“警盾-2019”防護裝備公開比測活動推動防彈衣的快速發(fā)展

邱日祥 公安部特種警用裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

引言

為保障一線民警人身安全，切實提高防護裝備的質(zhì)量水平，針對現(xiàn)有防護裝備臃腫、笨重、不貼身、不舒適、新技術(shù)新材料推廣應(yīng)用不足等突出問題，公安部裝備財務(wù)局組織面向全社會征集防彈頭盔、防彈衣樣品開展“警盾-2019”防護裝備公開比測活動。比測活動前，部裝財局組織國內(nèi)權(quán)威的技術(shù)、檢驗、公安一線實戰(zhàn)專家及國內(nèi)知名企業(yè)代表組成專家組，編制了科學(xué)、嚴謹、可操作性強的比測試驗大綱，該大綱還通過部各業(yè)務(wù)局、解放軍及武警部隊相關(guān)專家的聯(lián)合評審。此次比測活動的成功舉辦，對推動我國警用防護裝備的發(fā)展具有深遠意義。本文以防彈衣為例，介紹活動對警用防彈衣發(fā)展的推動作用。

一、厘清了防彈衣認識上的一些誤區(qū)

防彈衣是能夠吸收和耗散彈頭的能量，阻止穿透、減輕鈍傷并有效防護人體防護部位的服裝，是警員在執(zhí)勤執(zhí)法過程中的必備防護裝備。在我國發(fā)展了近40年，但社會對這些裝備認識還不夠全面，存在一些誤區(qū)。就同一防護等級的防彈衣而言，市場競爭存在以下一些誤區(qū)：（1）不論材質(zhì)、不論防護面積，防彈衣越輕越好；（2）對于軟質(zhì)防彈衣，不論材質(zhì)，防彈試驗中穿透層數(shù)越少則產(chǎn)品性能越好；（3）對防彈試驗的凹陷深度進行排名，越小越好等等。很多標書也主要依據(jù)以上三個指標的部分或全部對產(chǎn)品質(zhì)量進行區(qū)分，有的標書還加上一些外套面料性能、功能附件等指標參與評分。

從表面看來，似乎都有些許道理，但是，三個獨立的指標本身都有一些不嚴謹?shù)牡胤?。針對重量要小的指標，可以將防護面積做小以減輕重量；有的甚至利用防彈性能測試時彈著點離邊緣75mm以上的要求，將各層防彈材料的大小設(shè)計成不一致以制造大防護面積而減輕重量的假象；還可以將外套采用比較輕、薄的材料（這些材料一般不耐磨、力學(xué)性能差）以減輕產(chǎn)品重量，獲得理想的評分。對于間接評價對人體非貫穿性損傷的指標——凹陷深度，理論上確實是越小越好，但是，大量的試驗表明，符合標準要求的防彈衣（凹陷深度小于等于25mm）對人體的影響已經(jīng)很小，況且警員在使用時一般防彈衣的內(nèi)部還穿了其他服裝，這些服裝也有較好的緩沖作用，過分強調(diào)該指標的數(shù)值沒有太大意義，只會把衣服做得很厚、很硬，該指標完全可以通過增加緩沖材料來解決，聚碳酸酯片、彈性橡塑材料等有很好的緩沖作用。對于穿透層數(shù)的指標，一些企業(yè)采取將外購的多層材料用膠粘合到一起或熱合到一起，這樣在數(shù)穿透層數(shù)時就占優(yōu)勢，殊不知，這樣做不僅影響了產(chǎn)品的舒適性，同時在安全性上可能存在很大隱患。新加入的膠黏 劑的耐老化性能及與其他材料的相融性都沒有數(shù)據(jù)支撐，也許還有毒有害，熱合過程可能影響到原材料的性能而降低其防彈性能，尤其是超高分子量聚乙烯纖維的軟化點比較低，一旦熱合工藝控制不好，就會對纖維的性能影響很大。

針對以上情況，本次比測規(guī)則通過在產(chǎn)品標準符合性基礎(chǔ)上增加評價項目、量化評分等方式規(guī)范對產(chǎn)品的系統(tǒng)評價，對今后產(chǎn)品質(zhì)量的科學(xué)評價具有非常好的引導(dǎo)作用。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及防護面積

對于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，在GA 141-2010中的5.2.4條：“要求由多層防彈材料組成的防彈層，各層規(guī)格尺寸應(yīng)一致，軟質(zhì)防彈材料不應(yīng)對原材料進行化學(xué)及熱粘合處理”。在本次比測試驗中發(fā)現(xiàn)，有的軟質(zhì)防彈衣產(chǎn)品的芯片結(jié)構(gòu)中存在各層尺寸規(guī)格不一致的現(xiàn)象，有的甚至出現(xiàn)層間邊緣尺寸差距30mm之多。這種縮進不是在邊緣形成坡度而是大小片相互穿插，其結(jié)果自然是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不符合規(guī)則要求而退出比測。在比測中還發(fā)現(xiàn)，有的防彈層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了8層纖維正交的結(jié)構(gòu)，是否是企業(yè)自行熱合或粘合難以判定，值得注意的是，用戶在采購時一定要注意防彈層結(jié)構(gòu)的一致性。

有關(guān)插板的防護面積，在GA 141-2010中的5.5條：“防彈插板的有效防彈尺寸為250mm×300mm，四角倒角小于等于25mm”。首先要說明的是有效防彈尺寸的概念，不是指插 板的外形尺寸，而是插板內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的有效防彈結(jié)構(gòu)的尺寸。在市場競爭中，有的企業(yè)的防彈陶瓷復(fù)合插板，其中陶瓷的實際尺寸要比插板外形四周都小20mm～30mm，小的這一部分使用泡沫填充，這樣，插板的重量減少很多，在不規(guī)范的市場比拼時就具有競爭優(yōu)勢。還有的企業(yè)通過加大插板的倒角來減輕重量，對于這些情況，在比測中一律判定產(chǎn)品不符合標準要求而退出比測。

針對以上情況，本次比測規(guī)則提出了面密度（防彈層部件的重量與防護面積之比）的概念，而不是單純的比重量或比面積，這樣就科學(xué)、準確了。在實際應(yīng)用中，不同體型的人需要不同防護面積的防彈衣來進行防護，希望在以后的采購和裝備過程中，防彈衣的防護面積應(yīng)與使用者的體型相適應(yīng)，而不僅是外套的尺寸與體型相適應(yīng)。

（二）凹陷深度指標

凹陷深度是間接表征防彈衣非貫穿性損傷的指標，GA 141-2010規(guī)定該指標應(yīng)小于等于25mm。凹陷深度的大小自然與防彈衣的結(jié)構(gòu)有關(guān)，但是試驗過程的影響因素也很多，包括子彈的速度、子彈的結(jié)構(gòu)差異、彈著點的位置、入射角、背襯膠泥的硬度差異等多方面因素，如果在凹陷深度的差異上分值差別太大，就忽略了試驗過程中的影響因素，是不科學(xué)的。比測規(guī)則對該指標給出了科學(xué)、合理的評價。拿常溫防彈性能來說，只要未穿透且凹陷深度達標，就得12分，而凹陷深度的差異只有3分，分值的計算公式為：

也就是說，凹陷深度的小差異對得分沒有大的影響，而不是之前一些招標文件中按照凹陷深度值的大小進行排名，且分值占比相當大。

（三）舒適性

舒適性是防彈衣穿著時的便捷、舒適程度。一件防護能力很好的防彈衣，如果穿著不舒適，使用者不愿意穿，反而造成浪費。GA 141-2010中的5.1.3條：“防彈衣應(yīng)穿著靈活，易于穿脫，穿著后不能使兩臂的自由運動及人體跪、跳、蹲、俯仰、轉(zhuǎn)體等動作受到限制” 。該指標是一個主觀判斷。本次比測規(guī)則在舒適性方面用柔軟度指標、尺寸調(diào)節(jié)功能及透氣性設(shè)計進行客觀評價，同時在適應(yīng)一線實戰(zhàn)需求方面提出了肩部緩沖和防滑性、戰(zhàn)術(shù)性設(shè)計的要求。

防彈衣看似一個簡單的產(chǎn)品，蘊含內(nèi)容相當豐富。防彈性能固然是其最根本的功能，但是不能只顧防彈而忽視其舒適性及與實戰(zhàn)需求相適應(yīng)的特性。因此，在裝備防彈衣時，要充分考慮一線的需要，在防護能力上不必過度防護，全面考慮產(chǎn)品的舒適性以提高產(chǎn)品穿著率，充分發(fā)揮產(chǎn)品效能，為廣大民警的生命安全起到真正的保護作用。

二、促進了產(chǎn)品質(zhì)量的全面提升

公安部開展的“警盾-2019”防護裝備公開比測活動向全社會廣泛征集樣品，其影響力之大是空前的，雖然沒有國外企業(yè)直接參與，但是一些國內(nèi)企業(yè)使用了國外的材料進行設(shè)計，可以說此次活動為當前最好的技術(shù)進行了全面展示。眾所周知，防彈材料的性能關(guān)系著防彈衣的性能，表1是本次參賽合格防彈衣的防彈層結(jié)構(gòu)面密度值。

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從表1的數(shù)據(jù)可以看出，本次參賽的合格產(chǎn)品中，面密度最小的產(chǎn)品基本是最大產(chǎn)品的50%，有的甚至還要低，也就是說，一件同樣防護能力的防彈衣，差的產(chǎn)品的重量是好產(chǎn)品重量的2倍以上，而重量嚴重影響穿著的舒適性、戰(zhàn)術(shù)的靈活機動性。作為隨身穿著的裝備，在戰(zhàn)術(shù)動作中，對裝備的要求甚至以克來計算。研究表明[2]，當穿著2.7kg 的軟體防彈衣時，士兵完成沖鋒、射擊等戰(zhàn)術(shù)技術(shù)動作的速度平均下降10%以上。外軍進行的作戰(zhàn)模擬顯示，當穿著重量為9.3kg的防彈衣時，作戰(zhàn)傷亡率反倒比未穿著防彈衣之前增加17%，原因在于負荷限制了士兵的進攻速度，其暴露于敵人火力范圍的時間過長而增加了傷亡概率。

除使用最新防彈材料（包括高性能纖維材料及插板所用的陶瓷材料）及防彈結(jié)構(gòu)設(shè)計外，本次參賽的樣品中還涌現(xiàn)了 很好的通風透氣及肩部緩沖設(shè)計，充分說明我國防彈衣設(shè)計達到了當前世界先進水平。

三、推動了標準發(fā)展

GA 141-2010標準運行近十年，十年來，防彈材料、設(shè)計與加工工藝及產(chǎn)品需求發(fā)生了很大的變化。在本次比測試驗中，嘗試增加了防彈衣的柔軟性測試、防彈插板跌落試驗后的防彈性能測試及各種環(huán)境條件下的防彈性能加嚴測試，獲得了大量有益數(shù)據(jù)，為修訂標準提供了很好的參考。

（一）針對插板進行跌落試驗后的防彈性能試驗

跌落試驗是模擬警員在實戰(zhàn)過程中的戰(zhàn)術(shù)動作或不慎跌倒的情況下，插板受到?jīng)_擊后，其防彈性能是否還能達到相應(yīng)要求，作 為大家關(guān)心的問題，以前標準中沒有涉及。比測活動前的摸底測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，近50%的陶瓷復(fù)合板經(jīng)跌落試驗后的防彈性能達不到相應(yīng)級別的要求，經(jīng)研究分析，主要原因是沖擊面沒有加止裂層。在接下來的比測活動中所有的陶瓷復(fù)合板沒有出現(xiàn)因跌落試驗而防彈性能達不到要求的現(xiàn)象，這對產(chǎn)品的質(zhì)量提升起到了非常重要的推動作用。當然，該項目也考慮了產(chǎn)品在運輸途中的顛簸振動及自由跌落等現(xiàn)象。

前面提到，GA 141-2010中嚴格規(guī)定了插板的有效尺寸及倒角（見圖1），沒有規(guī)定插板的弧度。但是，經(jīng)過多年的實際應(yīng)用，原來規(guī)定的倒角對于體型瘦小的使用者穿著不舒適，對戰(zhàn)術(shù)動作影響較大。同時，單曲面插板與人體軀干的契合性差，而雙曲面插板（見圖2）的舒適性則大大提升。

（二）針對各種環(huán)境試驗后的加嚴試驗

高溫、低溫、浸水等惡劣環(huán)境對材料的性能是一項嚴峻的考驗。警察面對的威脅是未知的，因此產(chǎn)品必須經(jīng)對應(yīng)模擬極端條件下的評價才能投入使用。在本次比測活動中，進行了高溫、低溫、浸水處理后的防彈性能及其加嚴試驗，每種環(huán)境試驗條件先按照標準進行評價然后再參照常溫防彈性能試驗的數(shù)量及布點進行加嚴試驗，對于1～5級防彈衣，極端環(huán)境條件只要進行三發(fā)試驗，而比測規(guī)則需加測三發(fā)，對于6級防彈衣，不需要進行環(huán)境試驗的，按照比測規(guī)則增加環(huán)境試驗。

比測結(jié)果表明，只要按照標準檢測合格的產(chǎn)品，其環(huán)境條件下加嚴試驗基本不會發(fā)生穿透現(xiàn)象，但還是存在個別產(chǎn)品加嚴試驗發(fā)生了穿透，說明這些產(chǎn)品的安全設(shè)計冗余度有待提升。

（三）柔軟度試驗

本次增加的柔軟度試驗是在參考國外一些研究報告及采購文件的基礎(chǔ)上制定的，柔軟度是防彈層部件舒適性的客觀指標。從試驗數(shù)據(jù)來看，柔軟度與面密度之間沒有直接的關(guān)系（見表2），它不僅與所使用的材料有關(guān)系，與加工工藝也有很大的關(guān)系。同樣一種芯片，在封裝時采用了抽真空工藝，芯片就會變得很硬，其柔軟度值很高。

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本次測試的是防彈層部件的柔軟性，外套特性及防彈層部件與外套的固定方式等也會影響到產(chǎn)品的舒適性。因此，在舒適性的研究上還有很多方面值得考慮，包括面料的選擇、服裝的設(shè)計、相應(yīng)輔助措施（如降溫背心）等。

四、結(jié)語

“警盾-2019”防護裝備比測活動對推動防護裝備的發(fā)展、標準的宣貫與提升起到了重要的作用，是公安部機關(guān)給基層民警送安全、送舒適的普警惠警工程之一，全警應(yīng)行動起來，充分利用這一成果，為基層民警的安全舒適做好保障。通過這次活動，也發(fā)現(xiàn)了當前標準與產(chǎn)品的發(fā)展存在脫節(jié)現(xiàn)象的問題，這次活動的成果將為標準的發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。隨著社會的發(fā)展，要人用防彈衣、警犬用防彈衣等特殊需求日益凸顯，建議在今后的標準中加以體現(xiàn)。