；英國防務(wù)科技實(shí)驗(yàn)所牽頭研發(fā)出一款新型陶瓷防彈衣，在確保優(yōu)質(zhì)防護(hù)的前提下，進(jìn)一步增強(qiáng)了防彈衣的柔韌性，使士兵在戰(zhàn)場上的戰(zhàn)術(shù)動作更加靈活。

此外，“量身訂制”讓防彈衣個(gè)性更加鮮明。有的國家針對女性設(shè)計(jì)出女士防彈衣，與男士防彈衣相比，這種防彈衣更貼合女性身材，具有良好的包裹性和強(qiáng)勁的防御力。

“身體嬌貴”，防彈衣并非刀槍不入

如果你認(rèn)為穿上防彈衣就有了“金鐘罩”，那就大錯特錯了。目前，世界上沒有哪一款防彈衣是完美無缺的，它們都有自己的“罩門”。

防彈衣并非刀槍不入，它只能防御一些口徑較小的子彈，對于口徑較大的榴彈，以及非致命性的煙霧彈和閃光彈等，防護(hù)效果并不理想。

戰(zhàn)場上，穿戴防彈衣的士兵有可能反復(fù)中彈。特別是軟質(zhì)防彈衣被子彈第一次擊中后，相應(yīng)部位纖維會拉伸或者斷裂，對連續(xù)射擊的子彈無法形成有效防御。

我們知道，防彈衣的工作原理是通過防彈板的碎裂吸收子彈動能。防彈板受到?jīng)_擊后，會造成相應(yīng)部位大面積破損，影響防彈衣的防護(hù)性能。當(dāng)防彈衣受到子彈連續(xù)射擊時(shí)，防彈板通常會偏離原位，一定程度上影響防彈衣的防護(hù)性能。

2003年，國外一名警察在抓捕毒販時(shí)，不幸中彈，彈頭擊穿軟質(zhì)防彈衣并打入腹部。當(dāng)時(shí)，這名警察身著的防彈衣由100%澤隆材料制成，具有防護(hù)性好、重量輕、穿著舒適方便等優(yōu)點(diǎn)。按理說，這種防彈衣不會被輕易擊穿，但為什么會發(fā)生這樣的后果呢？

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這名警察的防彈衣澤隆纖維發(fā)生老化，防護(hù)能力下降約30%。

事實(shí)上，防彈衣是一種“嬌貴”裝備。無論是凱夫拉還是澤隆，都屬于人工合成的化學(xué)纖維，在日常使用過程中，很容易發(fā)生自然老化現(xiàn)象。一方面，在陽光直射情況下，化學(xué)纖維老化過程會大大加快，當(dāng)照射達(dá)到一定時(shí)間后，材料的抗張強(qiáng)度會急劇下降；另一方面，化學(xué)纖維的壽命還與環(huán)境溫度有關(guān)，特別是受到彈頭的巨大沖擊后，局部溫度陡然升高，防護(hù)性能驟減。

要想使防彈衣時(shí)刻保持“戰(zhàn)備狀態(tài)”，需要將老化嚴(yán)重的防彈衣及時(shí)更換，使用者也要定期對防彈衣進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，做好防潮防曬等保護(hù)措施。

目前，世界上防彈衣種類繁多，其中最常見的是凱夫拉防彈衣。盡管它在防護(hù)低速槍彈和爆炸破片方面有著不俗表現(xiàn)，但遇到步槍發(fā)射的高速子彈時(shí)，防護(hù)上往往“力不從心”。

國外通常會對防彈衣防護(hù)性能進(jìn)行分級。國際上常用的NIJ標(biāo)準(zhǔn)，將防彈衣防護(hù)性能從低到高劃分為6個(gè)等級，每個(gè)防護(hù)等級對應(yīng)不同類型口徑子彈。其中，最高防護(hù)等級的防彈衣能夠抵擋射速高達(dá)850米/秒的子彈，防護(hù)效果驚人。

創(chuàng)新混搭，液體防彈衣的“科技范”

你相信防彈衣的重量能夠比紙還輕，硬度卻比金剛石還硬嗎？

科學(xué)家曾做過一次微觀彈道試驗(yàn)：一顆微小的硅粒，以3000米/秒的速度射向單層石墨烯。驚人的是，這種蜂巢形結(jié)構(gòu)的材料可以迅速分散硅粒沖擊力，并能夠中斷穿過材料的外展波，承受沖擊能力比普通材料更強(qiáng)。

迄今為止，石墨烯是自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料，它的斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高出200倍，能夠代替凱夫拉、芳綸等材料。石墨烯材料不僅能夠輕松抵擋子彈，還能大幅減輕士兵的戰(zhàn)場負(fù)重。

看到這里，或許你會贊嘆石墨烯材料是如此“高大上”，但科學(xué)家創(chuàng)新的腳步并沒有停歇。最近，英國一家公司推出了一款液體防彈衣，防護(hù)效果遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)防彈衣，而且更輕、更具柔韌性，所用材料是纖維和液體。

我們知道液體是柔軟、流動的，而鎧甲則是堅(jiān)硬、牢固的，這兩個(gè)“小伙伴”怎么才能很好結(jié)合在一起呢？這要從一種特殊的液體說起——

由牛頓黏性定律可知，液體的黏度值是恒定不變的，比如水、酒精等液體被稱作牛頓流體。那么，非牛頓流體就是不滿足牛頓黏性定律的液體，它的黏度值則是一個(gè)變化量。這就體現(xiàn)了非牛頓流體的重要特性：流體的黏度值會隨著壓力和沖擊力的增加而增大。

在設(shè)計(jì)制造防彈衣時(shí)，這家公司創(chuàng)新采用一種名為“剪切增稠液”的液體，這種液體中自由懸浮著許多特殊粒子。當(dāng)子彈高速撞擊這種材料時(shí)，“剪切增稠液”中的粒子就會吸收撞擊能量，并迅速變得極其堅(jiān)硬，從而起到阻擋子彈的作用。這種液體與凱夫拉纖維搭配使用，能產(chǎn)生“1+1＞2”的效果。

為滿足未來戰(zhàn)場需要，科學(xué)家還將各種新型防彈衣與單兵模塊化設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。他們的普遍做法是在防彈衣上設(shè)計(jì)模塊化接口，可以放置子彈袋、手榴彈袋等單兵武器。有的還別出心裁地在后背位置安裝可抓握條帶，確保士兵在受傷或失去行動能力后，能夠被戰(zhàn)友及時(shí)拖至安全地帶。

相信，乘著“科技東風(fēng)”，未來防彈衣會朝著“更硬、更輕、更強(qiáng)”的目標(biāo)邁進(jìn)，成為名副其實(shí)的士兵“護(hù)身符”。