新型多功能偽裝篷布的現(xiàn)狀和發(fā)展

崔紅艷,李永波,唐莎莎,劉 兵,趙橋橋,于萬增,潘士兵

(中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所,山東 濟(jì)南 250031)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及各種新型探測技術(shù)和精確制導(dǎo)武器的應(yīng)用,地面武器裝備面臨的戰(zhàn)場環(huán)境威脅越來越復(fù)雜,綜合偽裝防護(hù)技術(shù)的研究也顯得越來越重要。篷布材料可以防風(fēng)、防水、防塵、防菌、防砂石,應(yīng)用于倉庫、機(jī)群、炮群、帳篷、指揮所等重要目標(biāo)的遮障,具有非常廣泛的應(yīng)用前景,但是原有產(chǎn)品的功能性限制了其進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用,為此開發(fā)了新型多功能偽裝篷布,此種篷布是傳統(tǒng)篷布的更新替代產(chǎn)品,其功能性大大增加,是一種綜合性能比較優(yōu)良的偽裝篷布,其市場應(yīng)用前景較為寬廣。

新型多功能偽裝篷布不但具備傳統(tǒng)篷布所具有的功能,還具備了很多新的功能,比如在可見光、近紅外、熱紅外、雷達(dá)等多波段的兼容偽裝功能。新型多功能偽裝篷布能夠根據(jù)地面武器裝備的作戰(zhàn)特點,進(jìn)行不同的模塊化設(shè)計,拆裝方便,不影響機(jī)動性和靈活性。使用新型多功能偽裝篷布,能減小目標(biāo)的熱輻射信號,降低雷達(dá)表面積,降低軍事目標(biāo)被敵方發(fā)現(xiàn)和被制導(dǎo)武器命中的概率,從而提高目標(biāo)在戰(zhàn)場上的生存能力和突防能力,增強(qiáng)作戰(zhàn)效能。

1 偽裝篷布國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況

將加拿大、瑞典、美國、俄羅斯、澳大利亞、瑞士等國外的陸軍裝備用新型多功能偽裝篷布和國內(nèi)新型多功能偽裝篷布的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用情況分別進(jìn)行對比分析。

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況

1.1.1 加拿大國防部研發(fā)自適應(yīng)偽裝迷彩和自修復(fù)服裝

據(jù)2022年第12期國外兵器情報報道,加拿大國防部正考慮為其部隊配備具有未來主義色彩的裝備,包含受變色龍的啟發(fā)而設(shè)計的自適應(yīng)偽裝迷彩和受損以后可自修復(fù)的服裝等,這些裝備可為戰(zhàn)場上的士兵提供更好的保護(hù)而使之不易被發(fā)現(xiàn)[1-2]。

受變色龍啟發(fā)而設(shè)計的自適應(yīng)偽裝迷彩和受損以后可自修復(fù)的服裝是2項前沿創(chuàng)新技術(shù)。加拿大國防部投入約900萬美元安排5所知名大學(xué)進(jìn)行為期3年以上的研究,主要包括卡爾頓大學(xué)、蒙特利爾理工學(xué)院、馬尼托巴大學(xué)、英屬哥倫比亞大學(xué)和舍布魯克大學(xué)等。其中蒙特利爾理工學(xué)院同時開展這2個項目的研究,獲得300萬美元的資助,其他4 所大學(xué)分別獲得150萬美元的資助。一些商業(yè)企業(yè)也在協(xié)助這2個項目的研究,包括運動服制造商露露檸檬公司和精密先進(jìn)數(shù)字制造公司。

這幾所大學(xué)都在研發(fā)用于執(zhí)行各種特定功能指令的新材料,這些新材料可制成自修復(fù)服裝[3-4]。例如,可在襯衫或防彈背心中嵌入一個膠囊,當(dāng)衣服或裝備破損時,膠囊就會爆裂并釋放出液體或泡沫,固化并密封小孔。還有一種正在研究中的新材料,未來可能取代凱芙拉纖維和陶瓷,成為防彈衣的主要組分。研究人員尋求更輕薄、更強(qiáng)韌的新材料,因為這些新材料不僅防護(hù)性能好,穿戴也更舒適。此外,研究人員還在開發(fā)可屏蔽無線電信號的面料,以及可編織到衣服里的可打印電子元器件,這些電子元器件有助于監(jiān)測士兵在極端惡劣環(huán)境下的健康狀況。自適應(yīng)偽裝迷彩能根據(jù)所處環(huán)境的變化而變化,如果面對深色的背景,迷彩可能會更暗,如果面對白色的背景,迷彩可能就會更亮[5]。該技術(shù)正在研究開發(fā)中,一線官兵對自適應(yīng)偽裝和自修復(fù)服裝很感興趣。

1.1.2 瑞典薩博公司研制機(jī)動偽裝系統(tǒng)

目前,薩博公司已經(jīng)研制出一種被動式機(jī)動偽裝系統(tǒng)(MCS),它最初是專門用來為行進(jìn)和戰(zhàn)斗中的車輛提供保護(hù)的。薩博公司的機(jī)動偽裝系統(tǒng)是一種靈活的解決方案,可在移動或靜止時為車輛提供多光譜保護(hù)。實際使用時,可以根據(jù)需要將該系統(tǒng)設(shè)置成多種配置方式,使車輛很好地隱藏在可見光譜、近紅外光譜、熱紅外光譜和寬帶雷達(dá)波段中。有專家稱,車輛的熱特征或紅外特征基本上可以利用被動式偽裝系統(tǒng)處理掉90%,剩余的10%則利用主動防護(hù)系統(tǒng)完全可以應(yīng)付。

這種機(jī)動偽裝系統(tǒng)由大量勾連在一起的條塊組成,各條塊通常由5～7層不同的材料構(gòu)成。將這些勾連在一起的條塊安裝在車輛上時,并不需要對任何一個條塊進(jìn)行修改。其獨特之處在于:該系統(tǒng)可以按照用戶的要求,有級別地減少偽裝車輛的光譜信號特征。經(jīng)過多年的研發(fā),該公司在雷達(dá)和熱信號特征偽裝方面的能力不斷提高,而其所使用的材料卻越來越輕。該公司的機(jī)動偽裝系統(tǒng)不但能確保減少熱信號特征和雷達(dá)信號特征,在與該公司的熱衰減系統(tǒng)(減少太陽光照射進(jìn)車內(nèi))整合使用時,還能更好地使車輛冷卻。由于該系統(tǒng)的偽裝顏色及近紅外光譜值都可以與背景環(huán)境相適應(yīng),所以它不但能確保車輛不被敵方的熱成像儀和熱尋的導(dǎo)彈探測到,而且能減少電磁反射,從而使那些工作在1～100 GHz波段的雷達(dá)引導(dǎo)的導(dǎo)彈很難鎖定車輛。該公司還通過采用不同的材料、不同的微小粒子、不同的顏料,以及將不同的偽裝層設(shè)定在偽裝包內(nèi)的不同位置來獲得所希望得到的偽裝效果。

據(jù)統(tǒng)計,薩博公司先進(jìn)的偽裝技術(shù)產(chǎn)品已出口到全球60多個國家,4 000多輛軍車采用了機(jī)動偽裝系統(tǒng)[6]。其偽裝系統(tǒng)和部隊防護(hù)解決方案可保護(hù)人員、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施不易被敵方傳感器和目標(biāo)捕獲設(shè)備所探測。偽裝解決方案提供從紫外線、可見光、近紅外、短波紅外到熱傳感器和雷達(dá)的多光譜防護(hù)。內(nèi)置熱輻射防護(hù)功能降低了車內(nèi)工作溫度,提高了乘員的舒適度、射擊精度和燃油效率。據(jù)美國《陸軍公認(rèn)》2017年12月報道,德國克勞斯-瑪菲·威格曼公司(KMW)已在2018—2022年訂購了機(jī)動偽裝系統(tǒng),裝備用在德國武裝部隊的最新型“豹”(Leopard)2A7V 主戰(zhàn)坦克。

1.1.3 其他國家的陸軍裝備機(jī)動偽裝系統(tǒng)

美國、俄羅斯、澳大利亞、瑞士等國家在21世紀(jì)初就開展了機(jī)動偽裝系統(tǒng)研究,已大量應(yīng)用于裝甲車、坦克、運兵車等地面裝備,實現(xiàn)了可見光、近紅外、熱紅外、雷達(dá)多波段兼容偽裝。其中巴拉庫達(dá)的機(jī)動偽裝系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛,在美國、德國、澳大利亞等多國坦克裝甲車輛上成功應(yīng)用。

俄羅斯根據(jù)主戰(zhàn)坦克的偽裝需求,自主研制了機(jī)動偽裝斗篷,應(yīng)用于T-90 主戰(zhàn)坦克,實現(xiàn)0.5～50 GHz波段的寬頻吸波性能,反射率能降低10～30 d B,透過率能降低100 dB,可有效保護(hù)地面和海軍用電子設(shè)備,并使人員免受強(qiáng)電磁輻射的危害[7]。

瑞士公司的機(jī)動偽裝系統(tǒng)分為2D 和3D 2 種。2D 表面為非切花光滑表面,主要應(yīng)用于沙漠背景,厚重的結(jié)構(gòu)材料可對抗極端惡劣天氣;3D 型表面為切花非光滑表面,主要應(yīng)用于草地、林地等復(fù)雜地貌背景。在軍用車輛位置移動時用以對抗雷達(dá)和熱紅外探測,同時具有可見光、近紅外、熱紅外和1～100 GHz雷達(dá)偽裝功能。

波蘭公司的機(jī)動偽裝系統(tǒng)具有紫外線、可見光、近紅外、熱紅外、雷達(dá)偽裝功能,所用織物均具有阻燃和拒水性能。該類織物可隔絕外部極端惡劣天氣,保障車內(nèi)溫度的恒定,保護(hù)車內(nèi)的電子元器件、車載設(shè)備和車內(nèi)人員的安全,該機(jī)動偽裝系統(tǒng)可以和靜態(tài)偽裝網(wǎng)協(xié)同作用,及時快速對受保護(hù)車輛進(jìn)行部分或全部覆蓋。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況

篷布作為地面軍事目標(biāo)的通用裝備,功能性大大增加,應(yīng)用也越來越廣泛,比如在軍用帳篷、坦克車衣、各種炮衣、武器裝備篷蓋布以及大量靜態(tài)軍事目標(biāo)的遮蔽等方面,都要求篷布不僅具有防風(fēng)、防塵、防雨功能,同時還要具備偽裝功能[8-11]。阻燃性同樣也是篷布的一個重要指標(biāo),具備良好的阻燃性可以更好地保障設(shè)備和人員的安全,特別是在一些易燃、易爆等場所,對篷布的阻燃性提出了更高的要求,因此急需開發(fā)一種偽裝性和阻燃性都很好的多功能篷布[12-13]。

1.2.1 一種輕型多功能偽裝防火篷布

揚(yáng)州市謝橋蓬布有限公司的陳文在其發(fā)明專利CN201910461476.8 中介紹了一種輕型多功能偽裝防火篷布及制備方法。該篷布是由上涂料覆蓋復(fù)合層、下涂料覆蓋復(fù)合層、中間復(fù)合層組成,其中中間復(fù)合層又包含基布層、骨架層、面料層,這3層的表面呈波浪形設(shè)置并相互粘接在一起。該發(fā)明在軍事防御場合中使用,將其覆蓋在軍用設(shè)備上,實現(xiàn)對雷達(dá)和紅外的兼容偽裝,同時該篷布又具有較好的阻燃性能,使用安全性和可靠性大大提高[14-16]。

1.2.2 一種偽裝阻燃篷布

肅寧縣中原紡織有限責(zé)任公司的邊英杰等在其專利CN114059357A 中介紹了一種偽裝阻燃篷布及其制備方法與流程。該偽裝阻燃篷布由內(nèi)到外依次包括基布層和偽裝阻燃層,偽裝阻燃層配方中采用單丁基磷酸酯、氨基化籠形倍半硅氧烷和氧化鉬質(zhì)量比6∶2∶1的混合物作為阻燃劑,三者協(xié)同增效,使篷布具有高阻燃性和高阻燃穩(wěn)定性。經(jīng)測試,氧指數(shù)高達(dá)34.5%,并且在放置過程中阻燃性也很穩(wěn)定。除此之外,配方中還采用異丙醇與十八烷基二甲基三甲硅丙基氯化銨質(zhì)量比為1∶1的混合物作為抗靜電劑,二者協(xié)同作用,使得篷布的抗靜電性顯著提高。

1.2.3 一種具有阻燃效果的軍用篷布罩

無錫鴻林蓬網(wǎng)有限公司的華強(qiáng)在其專利202121295288中介紹了一種具有阻燃效果的軍用篷布罩用布料。該布料的阻燃層是由阻燃PC材料制成,阻燃層的厚度為0.3 mm,具有防火效果,能提高其防護(hù)性能。除此之外,該布料還設(shè)置了石墨烯泡沫層,有效提高其韌性,減少斷裂率,并且整個布料表面的吸波效果更顯著,提高了抗偵察能力;增加了次防水層,使該布料內(nèi)外兩側(cè)都具有很好的防水性,解決了以往軍用篷布罩僅外部防水的弊端;通過設(shè)置保溫層,提高了該軍用篷布罩用布料的保溫性,即使在低溫天氣下也照常使用,為使用者提供保溫效果;通過在基布層和保溫層外側(cè)設(shè)有防霉層和抗菌層,由負(fù)氧離子聚酯纖維材料制成,抗菌層的厚度為0.1 mm,提高了該軍用篷布罩用布料的抗菌效果和實用效果;該布料設(shè)置的防割層,提高了防割效果和防護(hù)性能[17-18]。

2 結(jié)束語

篷布是一種高強(qiáng)度、高韌性的材料,常被用做帆布、帶PU 涂層的滌綸或制成PE類塑料。在使用中要求質(zhì)量輕、易折疊、搬運方便、防水性好、耐候性好、阻燃性好。篷布作為一種通用裝備,在地面軍事目標(biāo)上得到了廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中,軍用車輛所使用的蓬布不僅要求強(qiáng)度高、質(zhì)量輕,還必須達(dá)到阻燃、防水透濕的各種功能性指標(biāo)[19-20]。除此之外,還必須在多波段兼具隱身功能,以滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭條件下武器裝備多頻譜偽裝的需求,同時填補(bǔ)我國篷布型多頻譜偽裝材料研究的空白,縮小與軍事強(qiáng)國在這一技術(shù)研究領(lǐng)域的差距。

近年來,歐美等國家對帳篷面料的阻燃性能提出了較高的要求。美國要求所有帳篷面料必須經(jīng)過阻燃處理,并達(dá)到美國國際帆布產(chǎn)品帳篷阻燃標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)入歐洲的兒童游戲帳篷必須符合歐洲玩具安全標(biāo)準(zhǔn)。在我國,用于軍隊的篷布材料一般有滌綸織物和維綸織物,通過浸軋阻燃劑的阻燃整理或者通過聚氯乙烯糊樹脂的涂層后整理加工來完成。

新型多功能偽裝篷布的綜合性能遠(yuǎn)超目前使用的普通篷布,應(yīng)用范圍廣泛[21]。這種篷布在民用方面,可以用于各種火車、汽車、倉庫等的篷蓋布,戶外帳篷,遮陽篷,兒童游戲帳篷等。在軍用方面,可以用于各種裝甲車輛、坦克、火炮等變形偽裝,導(dǎo)彈陣地、軍械洞庫、作戰(zhàn)指揮地等工程偽裝,炮衣,士兵帳篷等。