AA82276761 2015-1-26 03:11
輕武器基本常識之：另眼看單兵防彈衣
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蘇聯軍隊在二戰期間裝備的“ 史達林格勒” 金屬硬質防彈衣，幾乎全部是由鋼板構成的。從材料到結構，和一戰期間的“ 防彈護胸” 如出一轍
防彈衣已經成為現代單兵防護裝備的標誌。但毋庸置疑的一個事實是，在某些方面它的作用被不恰當地誇大了。在防彈衣越來越普及的今天，探討影響防彈衣防護和使用性能的有關因素，糾正一些傳統的認識誤區，以便對其進行重新全面認識顯得更有必要。
老化：防彈衣的“ 隱形殺手”
2003 年6 月23 日，愛德華· 林貝奇警官在賓夕法尼亞州弗瑞斯特山抓捕毒販時，不幸被對方手槍射出的一顆.40 口徑子彈所擊中，彈頭擊穿了他的軟質防彈衣並打進了腹部，林貝奇警官因此受了重傷。此事迅速引起全美的關注，因為林貝奇所穿的由密希根州“ 二次機會” 公司生產的“ 終極” 型防彈衣是通過國家司法學會（NIJ ）認證的，這也是首次報導此類人體防護裝備失效的案例。
“ 二次機會” 公司生產的“ 終極” 型防彈衣是世界上最輕最薄的防彈衣之一，由100% 的“ 澤隆” （Zylon ）材料製成，具有重量輕、穿著舒適方便等優點，因而成為美國許多警察部門的首選。“ 澤隆” 是由日本東洋紡織公司研製的一種新型線性高分子材料，強度是芳綸的2 倍以上，具有耐高溫、高抗蝕、低吸濕和手感柔軟等特性，唯一的缺點就是價格較高，美國市場上有16 家廠商生產的近240 種不同型號的以該材料為基礎的防彈衣，而且“ 二次機會” 公司是全美執法部門最大的防彈衣供應商，按理來說，按標準製成的防彈衣應該不會被如此輕易地擊穿，但為什麼會發生這樣的後果呢？當年12 月公佈的國家司法協會調查報告表明，林貝奇所穿的防彈衣的防護能力與標準相比下降了約30% ，其原因是“ 澤隆” 纖維發生了老化，強度明顯下降造成的。隨後的一次非學術性試驗也證明，已使用過的“ 終極” 型防彈衣能夠擋住手槍發射的.45ACP 和.357 馬格南姆彈頭，但不能阻止9mm 和.40 S&W 槍彈的貫穿。
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各種大陸地區生產新型防彈材料
作為最主要的軟質防彈材料，無論是凱夫拉還是“ 澤隆” ，都屬於人工合成的化學纖維，它們在日常使用過程中，都會因為光照、潮濕、霉變等原因而發生自然老化。其中影響最大的是日光照射。在陽光直射的情況下，防彈纖維老化的過程會大大加快，而且照射時間累積到一定程度後，其抗張強度會急劇下降，照射2000 小時後，抗張強度一般會下降到原先的20% 。另一個重要因素是潮濕，這種影響在防彈衣實際使用過程中是不可避免的。無論是雨水還是汗水，防彈纖維在受潮後，強度都會受到嚴重影響。此外，防彈纖維的壽命還和溫度有關，低於10℃ 或高於240℃ 的環境對防彈材料強度就會有不利影響，特別是局部材料受到彈頭巨大的衝擊後，溫度很容易超過240℃ ，這時就要通過材料和結構設計控制動能轉化的比例，比如選用模量較大的纖維品種。
因此防彈衣在某種意義上是一種很“ 嬌貴” 的裝備，需要細心的保養，其表面應該有適當材料製造的外罩，起到防光、防水等作用，纖維本身也應包覆防潮層，或經過抗老化處理，無論在使用還是存儲時，都應注意避免光照和潮氣侵入。西方國家生產的防彈衣在這方面要求很嚴格，一般會配有專用的防水攜行包裝和詳盡的使用手冊，說明各種應該注意的細節。而在大陸地區，防彈衣在保養方面卻往往是很不講究的，由於價格昂貴，最需要防彈衣的那些部門一般不能配備足夠的數量，有限的幾件必須輪流穿著，在夏季它們經常需要洗滌，然後通常在陽光下直接曬乾，防彈衣在這樣的條件下防護層可能會提前失效，造成強度在規定使用年限期滿前就開始下降，進而威脅到民警的生命。
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美軍現役裝備的“ 攔截者” 防彈衣其總體設計相當成功，它由可拆洗的戰術背心式外套、凱夫拉軟質防彈內層和前後兩片碳化硼防彈板三部分組成。細節設計也非常實用，防彈衣本身即是戰術背心，其上設置有數十個附加戰術掛點，並可根據需要加裝護頸和護襠，特別是在背部防彈板插袋上方設有一條結實的提帶，使用者一旦受傷，戰友們可以抓住這個提帶將他拖離戰場
複合防彈衣中的硬質防彈板同樣存在老化的問題。以色列曾發生過這樣一個事例，駐守加沙附近的以色列傘兵在一次偶然“ 試驗” 中發現，他們廣泛配備的某型防彈衣竟然被30 米外M-16 步槍發射的子彈輕易地將兩面全部擊穿，這種昂貴的“ 高科技” 防彈衣配有特種陶瓷防彈板，曾被認為是“ 最好的護身符” 。國防部調查小組對這一事件的結論是，這些防彈衣已經超出了使用年限，其防彈板和防彈纖維已經老化和腐蝕，而平時的超負荷使用在一定程度上加速了這種老化進程。
儘管老化可以減緩，但不能完全阻止，無論何種防彈衣，都存在有效壽命的問題，以高分子材料為主體的軟質防彈衣更是如此。也就是說，在經過一定年限之後，防彈衣的強度將不能保證在面對同樣的襲擊時使用者的安全。因此，包括中國在內的大多數國家軍隊在和平時期都是不普遍裝備防彈衣的，因為如果全部裝備的話，不僅採購費用驚人，而且若干年後就需要全部更新一次，換下的防彈衣則要全部報廢，在經濟上很不划算。即使是軍費充裕的美軍，也只是伊拉克地面戰爭結束後，才開始全面配發防彈衣，實際裝備時也是根據需要，新舊型號、高低檔次合理搭配，並非人人都裝備昂貴的最新型號。而且防彈衣本身並不復雜，只要掌握核心材料的製造技術，一旦爆發大規模戰爭時，再組織成批生產也來得及。
未能貫穿的危險——“ 鈍傷”
2005 年8 月，互聯網上出現了一段伊拉克反美武裝拍攝的狙擊手襲擊駐伊美軍的錄相，不過其內容看起來更像是為美軍新型“ 攔截者” 防彈衣所做的一次廣告：遇襲的美軍醫護兵正優哉悠哉地站在公路旁邊，“ 砰——” 槍聲響起，SVD 狙擊步槍射出的子彈在瞬間擊中醫護兵的胸口，強大的衝擊力使後者騰空而起，並摔倒在地。但一轉眼，這個幸運者居然又爬了起來，持槍向來襲方向觀望，然後跑到悍馬車後面尋找掩護…… 最後的結果是，醫護兵和同伴互相配合，擊傷並俘虜了伊拉克狙擊手。
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命大的美軍醫護兵和救了他一命的防彈板，板體右上方是被伊拉克狙擊手擊中的地方。但這位醫護兵也並非是毫髮無損，SVD 彈頭的強大衝擊力使他的胸前出現了紅色的淤傷
“ 攔截者” 防彈衣本身的防彈等級是I 級，可抵禦9 毫米手槍彈，但在前後各插裝一塊重1.81 千克的碳化硼輕武器防護插板後，就可以將防禦等級提高到抵擋AK47 發射的7.62 毫米步槍彈的ⅢA 級。這種插板的價格相當昂貴，全配備的“ 攔截者” 總價格達到1600 美元左右，但它必竟救了醫護兵一命。SVD 的彈頭恰好擊中了前胸插板，並奇蹟般的跳開了。不過，彈頭的衝擊力在這個幸運兒的胸口上留下了一大片紅色印痕，好在強壯的體格使他避免受到進一步的傷害。這種情況即是下面所說的“ 非貫穿性損傷” 。
在彈頭未能穿透防彈衣的情況下，其衝擊動能卻仍會作用於人體上，產生所謂“ 衝擊凹陷” ，形成類似於鈍器猛擊造成的傷害，除淤傷、青腫外，嚴重的可能造成人體的內臟、骨胳受傷，甚至致死。在防彈衣未被擊穿的情況下，這種“ 非貫穿性損傷” 就是衡量防護質量的重要依據。軟質防彈衣受“ 鈍傷” 的影響比較明顯。對馬薩諸塞州“ 首要選擇” 公司生產的“ 超級鬆緊” 超輕型防彈背心的測試數據可能會說明一些問題，這款防彈背心由12 層防彈織物製成，每件售價1200 美元，以446 米/ 秒的速度射來的9mm 手槍彈會在這種防彈衣後面的測試材料上留下一個高爾夫球大小的凹痕，如果是真人的話，這相當於打折了一根肋骨，而.44 口徑手槍彈則會留下一個拳頭大小的坑，這會造成胸骨骨折，並有可能會危及生命。硬質防彈衣或複合防彈衣所受的影響則較小，因為硬質防彈材料都有一定的面積，在碎裂之前，可以將所受的衝擊力分散到相應大小的人體面積上，而不是集中到一點，所以幸運的醫護兵挨上SVD 一槍的感覺，只是和胸口挨了一記超級重拳一樣。
1962 年夏在底特律，兩名身穿防彈衣進行持槍搶劫的匪徒碰上了正在巡邏的安德魯警官及其同伴。安德魯用自己購買的一支M1911A1 手槍發射了2 槍，其中一槍正中一名劫匪胸部，後者幾乎是兩腳離地摔倒。不到一小時後，這名歹徒死在醫院中。屍體解剖發現.45 口徑槍彈雖未能擊穿防彈衣，但巨大的衝擊力打碎了歹徒的4 根肋骨，碎骨刺穿了肺動脈。這雖然是個別事例，但很能說明問題。
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美軍裝備的各型防彈衣使得伊戰陣亡率較越戰有明顯下降
美、德等歐美國家的測試標準一般將這種“ 衝擊凹陷” 限定在2-4.4 厘米之間，中國則以2 厘米為界限。人體實際能夠承受多大的這種“ 鈍傷” ，目前還很難給出明確的衡量標準，因為各人身體素質和胖瘦不同，承受能力有很大差異。雖然決定“ 凹陷” 寬度和形態的還是來襲槍彈的種類、形狀和初速，但防彈衣的材料、結構也很重要。選擇高強度材料、採用軟硬材料“ 複合” 結構或者在防彈層下面襯上適當厚度的襯墊有助於緩解“ 鈍傷” 的問題，但這又會帶來臃腫、笨重的後果。
防彈衣沒有“ 絕對保險”
伊拉克戰場有足夠的實例證明，裝備帶有碳化硼防彈板的“ 攔截者” 的士兵沒有因被AK 或更高級別的武器擊穿保護部位而死亡。但防彈衣不能過分神化，它只能在一定距離之外發生作用。在林貝奇事件發生的10 天之前，27 歲的加利福尼亞州警官安東尼· 澤佩特拉在執勤時被歹徒連擊14 槍，其中2 顆子彈穿透了防彈衣，致使澤佩特拉當場殉職。檢測結果表明這與防彈衣本身的質量沒有太大關係，因為這種“ 澤隆” 材質的防彈衣只能對至少7.5 厘米外射來的彈頭才能有效發揮防彈作用，而導致澤佩特拉喪生的子彈是從僅距防彈衣2.5 厘米的極近距離處發射的。
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朝鮮戰場上一個美海軍陸戰隊士兵正從尼龍防彈衣中取出一顆變形的步槍彈頭。這種早期防彈衣只能防護遠距離射來的流彈
人們通常會有這樣一個錯誤認識，那就是防彈衣能對相應等級的槍彈進行100% 的防護，甚至一些科研人員也有這種認識。雖然這是設計人員和用戶的共同心願，但這並不現實。首先，任何產品都有瑕疵，防彈纖維在加工過程中可能會有磨損，造成局部防彈效果下降，按照標準生產的產品難免也會“ 萬有一失” 。其次，彈頭結構、裝藥量、武器性能等都會影響到槍彈速度。舉例來說，以衝鋒槍和手槍發射同一種手槍彈，殺傷力會明顯不同，即使是同一支54 式手槍，射出的槍彈初 速也會有多達60 米/ 秒的誤差，同時正面擊中和側面飛來的跳彈顯然也不會具有同等的威力。而防彈衣在設計時只能在滿足使用要求的前提下盡量提高其安全係數，要做到100% 的防護，必須將所有的影響因素都考慮進去，必須採用更多的防彈材料，產品將變得過於厚重，穿著的舒適性大大降低，也就失去了防彈衣特別是軟質防彈衣本來的意義，與其那樣還不如躲在裝甲車裡來得實在。
防彈衣不能“ 絕對保險” 的另一重要原因是使用者有可能反複中彈，這在戰場上是常見的情況，而且士兵此時往往不能及時更換防彈衣或防彈板。軟質防彈衣在經受住“ 第一擊” 後相應部位的纖維就會拉伸或者斷裂，或因彈頭的高溫而燒焦，對再次來襲的彈頭很可能不再具備防禦能力。對複合防彈衣來說，防彈板的碎裂是吸收能量的主要方式，遭受一次命中後就會造 成相應部位較大面積的破壞，嚴重降低了整個防彈衣的防彈性能，在鄰近部位再次被直接命中時，防彈材料能否抵擋“ 第二擊” 就很成問題了。而且防彈衣在受到反複衝擊時，防彈板通常會發生移動而偏離原位，也在一定程度上影響使用者的安全。
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日本陸上自衛隊目前裝備的複合防彈衣
用戶對防彈衣的另一個普遍的誤區就是：既然防彈衣能防彈，對刀具的威脅就更沒有問題了。事實上恰恰相反，因為防彈衣抵擋高速槍彈與利刃貫穿的機理不同，利刃的穿刺主要靠剪切原理破壞纖維，能量集中在刀尖處很小的面積上，沒有有效的分散方式，特別是一些新型折刀，它們的頭部非常鋒利尖銳，而且刀刃上帶有鋸齒，對防彈纖維的破壞作用更大，因而更難防禦。雖然軟質防彈衣都有一定的防刺能力，但目前尚未達到專業防刺服那種能夠耐受25 焦耳動態穿刺力量的水平。硬質或複合防彈衣的情況稍好一些，但它的笨重抵消了防刺效果上的優勢，而且尖銳的利刃仍能通過防彈板之間的縫隙插入。這也是允許私人藏槍的美國卻普遍禁止擁有彈簧刀的原因之一。
所幸的是在克服以上缺陷的道路上，人們已經有了長足的進步。例如抵禦連續命中方面，一些公司嘗試研製馬賽克式的防彈板，這種防彈板雖然不能避免破碎的產生，但可以限制裂紋的擴展；有些產品在防彈板背面貼上玻璃鋼底板，中彈瞬間底板將集中在一點上的巨大衝擊力分散到整個防彈衣上，避免防彈板破碎，即使碎裂碎片也會與底板緊密結合不致脫落，仍能繼續具備一定防彈作用。為美國陸軍提供“ 攔截者” 防彈衣的“ 直射” 公司則在懸掛系統設計上考慮了抗多次射擊的要求，通過專門的固定裝置提高了防彈衣的抗擊性能。另一種解決途徑就是研製性能更好的防彈材料，大陸地區在這一領域的研究已經取得了相當成果，其中一種碳化物基複合防彈材料已經可以承受6 發7.62 毫米穿甲彈的近距離射擊。
防護性能、重量、舒適性：防彈衣的“ 三要素”
在目前防彈材料正趨於標準和統一的情況下，防彈衣的防護性能更多體現在防護面積上。防彈衣的保護部位一般在上至喉部、下至腰間的人體軀幹要害部位，這也是防彈衣常被稱為“ 防彈背心” 的原因。但這顯然還不夠，1988 年，美國聯邦調查局的偵探們在邁阿密抓捕一名持有霰彈槍的罪犯，罪犯開槍反抗，霰彈在擊穿了一名探員的胳膊之後又從脅下進入胸腔，並致其死亡。這名探員當時身穿防彈衣，但前後兩片防彈材料中間留下了兩脅處的空檔。雖然這種情況很罕見，但也說明了盡量增加防彈衣的有效防護面積是多麼的重要。
戰場上的士兵們也存在同樣的問題，儘管他們已經裝備了頭盔、防彈衣來提高戰場生存能力，但他們的手臂和雙腿還暴露在外面，這些部位被擊中後雖不會立即致命，但會喪失行動能力，而且存在因失血過多而死亡的危險。根據對118 名在伊拉克戰場上受重傷的美軍士兵調查發現，大多數傷情都不在軀幹上，58% 的傷員的受傷部位為手、足、腿或胳膊，只有9% 的傷員是腹部、胸部、背部或腹股溝受傷，陣亡的154 人中頭、頸部被擊中的所佔比例最大，對美軍生命威脅最大的不是AK47 或SVD ，而是路邊埋設的炸彈。美國的研究人員已經註意到了這一點，佛羅里達州立大學最近正在與裝甲控股公司合作，研製一種用於保護士兵手臂和雙腿的新型防彈衣，這種新裝備將採用碳納米管強化的聚合物材料。
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俄軍目前裝備的“ 胸牆” 防彈衣，防護級別也達到了抵禦7.62 毫米步槍彈的水平
重量和舒適性兩者對於防彈衣而言是相輔相成的，而與防護性能又是相互矛盾的關係。任何防彈衣都是根據不同使用對象的要求，在這三者之間尋求一個微妙的最佳平衡點。美軍裝備的主力防彈衣在最近的10 年中，重量降低了近一半。1993 年在索馬利亞的行動中，士兵們不得不穿戴著一套重達11.4 千克的氧化鋁陶瓷材料防彈衣參加著名的“ 摩加迪休長跑” 。穿著這樣厚重的行頭，既使是“ 蘭波” ，也會迅速疲勞，從而降低了作戰能力。而駐伊美軍目前裝備的“ 攔截者” 本體僅重3.81 千克，加裝碳化硼插板達到最高防護等級後，全重也僅有7.4 千克，持久穿著的舒適性顯著提高。新式的“ 攔截者” 雖然價格昂貴，但減輕的重量和額外增加的防護能力對挽救士兵生命具有重要意義，因此2003 年美國政府還是甘願拿出2.51 億美元為陸軍訂購了30 萬套。大陸地區防彈衣發展過程與此類似，但很多產品錯誤地側重於宣傳其重量如何之輕，似乎越輕越優秀，這在對一般用戶來說，明顯是一種不負責任的誤導，因為重量與產品的防護等級、面積以及材料密切相關，後三者才決定了防彈衣的整體質量，保險係數大的產品重量更大一些，因此籠統地以輕重來分辨產品質量好壞至少是不全面的。
大陸地區在防彈材料研製方面已經處於世界領先水準，但在相對簡單的細節設計、工藝等一些環節上卻落後於國外產品。上世紀90 年代中期，西南某省公安機關為防暴警察大隊同時配備了進口和自產的兩種防彈衣，其防護水準相當，價格也都在2000 元人民幣左右，但沒過多長時間就發現民警們在出勤前都搶著領進口防彈衣，自產品卻無人問津。民警們反映說，進口貨的表面更加舒適和吸汗，與皮膚接觸的地方不容易長痱子，尺寸調節裝置也很好用，即使身材與防彈衣的號數有差異也可以調節；自產貨表面則粗糙很多，甚至還留有線頭，穿在身上不是嫌大就是嫌小，調節帶用過幾次上面的粘毛氈就粘不住了，裡面的防彈板活動度過大，跑動起來有明顯的晃動感；進口貨是深藍色表面，搭配哪種制服都好看，而自產貨多是迷彩色，在城市中穿著過分顯眼。雖然現在也能提供同樣舒適有效的產品，但那些最需要防彈衣的部門卻常常不能裝備，這並不是因為買不到，而是因為它們價格很貴，在經費短缺的情況下，只能以那些“ 經濟適用” 的型號取而代之。雖然這樣可解一時燃眉之急，但後者往往笨重悶熱，而且與身體不能很好地貼合，以用戶們常用的話說，穿著這種防彈衣就像套著“ 沙發” 一樣。除非在危險明確存在的場合，否則誰不願意穿著它們，其效果反而和沒有裝備防彈衣一樣，在浪費的同時，實際上給使用者帶來了潛在的風險。
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防彈衣在身體兩側的防護空白很可能用給使用者帶來致命的危險
結語
防彈衣絕非是萬能產品，儘管它還有種種問題，但它的存在確實能大大提高使用者的生存概率。從美軍在伊拉克的戰爭實踐中可以清楚地發現，防彈衣使士兵的生存能力有了飛躍性的提高。費盧杰之戰中，美軍共陣亡38 人、傷275 人，死傷比為1 ：7 左右，伊戰開始以來總的死傷比例也大致若此，陣亡者的減少主要歸功於普遍裝備的防彈衣，這樣敵人的AK47 及各種輕型榴彈的威力就大打折扣。防彈衣的前途也是明朗的，隨著新材料的不斷出現和舊有問題的逐步克服，未來的防彈衣必定會更輕、更耐久、更舒適，而且能抵禦更大的挑戰，同時它還會和多功能軍服甚至是“ 士兵系統” 的發展結合起來，最終成為保持使用者戰鬥力和信心的可靠保障。
資料鏈接：防彈衣的防彈原理
軟質防彈衣的防彈機理主要是將彈頭（或破片）的絕大部分能量消耗在對防彈纖維進行拉伸、剪切和破壞的過程中，使彈頭變形、偏向，同時將一部分能量轉化為熱能和聲能，另一部分能量則通過纖維向衝擊點以外的區域進行傳播，最終將耗光了“ 勁頭” 的彈頭裹在防彈層裡。當防彈纖維的力量尚不足以阻止襲來的彈頭時，只有採取軟、硬防彈材料“ 複合” 的形式，即在軟質防彈衣中加裝堅硬的金屬、陶瓷或複合材料插板，將軟、硬材料的防彈機理集成在一起：彈頭首先與作為“ 第一道防線” 的硬質插板接觸，在“ 硬碰硬” 的過程中，彈頭和硬質防彈材料都可能產生形變和斷裂，從而消耗掉子彈的大部分能量，而防彈纖維等軟質防彈材料作為“ 第二道防線” ，吸收並擴散彈頭的剩餘能量，並起到緩衝作用，最終達到防彈的效果。硬質防彈衣則是早期的產品，僅依靠金屬板等硬質防彈材料進行防護，穿著的舒適性和防禦效果都很差，現已基本淘汰。