文献综述
摘要 高性能材料的发展使单兵头盔可以阻挡子弹的贯穿，但随着枪弹杀伤能力的提高，弹丸对头盔的非贯穿性冲击所导致的钝击损伤却日益显著和普遍。本课题拟设计一套头盔冲击损伤的测试装置，开展头部靶标及靶架的结构设计，构建头盔冲击损伤的测试系统，可模拟测试不同头部姿态下头盔后的损伤效应，为评估头盔的非贯穿性损伤提供工具。
关键词 头盔 非惯性损伤 脑损伤 头部防护装置
- 背景
头盔可以说和武器一样，都是战争的产物，随着武器的研制和发展，头盔也不断更新换代，由古代的预防冷兵器击穿的青铜头盔演变到现代的阻止枪弹击穿的防弹头盔。当前，现代军用防弹头盔的使用，大大减少了战争中颅脑穿通伤的发生率和死亡率；然而，由于爆炸装置和高能量武器的普遍使用，爆炸引起的高速破片和高速子弹非贯穿性撞击防弹头盔而致钝性颅脑损伤的问题愈来愈显著。由于钝性颅脑损伤导致战场上的伤亡增加及后期遗留神经功能障碍，已经引起各国政府和军队的重视。[1]
2.头盔非惯性损伤
弹道侵彻所致非贯穿性损伤（BehindArmorBallistic Trauma，BABT，以下简称：非贯穿性损伤效应）又称装甲防护后效应，是指在子弹或弹道杀伤破片未穿透防弹头盔、防弹背心等单兵防弹装备的情况下，子弹或破片的冲击能量经防弹装备的变形、位移等方式传递作用于人体后，[2]对人体重要组织和器官造成伤害的现象。
3.面临的头盔损伤问题及研究的必要性分析
军用头盔是重要的单兵防弹装备。自从美国1972年开发成功非金属芳纶防弹头盔后,非金属防弹头盔由于具有重量轻,防弹性能高的战术技术特点而成为军用头盔的主流。随着芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高强高模纤维力学性能的不断提升,非金属防弹头盔的防弹性能得到持续提高,重量则有所降低。[3]
然而,不断提高的防弹能力和防护要求使头盔在成功阻挡高速射体贯穿性侵彻伤害的同时,背弹面所产生的非贯穿性瞬间形变和永久性形变相应增加。原因在于复合材料头盔与金属头盔相比具有完全不同的防弹机理,其鼓包变形机制是防弹能力得以发挥的必要条件。另一方面,高速射体的冲击能量与其速度的平方成正比,防护等级由400m/s提升到600m/s则冲击能量提高一倍还多。因此,复合材料头盔取代金属头盔,在防弹能力大幅提升的同时,非贯穿性冲击损伤的问题也变得更为显著。高速射体的侵彻能量通过头盔以应力和波的形式的传递,将对头部和颈部产生不同程度的损伤,严重时则会危及生命。[4]
近年来，尽管高性能材料的发展使单兵防弹装备可以更轻的质量阻挡子弹的贯穿，但随着弹道杀伤武器杀伤能力的增强，BABT所导致的伤害却日益显著和普遍。研究与实践显示，严重的BABT同样会导致作战人员重伤或死亡。为此，围绕BABT的一系列问题，如BABT的致伤机理及形式、BABT与防弹装备结构与性能的关系、如何评价和测试防弹装备对弹道侵彻所致非贯穿性损伤的防护效果等，成为近年来欧美各国军警防护装备管理部门、研究机构、测试机构、生产商等各方关注的焦点和研究热点。其部分研究成果已形成评估单兵防弹装备防护性能的新方法和新手段，相关评价标准也有可能于近期出台，并由此深刻影响单兵防护装备的技术需求和研发方向，促进单兵防弹装备防护能力的进一步提高。[5]
