抗浸防寒飛行服的研制與開發(fā)

王 慧， 王子琦， 楊 健， 秦紹瑞， 史崇碩

（1.沈陽航空航天大學(xué)， 遼寧 沈陽 110136；2.遼寧壯龍無人機(jī)科技有限公司， 遼寧 沈陽 110000；3.遼寧通用航空研究院， 遼寧 沈陽 110136）

引言

全球超過70%被海洋所覆蓋，隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大，目前海洋上的船只與飛機(jī)、飛行器的數(shù)量也在不斷增加。只要人類活動(dòng)還在進(jìn)行，船只、飛機(jī)墜海的問題就會(huì)不可避免地出現(xiàn)。為了進(jìn)一步分析抗浸防寒飛行服的設(shè)計(jì)研發(fā)策略，現(xiàn)就其必要性介紹如下。

1 抗浸防寒飛行服研制的必要性

抗浸防寒飛行服最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)中期，但是當(dāng)時(shí)并沒有定型并推廣使用。從國(guó)防建設(shè)發(fā)展以及部隊(duì)需求角度上來看，抗浸防寒飛行服研制的必要性包括以下幾個(gè)方面。

1.1 我國(guó)國(guó)情需要

我國(guó)附近海域中，上海以北的海域中，有超過一半的時(shí)間海水內(nèi)部的溫度都低于15℃平均值，特別是渤海海域，更是超過8個(gè)月持續(xù)處于15℃的低溫環(huán)境當(dāng)中，這給抗浸防寒飛行服的設(shè)計(jì)與研發(fā)提出了較高的要求。在人落入到海中時(shí)，要想確保生存，就必須保障好體溫，所以概課題受到了國(guó)內(nèi)學(xué)者的重視與關(guān)注。

1.2 飛行員個(gè)人生命安全保障

從客觀上來看，人落入到海中出現(xiàn)死亡情況主要是由于兩種原因，一種是水堵塞了呼吸道導(dǎo)致出現(xiàn)窒息死亡，另外一種則是低溫環(huán)境中長(zhǎng)期浸泡出現(xiàn)體溫下降的情況，進(jìn)而導(dǎo)致生理功能失調(diào)并失去自救能力，進(jìn)而導(dǎo)致死亡。特別是在寒冷季節(jié)當(dāng)中，如果缺乏個(gè)體防護(hù)裝置，一旦進(jìn)入到海中，就會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)凍僵致死的情況。由此可見，飛行員配備個(gè)體防護(hù)抗浸服對(duì)于其生存率的提升具有重要的意義?？菇篮w行服的出現(xiàn)不但能夠防止冷水對(duì)人體的持續(xù)侵害，還可以最大限度地減少熱量喪失的問題，維持人體的生理功能，為飛行員贏得寶貴的待營(yíng)救時(shí)間。

2 抗浸防寒飛行服材料性能要求

作為一種特種服裝類型，抗浸防寒飛行服在性能上的功能特征主要體現(xiàn)在材料的選擇上。第一代抗浸防寒飛行服的材料主要選取了C102織物以及4801不透水布，不過由于這兩種材料本身在抗水壓差方面存在性能不足的問題，所以根據(jù)實(shí)際跳水實(shí)驗(yàn)情況來看，其無法滿足實(shí)際作戰(zhàn)需求，對(duì)于飛行員的保護(hù)也十分有限。C102布在使用時(shí)出現(xiàn)粘合難度較大的問題，導(dǎo)致密封部分出現(xiàn)漏水，增加了安全隱患。結(jié)合目前第三代抗浸防寒飛行服的設(shè)計(jì)情況，其材料選擇的性能包括以下幾個(gè)方面。

2.1 防水性能

防水性能主要是防止水進(jìn)入到衣服內(nèi)部的性能類型，該過程主要取決于材料的自身性能。結(jié)合英國(guó)有關(guān)926實(shí)驗(yàn)結(jié)論來看，確定新的面料與抗水壓性能指標(biāo)對(duì)于提升材料防水性能十分關(guān)鍵，一般來說靜水壓不應(yīng)低于16 kPa（160 cmH2O），而布面的水珠則需要控制在3顆以內(nèi)。

2.2 透濕性能

透濕性能是服裝衛(wèi)生理論學(xué)科中的概念，其要求在安靜的狀態(tài)下人體自然蒸發(fā)出的水分中，30%是呼吸道，而剩余70%皆是由皮膚產(chǎn)生，這樣一來皮膚表面的蒸發(fā)量是相對(duì)固定的。在不同的氣溫與運(yùn)動(dòng)環(huán)境當(dāng)中，皮膚的蒸發(fā)量并不會(huì)出現(xiàn)較大的變化，只有達(dá)到較高氣溫后通過出汗的形式增加。一般來說，一個(gè)成年人每天不顯性蒸發(fā)的氣溫條件下其舒適度相對(duì)較高。寒冷的條件下水分不會(huì)出現(xiàn)顯性蒸發(fā)，而是通過手腳外露的部分來進(jìn)行蒸發(fā)，所以根據(jù)皮膚在人體總面積的占比情況，可以做出估算。經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算，獲得服裝的透濕性能指標(biāo)為20 g。由此可見，新型抗浸服在設(shè)計(jì)與研發(fā)過程中需要強(qiáng)化防水與透視性能，這些不但依賴于多功能復(fù)合材料的研制與開發(fā)，同時(shí)也依賴于復(fù)合織物的性能要求。

2.3 加工工藝性能

加工工藝對(duì)于服裝性能的發(fā)揮也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。一般來說，普通服裝只能夠通過裁剪與縫紉來進(jìn)行加工，而抗浸防寒飛行服對(duì)于制造工藝的要求還會(huì)多一條密封工藝。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況來看，選擇不同的密封工藝所帶來的處理結(jié)果也存在較大的差異，其中熱空氣密封工藝是一種較為新型的密封處理工藝，該工藝在運(yùn)用時(shí)可以通過交代與接縫處滾壓處理的方式來實(shí)現(xiàn)密封，其過程中熱空氣通過風(fēng)槍嘴來與膠帶貼合并完成融合工作，這個(gè)時(shí)候就會(huì)擋住縫紉的部分，確保其不出現(xiàn)泄漏的問題。除此之外，在微孔發(fā)泡的涂層以及復(fù)合織物當(dāng)中該工藝應(yīng)用也十分廣泛。根據(jù)驗(yàn)證，這種加工工藝能夠提供更高的耐水壓值，這對(duì)于提升防護(hù)服性能也具有一定幫助。

2.4 保暖性能

良好的保暖性能是確保飛行員機(jī)體熱損失降低的主要方式，而保暖效果會(huì)收到多種不同外界因素的影響，所以最終的隔熱值需要綜合多方面因素才能夠?qū)崿F(xiàn)。根據(jù)第一代抗浸服保暖材料采用駝毛來作為保暖材料，盡管其具有較強(qiáng)的保暖性能，但是由于成型性能較差，容易出現(xiàn)加工時(shí)難以處理的問題，甚至?xí)?dǎo)致絮片厚薄不均勻的情況。除此之外，不易保管并容易出現(xiàn)蟲蛀也是其限制因素之一。根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，羊毛在綜合性能上更為優(yōu)秀，其不但彈性好、保暖性能好，同時(shí)透氣性能與加工性能也能夠滿足設(shè)計(jì)需要，所以被廣泛應(yīng)用于抗浸防寒飛行服的制造當(dāng)中。

3 抗浸防寒飛行服結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 防水服

抗浸防寒飛行服的防水功能主要依靠防水服來實(shí)現(xiàn)。相比之下，人類在干燥的隔熱層中能夠有效降低體熱的傳出，而防水服的結(jié)構(gòu)對(duì)于最終防水性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。在穿脫服裝中，開口部分以及手腕等部分的密封水平將決定最終是否會(huì)出現(xiàn)漏水的結(jié)果。在防水服的開口部分設(shè)計(jì)中，需要將其作為連體式，在穿脫便利的條件下做好開孔的處理。在頸部可以采用較為柔軟的針織海綿，這樣一來維度需要結(jié)合實(shí)際穿戴者的要求來進(jìn)行調(diào)節(jié)，其本身具有一定的支撐性與彈性，所以可以與頸部進(jìn)行良好的貼合。手腕部的設(shè)計(jì)中需要綜合橡膠彈性袖口的要求，根據(jù)貼合部分的情況做到彈性優(yōu)秀且不勒手。另外，防水服的衣面部分的處理還設(shè)計(jì)了不同類型的口袋，供接供氧管的使用。

3.2 保暖服

保暖功能主要涉及到熱量的損失，所以防水服的保暖效果與隔熱性能往往無法達(dá)到預(yù)期的要求，這個(gè)時(shí)候就需要保暖服的幫助。常規(guī)條件下，保暖服會(huì)作為上下分開的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)中褲子為背帶，而褲腳則是蹬帶，而袖口與領(lǐng)口都是松緊結(jié)合的內(nèi)容物，確保保暖性能與貼合性能。在一些連續(xù)暴露的冷環(huán)境中，需要加強(qiáng)頭部與手部的保護(hù)，這樣飛行員才能夠順利爬上救生船，所以還需要配備專用的防寒帽與防寒手套。在進(jìn)行服裝的設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮到多種裝備的協(xié)調(diào)性能，更要發(fā)揮出單個(gè)裝備的性能優(yōu)勢(shì)，盡可能不影響到飛機(jī)的正常操縱，在滿足這些要求后再體現(xiàn)出一定的關(guān)系即可。

4 抗浸防寒飛行服研制與開發(fā)前景

目前我國(guó)抗浸防寒飛行服的設(shè)計(jì)與研發(fā)取得了階段性的成果，無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是材料選擇都具有相對(duì)完備的體系，但是其同樣出現(xiàn)了許多問題。在研制與開發(fā)中我們發(fā)現(xiàn)，保暖服在寒冷條件下可以為飛行員帶來較為優(yōu)秀的保暖效果，但是在常溫下或者相對(duì)較高的溫度下會(huì)增加飛行員的熱負(fù)擔(dān)，此時(shí)較為有效的解決策略就是采用高科技產(chǎn)品蓄熱調(diào)溫纖維材料，這種材料在應(yīng)用時(shí)能夠根據(jù)實(shí)際熱量進(jìn)行調(diào)整，黏結(jié)在紡織品的表面可以根據(jù)溫度變化的情況來完成溫度的吸收與釋放儲(chǔ)存功能。在溫度較低時(shí)可以自動(dòng)調(diào)高溫度，較高時(shí)則會(huì)降低溫度，所以保持內(nèi)部始終處于相對(duì)穩(wěn)定的溫度。在該材料的研發(fā)與應(yīng)用過程中，其本身需要多種絮片的配合，與羊毛相比，其柔軟度相對(duì)較差，但是貼合程度不錯(cuò)，所以具有較強(qiáng)的應(yīng)用可行性。另外，目前該纖維的研究已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到多種工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特種服裝的研制當(dāng)中，不但成為一種獨(dú)特的技術(shù)革新產(chǎn)品，同時(shí)其防水透濕性能也基本可以滿足抗浸防寒飛行服的設(shè)計(jì)研發(fā)要求與目標(biāo)，所以可以作為未來技術(shù)研發(fā)的主要方向?？偟膩碚f，整個(gè)抗浸防寒飛行服的工作特征與原理更為接近綜合性能，滿足飛行員在不同條件下各方面的系統(tǒng)需求，既強(qiáng)調(diào)了功能性與安全性，更兼顧了舒適性與穩(wěn)定性，這些內(nèi)容都與高空安全性與操縱的水平具有密切的關(guān)聯(lián)。

5 結(jié)語

經(jīng)過數(shù)十年的研制與開發(fā)，當(dāng)前我國(guó)抗浸防寒飛行服的整體研發(fā)水平已經(jīng)基本達(dá)到規(guī)定指標(biāo)，在一些作戰(zhàn)活動(dòng)中也可以作為救生服裝。除此之外，一些企業(yè)也積極開發(fā)了民用類型，用于工業(yè)生產(chǎn)與漁業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。我國(guó)生產(chǎn)的飛行服研制成本低、綜合性能與國(guó)外產(chǎn)品差距不大，所以更容易推廣和使用，具有廣闊的應(yīng)用前景。