新型多功能偽裝篷布的現狀和發展

崔紅艷,李永波,唐莎莎,劉 兵,趙橋橋,于萬增,潘士兵

(中國兵器工業集團第五三研究所,山東 濟南 250031)

隨著現代科學技術的快速發展以及各種新型探測技術和精確制導武器的應用,地面武器裝備面臨的戰場環境威脅越來越復雜,綜合偽裝防護技術的研究也顯得越來越重要。篷布材料可以防風、防水、防塵、防菌、防砂石,應用于倉庫、機群、炮群、帳篷、指揮所等重要目標的遮障,具有非常廣泛的應用前景,但是原有產品的功能性限制了其進一步的發展應用,為此開發了新型多功能偽裝篷布,此種篷布是傳統篷布的更新替代產品,其功能性大大增加,是一種綜合性能比較優良的偽裝篷布,其市場應用前景較為寬廣。

新型多功能偽裝篷布不但具備傳統篷布所具有的功能,還具備了很多新的功能,比如在可見光、近紅外、熱紅外、雷達等多波段的兼容偽裝功能。新型多功能偽裝篷布能夠根據地面武器裝備的作戰特點,進行不同的模塊化設計,拆裝方便,不影響機動性和靈活性。使用新型多功能偽裝篷布,能減小目標的熱輻射信號,降低雷達表面積,降低軍事目標被敵方發現和被制導武器命中的概率,從而提高目標在戰場上的生存能力和突防能力,增強作戰效能。

1 偽裝篷布國內外發展現狀和應用情況

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新型多功能偽裝篷布的發展現狀及其應用情況分別進行對比分析。

1.1 國外發展現狀及應用情況

1.1.1 加拿大國防部研發自適應偽裝迷彩和自修復服裝

據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而設計的自適應偽裝迷彩和受損以后可自修復的服裝等,這些裝備可為戰場上的士兵提供更好的保護而使之不易被發現[1-2]。

受變色龍啟發而設計的自適應偽裝迷彩和受損以后可自修復的服裝是2項前沿創新技術。加拿大國防部投入約900萬美元安排5所知名大學進行為期3年以上的研究,主要包括卡爾頓大學、蒙特利爾理工學院、馬尼托巴大學、英屬哥倫比亞大學和舍布魯克大學等。其中蒙特利爾理工學院同時開展這2個項目的研究,獲得300萬美元的資助,其他4 所大學分別獲得150萬美元的資助。一些商業企業也在協助這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數字制造公司。

這幾所大學都在研發用于執行各種特定功能指令的新材料,這些新材料可制成自修復服裝[3-4]。例如,可在襯衫或防彈背心中嵌入一個膠囊,當衣服或裝備破損時,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、更強韌的新材料,因為這些新材料不僅防護性能好,穿戴也更舒適。此外,研究人員還在開發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測士兵在極端惡劣環境下的健康狀況。自適應偽裝迷彩能根據所處環境的變化而變化,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]。該技術正在研究開發中,一線官兵對自適應偽裝和自修復服裝很感興趣。

1.1.2 瑞典薩博公司研制機動偽裝系統

目前,薩博公司已經研制出一種被動式機動偽裝系統(MCS),它最初是專門用來為行進和戰斗中的車輛提供保護的。薩博公司的機動偽裝系統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。實際使用時,可以根據需要將該系統設置成多種配置方式,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處理掉90%,剩余的10%則利用主動防護系統完全可以應付。

這種機動偽裝系統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行修改。其獨特之處在于:該系統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。經過多年的研發,該公司在雷達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。該公司的機動偽裝系統不但能確保減少熱信號特征和雷達信號特征,在與該公司的熱衰減系統(減少太陽光照射進車內)整合使用時,還能更好地使車輛冷卻。由于該系統的偽裝顏色及近紅外光譜值都可以與背景環境相適應,所以它不但能確保車輛不被敵方的熱成像儀和熱尋的導彈探測到,而且能減少電磁反射,從而使那些工作在1～100 GHz波段的雷達引導的導彈很難鎖定車輛。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定在偽裝包內的不同位置來獲得所希望得到的偽裝效果。

據統計,薩博公司先進的偽裝技術產品已出口到全球60多個國家,4 000多輛軍車采用了機動偽裝系統[6]。其偽裝系統和部隊防護解決方案可保護人員、車輛和基礎設施不易被敵方傳感器和目標捕獲設備所探測。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的多光譜防護。內置熱輻射防護功能降低了車內工作溫度,提高了乘員的舒適度、射擊精度和燃油效率。據美國《陸軍公認》2017年12月報道,德國克勞斯-瑪菲·威格曼公司(KMW)已在2018—2022年訂購了機動偽裝系統,裝備用在德國武裝部隊的最新型“豹”(Leopard)2A7V 主戰坦克。

1.1.3 其他國家的陸軍裝備機動偽裝系統

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

俄羅斯根據主戰坦克的偽裝需求,自主研制了機動偽裝斗篷,應用于T-90 主戰坦克,實現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,可有效保護地面和海軍用電子設備,并使人員免受強電磁輻射的危害[7]。

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

波蘭公司的機動偽裝系統具有紫外線、可見光、近紅外、熱紅外、雷達偽裝功能,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,保障車內溫度的恒定,保護車內的電子元器件、車載設備和車內人員的安全,該機動偽裝系統可以和靜態偽裝網協同作用,及時快速對受保護車輛進行部分或全部覆蓋。

1.2 國內發展現狀及應用情況

篷布作為地面軍事目標的通用裝備,功能性大大增加,應用也越來越廣泛,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軍事目標的遮蔽等方面,都要求篷布不僅具有防風、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,具備良好的阻燃性可以更好地保障設備和人員的安全,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

揚州市謝橋蓬布有限公司的陳文在其發明專利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合層、下涂料覆蓋復合層、中間復合層組成,其中中間復合層又包含基布層、骨架層、面料層,這3層的表面呈波浪形設置并相互粘接在一起。該發明在軍事防御場合中使用,將其覆蓋在軍用設備上,實現對雷達和紅外的兼容偽裝,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量比6∶2∶1的混合物作為阻燃劑,三者協同增效,使篷布具有高阻燃性和高阻燃穩定性。經測試,氧指數高達34.5%,并且在放置過程中阻燃性也很穩定。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量比為1∶1的混合物作為抗靜電劑,二者協同作用,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

無錫鴻林蓬網有限公司的華強在其專利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,能提高其防護性能。除此之外,該布料還設置了石墨烯泡沫層,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,使該布料內外兩側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設有防霉層和抗菌層,由負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;該布料設置的防割層,提高了防割效果和防護性能[17-18]。

2 結束語

篷布是一種高強度、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,在地面軍事目標上得到了廣泛應用。在現代化戰爭中,軍用車輛所使用的蓬布不僅要求強度高、質量輕,還必須達到阻燃、防水透濕的各種功能性指標[19-20]。除此之外,還必須在多波段兼具隱身功能,以滿足現代化戰爭條件下武器裝備多頻譜偽裝的需求,同時填補我國篷布型多頻譜偽裝材料研究的空白,縮小與軍事強國在這一技術研究領域的差距。

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過阻燃處理,并達到美國國際帆布產品帳篷阻燃標準,進入歐洲的兒童游戲帳篷必須符合歐洲玩具安全標準。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超目前使用的普通篷布,應用范圍廣泛[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,導彈陣地、軍械洞庫、作戰指揮地等工程偽裝,炮衣,士兵帳篷等。