抗浸防寒飞行服的研制与开发

2018-02-23王子琦秦绍瑞史崇硕

现代工业经济和信息化 2018年12期

关键词：保暖性飞行员研制

王慧，王子琦，杨健，秦绍瑞，史崇硕

（1.沈阳航空航天大学，辽宁沈阳 110136；2.辽宁壮龙无人机科技有限公司，辽宁沈阳 110000；3.辽宁通用航空研究院，辽宁沈阳 110136）

引言

全球超过70%被海洋所覆盖，随着人类活动范围的不断扩大，目前海洋上的船只与飞机、飞行器的数量也在不断增加。只要人类活动还在进行，船只、飞机坠海的问题就会不可避免地出现。为了进一步分析抗浸防寒飞行服的设计研发策略，现就其必要性介绍如下。

1 抗浸防寒飞行服研制的必要性

抗浸防寒飞行服最早出现于上个世纪中期，但是当时并没有定型并推广使用。从国防建设发展以及部队需求角度上来看，抗浸防寒飞行服研制的必要性包括以下几个方面。

1.1 我国国情需要

我国附近海域中，上海以北的海域中，有超过一半的时间海水内部的温度都低于15℃平均值，特别是渤海海域，更是超过8个月持续处于15℃的低温环境当中，这给抗浸防寒飞行服的设计与研发提出了较高的要求。在人落入到海中时，要想确保生存，就必须保障好体温，所以概课题受到了国内学者的重视与关注。

1.2 飞行员个人生命安全保障

从客观上来看，人落入到海中出现死亡情况主要是由于两种原因，一种是水堵塞了呼吸道导致出现窒息死亡，另外一种则是低温环境中长期浸泡出现体温下降的情况，进而导致生理功能失调并失去自救能力，进而导致死亡。特别是在寒冷季节当中，如果缺乏个体防护装置，一旦进入到海中，就会在很短的时间内出现冻僵致死的情况。由此可见，飞行员配备个体防护抗浸服对于其生存率的提升具有重要的意义。抗浸防寒飞行服的出现不但能够防止冷水对人体的持续侵害，还可以最大限度地减少热量丧失的问题，维持人体的生理功能，为飞行员赢得宝贵的待营救时间。

2 抗浸防寒飞行服材料性能要求

作为一种特种服装类型，抗浸防寒飞行服在性能上的功能特征主要体现在材料的选择上。第一代抗浸防寒飞行服的材料主要选取了C102织物以及4801不透水布，不过由于这两种材料本身在抗水压差方面存在性能不足的问题，所以根据实际跳水实验情况来看，其无法满足实际作战需求，对于飞行员的保护也十分有限。C102布在使用时出现粘合难度较大的问题，导致密封部分出现漏水，增加了安全隐患。结合目前第三代抗浸防寒飞行服的设计情况，其材料选择的性能包括以下几个方面。

2.1 防水性能

防水性能主要是防止水进入到衣服内部的性能类型，该过程主要取决于材料的自身性能。结合英国有关926实验结论来看，确定新的面料与抗水压性能指标对于提升材料防水性能十分关键，一般来说静水压不应低于16 kPa（160 cmH2O），而布面的水珠则需要控制在3颗以内。

2.2 透湿性能

透湿性能是服装卫生理论学科中的概念，其要求在安静的状态下人体自然蒸发出的水分中，30%是呼吸道，而剩余70%皆是由皮肤产生，这样一来皮肤表面的蒸发量是相对固定的。在不同的气温与运动环境当中，皮肤的蒸发量并不会出现较大的变化，只有达到较高气温后通过出汗的形式增加。一般来说，一个成年人每天不显性蒸发的气温条件下其舒适度相对较高。寒冷的条件下水分不会出现显性蒸发，而是通过手脚外露的部分来进行蒸发，所以根据皮肤在人体总面积的占比情况，可以做出估算。经过系统计算，获得服装的透湿性能指标为20 g。由此可见，新型抗浸服在设计与研发过程中需要强化防水与透视性能，这些不但依赖于多功能复合材料的研制与开发，同时也依赖于复合织物的性能要求。

2.3 加工工艺性能

加工工艺对于服装性能的发挥也会产生较大的影响。一般来说，普通服装只能够通过裁剪与缝纫来进行加工，而抗浸防寒飞行服对于制造工艺的要求还会多一条密封工艺。根据实验情况来看，选择不同的密封工艺所带来的处理结果也存在较大的差异，其中热空气密封工艺是一种较为新型的密封处理工艺，该工艺在运用时可以通过交代与接缝处滚压处理的方式来实现密封，其过程中热空气通过风枪嘴来与胶带贴合并完成融合工作，这个时候就会挡住缝纫的部分，确保其不出现泄漏的问题。除此之外，在微孔发泡的涂层以及复合织物当中该工艺应用也十分广泛。根据验证，这种加工工艺能够提供更高的耐水压值，这对于提升防护服性能也具有一定帮助。

2.4 保暖性能

良好的保暖性能是确保飞行员机体热损失降低的主要方式，而保暖效果会收到多种不同外界因素的影响，所以最终的隔热值需要综合多方面因素才能够实现。根据第一代抗浸服保暖材料采用驼毛来作为保暖材料，尽管其具有较强的保暖性能，但是由于成型性能较差，容易出现加工时难以处理的问题，甚至会导致絮片厚薄不均匀的情况。除此之外，不易保管并容易出现虫蛀也是其限制因素之一。根据实验验证，羊毛在综合性能上更为优秀，其不但弹性好、保暖性能好，同时透气性能与加工性能也能够满足设计需要，所以被广泛应用于抗浸防寒飞行服的制造当中。

3 抗浸防寒飞行服结构设计

3.1 防水服

抗浸防寒飞行服的防水功能主要依靠防水服来实现。相比之下，人类在干燥的隔热层中能够有效降低体热的传出，而防水服的结构对于最终防水性能会产生较大的影响。在穿脱服装中，开口部分以及手腕等部分的密封水平将决定最终是否会出现漏水的结果。在防水服的开口部分设计中，需要将其作为连体式，在穿脱便利的条件下做好开孔的处理。在颈部可以采用较为柔软的针织海绵，这样一来维度需要结合实际穿戴者的要求来进行调节，其本身具有一定的支撑性与弹性，所以可以与颈部进行良好的贴合。手腕部的设计中需要综合橡胶弹性袖口的要求，根据贴合部分的情况做到弹性优秀且不勒手。另外，防水服的衣面部分的处理还设计了不同类型的口袋，供接供氧管的使用。

3.2 保暖服

保暖功能主要涉及到热量的损失，所以防水服的保暖效果与隔热性能往往无法达到预期的要求，这个时候就需要保暖服的帮助。常规条件下，保暖服会作为上下分开的设计，这种设计中裤子为背带，而裤脚则是蹬带，而袖口与领口都是松紧结合的内容物，确保保暖性能与贴合性能。在一些连续暴露的冷环境中，需要加强头部与手部的保护，这样飞行员才能够顺利爬上救生船，所以还需要配备专用的防寒帽与防寒手套。在进行服装的设计时，需要综合考虑到多种装备的协调性能，更要发挥出单个装备的性能优势，尽可能不影响到飞机的正常操纵，在满足这些要求后再体现出一定的关系即可。

4 抗浸防寒飞行服研制与开发前景

目前我国抗浸防寒飞行服的设计与研发取得了阶段性的成果，无论是结构设计还是材料选择都具有相对完备的体系，但是其同样出现了许多问题。在研制与开发中我们发现，保暖服在寒冷条件下可以为飞行员带来较为优秀的保暖效果，但是在常温下或者相对较高的温度下会增加飞行员的热负担，此时较为有效的解决策略就是采用高科技产品蓄热调温纤维材料，这种材料在应用时能够根据实际热量进行调整，黏结在纺织品的表面可以根据温度变化的情况来完成温度的吸收与释放储存功能。在温度较低时可以自动调高温度，较高时则会降低温度，所以保持内部始终处于相对稳定的温度。在该材料的研发与应用过程中，其本身需要多种絮片的配合，与羊毛相比，其柔软度相对较差，但是贴合程度不错，所以具有较强的应用可行性。另外，目前该纤维的研究已经逐渐被应用到多种工农业生产的特种服装的研制当中，不但成为一种独特的技术革新产品，同时其防水透湿性能也基本可以满足抗浸防寒飞行服的设计研发要求与目标，所以可以作为未来技术研发的主要方向。总的来说，整个抗浸防寒飞行服的工作特征与原理更为接近综合性能，满足飞行员在不同条件下各方面的系统需求，既强调了功能性与安全性，更兼顾了舒适性与稳定性，这些内容都与高空安全性与操纵的水平具有密切的关联。