士兵守护神
2021-07-13王信博
王信博
熟悉中国古代寓言故事的读者都不会不知道“自相矛盾”这个成语。作为现代战场上士兵们的防护用具之一——防弹衣,和轻武器就像矛与盾一样,相生相克,从诞生之日就随着轻武器的发展而不断成长、进化。防弹衣在历经烽火硝烟的同时,亦走出了一条属于自己的发展之路。材料和技术的进步使得现代防弹衣的材质、性能不断升级迭代。下面,就让我们通过防弹衣发展的关键(型号)时期,去探寻现代防弹衣的百年风云!
“守护神”的诞生
广义上来讲,防弹衣的渊源可以追溯到中世纪中后期的骑士板甲。尽管在当时以冷兵器为主角的战场上,板甲更多发挥的依然是防御传统冷兵器劈砍的作用,但事实上,面对战争中出现的火门枪/火绳枪射出的铅丸,骑士们身上的板甲也体现了相当不错的防御能力。上世纪70年代,曼彻斯特大学对三支不同时期不同规格的,长度分别为12.7厘米(5英寸,14世纪)、25.4厘米(10英寸,15世纪初)、38.1厘米(15英寸,15世纪后期)的火门枪仿制品测试中,在对9.1米距离的2.54毫米软钢板进行射击时,除枪管38.1厘米长的火门枪能达到70%以上的击穿率,其它两种尺寸规格的击穿率均不足40%。由此可见,骑士的板甲在枪械发展初期的确能“客串”一把防弹衣的角色,而从更长的时间线上来看,现代防弹衣早期的发展思路中也有冷兵器时代板甲的设计特征。
真正意义上的现代防弹衣诞生于19世纪90年代,由波兰裔工程师、神父卡西米尔·齐格林研发。该防弹衣由4层3毫米厚的丝绸制作(也有说法认为防弹衣内部还有一层钢板),并采用了“密集编织”这一新工艺,每0.1米2重250克。丝绸防弹衣凭借材料优异的韧性和高密度,能够在近距离内抵挡当时大多数手枪弹的攻击。然而,由于原材料的价格极其昂贵,当时一件防弹衣的价格约合800美元,并且防护面积也较小,仅适用于高级要员的贴身防护。虽然它的出现具有划时代的意义,但就实用性与普及性来看,防弹衣正式投入使用,还是要从一战时期说起。
防弹衣的峥嵘岁月
燧发枪时代,传统的重装骑士和步兵方阵被“线列式战术”所取代,燧发枪的威力使得板甲失去了防护作用,同时滑膛枪管糟糕的射程和精度又使得士兵作战距离较近,两、三轮齐射之后便进入白刃格斗模式,身穿护甲则严重影响格斗能力。于是,布制军服与皮革弹带取代了护甲。然而,随着二次工业革命之后,膛线、无烟火药、金属弹壳子弹与自动机构在枪械上的运用,单兵的火力投送变得精准而致命,加上火炮与飞机的应用,战场变得空前残酷。在这种情况下,为了给士兵们提供更好的防护,人们又开始将目光转到护甲上面来。
雏形期
第一次世界大战到第二次世界大战的30年间是防弹衣发展的初级阶段。面对堑壕中铺天盖地的炮弹破片与流弹,参战各国都加紧了单兵防护装备的研发,头盔的发展迎来了春天!然而受制于技术条件,成熟的单兵护甲却没有出现,已有的冶金手段无法平衡防护性能与装备重量的矛盾。唯一小规模投入实战的是德军专为堑壕火力点中机枪手开发的“龙虾甲”(因护甲分段相接形似虾壳而得名),由硅镍合金制成,可以有效防御敌方机枪手、狙击手远距离射来的子弹。但其侣千克的重量只能限制在相对静止的堑壕火力点中使用,指望普通步兵穿着这么一身去冲锋陷阵、突击敌方防线着实不太可能。于是,许多普通士兵打起了自家祖传盔甲的主意,不少人攜带家里的“中世纪”板甲应征,也有一些较富裕的人家会像电影《战马》中的庄园主一样,为参战的儿子、丈夫订制一副可以穿在衬衣中的胸甲。到了第二次世界大战,高机动,立体化的机械化战争使得作战强度和烈度大大加强,对于单兵护甲的需求更加强烈。新的合金材料的出现也为士兵装备有效的防弹护具提供了技术上的支撑,比如美军研制的M1型防破片衣(供轰炸机组使用)和M12型铝制防弹衣,以及苏联研制的SN型系列胸甲。尤其是苏联的SN-42型,由1.8~2.2毫米的36SG特种钢制成,重3.5千克,近距离对德军各型手枪发射的9毫米帕拉贝鲁姆手枪弹“免疫”,百米距离内对PPSh41和MP-38/40冲锋枪的射击也有非常好的防护效果。其广泛装备于战斗工兵部队,在各类城市/攻坚战中发挥了巨大作用。在斯帕斯捷缅斯克地区的战斗中,穿着SN-42的苏军上士拉扎列夫正面遭遇德军数发手枪射击却安然无恙,反而将对方击毙,展现了优异的性能。
当然,金属材质的防护性能和重量之间的平衡始终是一个难题。这些被称之为“胸/护甲”的初级防弹衣只能提供给轰炸机机组成员或战斗工兵之类的对防护性需求大于机动性需求的人员,对于强调机动性的普通步兵和侦察兵并不适用,不具备普及的可能性。
成熟期
一战德军的“龙虾甲”
二战盟军轰炸机机组成员彩绘图,可以看到他们装备的防弹衣
二战苏军战斗工兵标配的SN-42胸甲。左图为SN-42胸甲贴身的一面
二战苏军战斗工兵标配的SN-42胸甲。左图为SN-42胸甲贴身的一面
上世纪50年代到90年代的很长一段时间内,防弹衣发展进入了上升期,软质防弹衣(Bulletproof vest,简称Vest)出现。该阶段防弹衣根据防弹材质可分为尼龙和芳纶两个时期。
防破片衣的装备,一定程度上降低了朝鲜战场上美军的伤亡
PASGT系统包括防弹衣和头盔
华盛顿越战纪念碑旁的越战美军雕像,身上穿着的是极具那个时代象征的的M69防破片衣
上世纪50年代到70年代尼龙时期的防弹衣主要以美军M51、M52和M69防破片衣为主(Vest最初即指防破片衣,后变为对软质防弹衣的称呼),使用玻璃纤维层压板(M51)和高强度尼龙(M52/69)作为防弹材料,重量在2.7~3.6千克左右,能防护部分炮弹破片和手枪的远距离射击。尽管对于北越使用的M43一类的步枪弹依旧束手无策,不过有总比没有强。尼龙防弹衣的普及,在一定程度上降低了美军战场上因破片和流弹导致的伤亡(尽管在越南雨林中穿着厚重的M69是一种巨大的折磨)。同期装备飞行员的内置氧化铝/碳化硅板的ABA和VBA防弹衣,对步枪弹的防御效果倒是不错,只可惜9.3千克的重量对普通士兵来说,依旧不太适合。
70年代初,美国杜邦公司研制成功一种新型芳纶纤维——凯夫拉(Kevlar)。该材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型,吸收弹片动能的能力是尼龙的1.6倍,是钢的2倍,具有极高的军用前景。与此同时,美国陆军纳迪克研究实验室开展一项研究,希望能以凯夫拉来制作新一代的轻型头盔和防弹背心,来减轻士兵负荷。最后,PASGT防弹衣,即“地面部队的个人装甲系统”(Personnel Armor System for Ground Troops)的子系统诞生,防弹衣进入芳纶时代。
PASGT防弹衣采用与M69相似的马甲式设计,最初采用的防弹材料为第一代凯夫拉(kevlar29),90年代以后采用第二代凯夫拉(kevhr129),重量在4.3千克左右,可抵御9毫米帕拉贝鲁姆弹的手枪射击(美标ⅡA级别)。80年代,苏军也在阿富汗战场开始装备6B系列防弹衣。但与PASGT纯凯夫拉的马甲式设计不同,6B系列防弹衣采用了吊带背心式设计,内部还设有钛合金板用于增强防护(苏军对钛合金材料有一种特殊的情怀,许多头盔和背心都采用钛合金制造,6B系列防弹衣也不例外,直到684和685型才将防弹板改为陶瓷材料)。
发展期
进入21世纪,中、低烈度的地区冲突和反恐战争使得士兵对防弹衣的性能和人机功效提出了更高的要求。成熟的硬质防弹衣(Plate carrier,PC)和软/硬质(Armor carrier,AC)防弹衣应运而生。AC类防弹衣中最具有代表性的,便是美军的IBA“拦截者”防弹衣系统。
苏联682防弹衣三视图
苏联683防弹衣的正面和背面
OTV防弹衣,AC类背心的经典型号。右图为OTV防弹衣的内部
683防弹衣内部的硬质防弹板和容纳衬套
该防弹衣系统由OTV软质防弹衣和SAPI硬质(碳化硼)防弹插板组成。OTV防弹衣包括可拆洗的护颈、护裆、护臂、本体外套和MK2凯夫拉防弹衬层组成,重3.8千克,防弹能力可达到美标ⅢA级(长枪管卡宾枪发射的9毫米帕拉贝鲁姆弹):两块SAPI硬质防弹插板重3.6千克,配合软质防弹内衬可达到美标Ⅳ级防护(7.62毫米中间/全威力步枪弹射击),士兵个人可以选择性加装。该类防弹衣既有软质的大防护面积和完整衔接覆盖优势,又有硬质防护带来的核心区强化防护,可更换的防弹内衬可以调节防弹能力与机动性的平衡,使士兵的任务适应性大大增强。该系统亮点还不止于此,优秀的人机功效给士兵带来了更大的便利:(1)背心采用魔术贴搭扣的马甲式设计,后部还设有提拉织带使得士兵在受伤时,可以由医护兵快速移动和卸下装备。(2)背心本体前后均设有类似FLC携行具的PALs织带,可将有限的附件包挂载于防弹衣上,一定程度上实现“携防一体化”,拓展了防弹衣战术功能。(3)可拆卸式的护颈、护裆、护臂,不同的尺码与腰部调节带相结合,为士兵提供了更为舒适的穿着体验和可选的防护。后来的升级版IOTV防弹衣则进一步改进结构(马甲式改为腰腹开合的背心式),增加了快速穿脫系统(快拆扣),增设PALs织带强化拓展性,贴身面设计透气层来提高穿着舒适度。时至今日,包括俄军的6845防弹衣和我军的15式防弹衣,在设计上依旧体现着这些元素。
美军IOTV GEN3型防弹衣,是OTV的第三代改进版
MBC-X轻量化型侧围(上)和全包覆型侧围
MBC-X系统通过增加软质衬层附件,可以由PC防弹衣变为AC防弹衣
而更轻更坚固的超高分子量材料(PE或者DSM)技术的成熟,则带来了以硬质防弹插板防护为主的PC类防弹衣(或称战术背心/插板携行具),它们大多被精锐部队和特种部队使用。例如Crye Precision公司的JPC、CPC、AVS战术背心。此类防弹衣强调轻量化、高机动性和核心防护能力(针对心肺、脊柱重要部位的防护),目的是在维持防护能力与机动性平衡的基础上,最大限度地提高承载性,降低重量,以保证比AC、Vest类防弹衣有更好的机动性和持续作战能力。以俄罗斯MBC-X系统(题图)为例。该防弹衣分为本体、腰部承载、可替换附件。以承载硬质防弹插板的本体(前板+背板+肩垫)为基础,通过加装可挂载附件包的模块腰带,能扩大战术装备的携带能力、改变受力环境(由肩部受力变成腰、肩部共同受力),腰带与本体贴身面设有多种类型的透气/缓冲垫,可供用户自由搭配:通过可替换附件,可以在背板上直接安装枪榴弹包、水袋、中型战术背包等负载,也可以使用其它附件包自由搭配:选装侧围系统支持轻量化型(镂空织带侧围)、全包覆型、AC型(在背板内部加装一层包括侧围的软质防弹层,从而转变成AC类防弹衣)三种侧围;肩垫,前、背板通过钢芯软绳和尼龙扣具相联,具有紧急情况下快速穿脱的功能。除此之外,必要时还可加装护裆和护臂的防弹组件,增强防护面积。总的来说,以MBC-X为代表的PC防弹衣,已不仅限于为士兵提供必要的弹道防护,更多的是作为“未来士兵系统”的承载平台,通过防弹衣和各类选装附件将防护、弹药、通信功能有机整合在一起,实现单兵装备的整合与优化。这在某种程度上代表了防弹衣未来的发展方向。
我国防弹衣的发展
我国防弹衣的研发起步时间较晚。上世纪50年代,我军设计了第一款防弹衣,以3毫米玻璃钢片为防护材料,呈鳞片状排列,重6~7千克,能够有效抵御手榴弹破片和手枪弹。60年代抗美援越期间,为保护运输车队人员安全,防御美军飞机投掷的集束炸弹袭击,我军又开发了以玻璃钢、铬钢玉、碳化硼复合材料与铝合金结构的两种防弹衣装备运输部队。不过,这些型号都没有成建制配发部队,设计较为落后,防弹材料和重量控制上都存在问题。
国产TF-90防弹背心
到了上世纪80年代,为保障亚运会安保任务,总后军需装备研究所研制了TF-90-79/54式防弹衣。该型防弹衣采用特种防弹钢为防弹材料,吊带背心式设计,分前后两片,通过后片的腹部固定带固定、调节适合自己的腰围度,最后在前片上的魔术贴完成固定,两侧无防护(这种设计至今仍存在于部分国产防弹衣上)。其型号后缀79/54标示其分别防护的等级。79型可抵御79式冲锋枪发射的51式7.62×25毫米普通手枪弹(以下简称51式手枪弹)射击,54型可抵御54式手枪发射的51式手枪弹射击。由于各种原因,解放军并未正式装备TF-90防弹衣,反倒是公安、武警装备较多。该防弹衣作为外销产品也广受好评,后来还衍生出TF-95和采用新型芳纶纤维的79式软质防弹衣。
06式防弹衣的正面(左)和背面
新型15式防弹衣,图为武警虎斑迷彩款式
作为解放军第一款成建制规模配发的防弹衣,04型防弹衣无疑具有里程碑的意义。该型防弹衣采用软质防弹内衬,可防51式手枪弹射击,还设有专门加装硬质防弹插板的空间以供升级防护等级。04型在总体设计上与TF-90系列相似,但在肩部调节、开合方式和防弹衣外套材质上有较大的改进,背部还增设有应急提拉带。该系列共分A、B、C、炮兵四型。A型(未量产)背心前片为鳞片钢板,后片为凯夫拉材料;B型为步兵基础款型;C型在B型的基础上加装护肩、护颈和护裆;炮兵型防弹防震背心则本体、护肩、护裆一体化,造型也更为圆润。04型防弹衣推出不久后,我军又装备了一款06型特种兵防弹衣。该型防弹衣采用三片式结构,后片通过搭扣和腰部尼龙调节绳相联,前片一分为二,左、右采用中间开合并由魔术贴固定。值得一提的是,该防弹衣不仅可以加装护颈和护裆,其类似美军FLC装具上的模块化织带使它具备了加装战术附件包的功能,一定程度上实现了“携防一体化”。
后来,我军开始配发新的15式防弹衣。该防弹衣配置国标Ⅱ级软质防弹内衬,可抵御51式手枪弹射击,还可选用硬质陶瓷防弹插板,提供更高级别的对步枪弹的防护;其设有更多的模块化织带,提高了战术拓展性;两片结构腰带式开合+防弹侧围使其具备了侧面防护力,同时也更加透气排汗:新加入的快拆绳扣能迅速脱掉防弹衣,以解决士兵落水和受伤时快速卸去装备的问题。
04型防弹衣正背面图
随着军民融合和军事装备采购的多样化,武警特战、空中突击旅和亚丁湾护航等部队纷纷采购民营战术装备公司生产的各类新型防弹衣(战术背心)。这些新产品不仅具有模块化功能和更高的防护力,还兼有水上助浮等特殊功能。
结语
随着材料学的进步与新设计理念的提出,现代防弹衣正处于新的发展上升期。一方面,新材料的出现使得生产更高防护等级、更加轻薄的防弹内衬成为可能。在未来,蜘蛛丝纤维、非牛顿流体与磁流变液体可能会取代传统的芳纶纤维和陶瓷防弹插板。另一方面,防弹衣的外罩材料也将会由具有防红外功能的迷彩织物制作。在更远一些的将来,还可能会出现能根据环境变化而主动改变颜色的光学迷彩防弹衣外罩。而可拆卸的战术附件包与模块化织带相结合,快速穿脱机构、激光镂空裁剪和立体循环透气衬垫技术的成熟运用,则使得防弹衣的战术功能大大拓展,携防一体化和人机功效大大增强。在此基础上,根据未来战场单兵装备模块化和集成化的需求,防弹衣将进一步整合各类单兵电子终端和戰斗用具,甚至可将微型电源和感应器嵌入贴身面,实现装备携行、防弹、通信、定位、士兵战斗/健康能力监测、单兵电力供能为一体的综合系统,成为一整套未来士兵信息化作战支持系统中重要的组成部分。[编辑/山水]