新型多功能伪装篷布的现状和发展

崔红艳,李永波,唐莎莎,刘 兵,赵桥桥,于万增,潘士兵

(中国兵器工业集团第五三研究所,山东 济南 250031)

随着现代科学技术的快速发展以及各种新型探测技术和精确制导武器的应用,地面武器装备面临的战场环境威胁越来越复杂,综合伪装防护技术的研究也显得越来越重要。篷布材料可以防风、防水、防尘、防菌、防砂石,应用于仓库、机群、炮群、帐篷、指挥所等重要目标的遮障,具有非常广泛的应用前景,但是原有产品的功能性限制了其进一步的发展应用,为此开发了新型多功能伪装篷布,此种篷布是传统篷布的更新替代产品,其功能性大大增加,是一种综合性能比较优良的伪装篷布,其市场应用前景较为宽广。

新型多功能伪装篷布不但具备传统篷布所具有的功能,还具备了很多新的功能,比如在可见光、近红外、热红外、雷达等多波段的兼容伪装功能。新型多功能伪装篷布能够根据地面武器装备的作战特点,进行不同的模块化设计,拆装方便,不影响机动性和灵活性。使用新型多功能伪装篷布,能减小目标的热辐射信号,降低雷达表面积,降低军事目标被敌方发现和被制导武器命中的概率,从而提高目标在战场上的生存能力和突防能力,增强作战效能。

1 伪装篷布国内外发展现状和应用情况

将加拿大、瑞典、美国、俄罗斯、澳大利亚、瑞士等国外的陆军装备用新型多功能伪装篷布和国内新型多功能伪装篷布的发展现状及其应用情况分别进行对比分析。

1.1 国外发展现状及应用情况

1.1.1 加拿大国防部研发自适应伪装迷彩和自修复服装

据2022年第12期国外兵器情报报道,加拿大国防部正考虑为其部队配备具有未来主义色彩的装备,包含受变色龙的启发而设计的自适应伪装迷彩和受损以后可自修复的服装等,这些装备可为战场上的士兵提供更好的保护而使之不易被发现[1-2]。

受变色龙启发而设计的自适应伪装迷彩和受损以后可自修复的服装是2项前沿创新技术。加拿大国防部投入约900万美元安排5所知名大学进行为期3年以上的研究,主要包括卡尔顿大学、蒙特利尔理工学院、马尼托巴大学、英属哥伦比亚大学和舍布鲁克大学等。其中蒙特利尔理工学院同时开展这2个项目的研究,获得300万美元的资助,其他4 所大学分别获得150万美元的资助。一些商业企业也在协助这2个项目的研究,包括运动服制造商露露柠檬公司和精密先进数字制造公司。

这几所大学都在研发用于执行各种特定功能指令的新材料,这些新材料可制成自修复服装[3-4]。例如,可在衬衫或防弹背心中嵌入一个胶囊,当衣服或装备破损时,胶囊就会爆裂并释放出液体或泡沫,固化并密封小孔。还有一种正在研究中的新材料,未来可能取代凯芙拉纤维和陶瓷,成为防弹衣的主要组分。研究人员寻求更轻薄、更强韧的新材料,因为这些新材料不仅防护性能好,穿戴也更舒适。此外,研究人员还在开发可屏蔽无线电信号的面料,以及可编织到衣服里的可打印电子元器件,这些电子元器件有助于监测士兵在极端恶劣环境下的健康状况。自适应伪装迷彩能根据所处环境的变化而变化,如果面对深色的背景,迷彩可能会更暗,如果面对白色的背景,迷彩可能就会更亮[5]。该技术正在研究开发中,一线官兵对自适应伪装和自修复服装很感兴趣。

1.1.2 瑞典萨博公司研制机动伪装系统

目前,萨博公司已经研制出一种被动式机动伪装系统(MCS),它最初是专门用来为行进和战斗中的车辆提供保护的。萨博公司的机动伪装系统是一种灵活的解决方案,可在移动或静止时为车辆提供多光谱保护。实际使用时,可以根据需要将该系统设置成多种配置方式,使车辆很好地隐藏在可见光谱、近红外光谱、热红外光谱和宽带雷达波段中。有专家称,车辆的热特征或红外特征基本上可以利用被动式伪装系统处理掉90%,剩余的10%则利用主动防护系统完全可以应付。

这种机动伪装系统由大量勾连在一起的条块组成,各条块通常由5～7层不同的材料构成。将这些勾连在一起的条块安装在车辆上时,并不需要对任何一个条块进行修改。其独特之处在于:该系统可以按照用户的要求,有级别地减少伪装车辆的光谱信号特征。经过多年的研发,该公司在雷达和热信号特征伪装方面的能力不断提高,而其所使用的材料却越来越轻。该公司的机动伪装系统不但能确保减少热信号特征和雷达信号特征,在与该公司的热衰减系统(减少太阳光照射进车内)整合使用时,还能更好地使车辆冷却。由于该系统的伪装颜色及近红外光谱值都可以与背景环境相适应,所以它不但能确保车辆不被敌方的热成像仪和热寻的导弹探测到,而且能减少电磁反射,从而使那些工作在1～100 GHz波段的雷达引导的导弹很难锁定车辆。该公司还通过采用不同的材料、不同的微小粒子、不同的颜料,以及将不同的伪装层设定在伪装包内的不同位置来获得所希望得到的伪装效果。

据统计,萨博公司先进的伪装技术产品已出口到全球60多个国家,4 000多辆军车采用了机动伪装系统[6]。其伪装系统和部队防护解决方案可保护人员、车辆和基础设施不易被敌方传感器和目标捕获设备所探测。伪装解决方案提供从紫外线、可见光、近红外、短波红外到热传感器和雷达的多光谱防护。内置热辐射防护功能降低了车内工作温度,提高了乘员的舒适度、射击精度和燃油效率。据美国《陆军公认》2017年12月报道,德国克劳斯-玛菲·威格曼公司(KMW)已在2018—2022年订购了机动伪装系统,装备用在德国武装部队的最新型“豹”(Leopard)2A7V 主战坦克。

1.1.3 其他国家的陆军装备机动伪装系统

美国、俄罗斯、澳大利亚、瑞士等国家在21世纪初就开展了机动伪装系统研究,已大量应用于装甲车、坦克、运兵车等地面装备,实现了可见光、近红外、热红外、雷达多波段兼容伪装。其中巴拉库达的机动伪装系统应用最为广泛,在美国、德国、澳大利亚等多国坦克装甲车辆上成功应用。

俄罗斯根据主战坦克的伪装需求,自主研制了机动伪装斗篷,应用于T-90 主战坦克,实现0.5～50 GHz波段的宽频吸波性能,反射率能降低10～30 d B,透过率能降低100 dB,可有效保护地面和海军用电子设备,并使人员免受强电磁辐射的危害[7]。

瑞士公司的机动伪装系统分为2D 和3D 2 种。2D 表面为非切花光滑表面,主要应用于沙漠背景,厚重的结构材料可对抗极端恶劣天气;3D 型表面为切花非光滑表面,主要应用于草地、林地等复杂地貌背景。在军用车辆位置移动时用以对抗雷达和热红外探测,同时具有可见光、近红外、热红外和1～100 GHz雷达伪装功能。

波兰公司的机动伪装系统具有紫外线、可见光、近红外、热红外、雷达伪装功能,所用织物均具有阻燃和拒水性能。该类织物可隔绝外部极端恶劣天气,保障车内温度的恒定,保护车内的电子元器件、车载设备和车内人员的安全,该机动伪装系统可以和静态伪装网协同作用,及时快速对受保护车辆进行部分或全部覆盖。

1.2 国内发展现状及应用情况

篷布作为地面军事目标的通用装备,功能性大大增加,应用也越来越广泛,比如在军用帐篷、坦克车衣、各种炮衣、武器装备篷盖布以及大量静态军事目标的遮蔽等方面,都要求篷布不仅具有防风、防尘、防雨功能,同时还要具备伪装功能[8-11]。阻燃性同样也是篷布的一个重要指标,具备良好的阻燃性可以更好地保障设备和人员的安全,特别是在一些易燃、易爆等场所,对篷布的阻燃性提出了更高的要求,因此急需开发一种伪装性和阻燃性都很好的多功能篷布[12-13]。

1.2.1 一种轻型多功能伪装防火篷布

扬州市谢桥蓬布有限公司的陈文在其发明专利CN201910461476.8 中介绍了一种轻型多功能伪装防火篷布及制备方法。该篷布是由上涂料覆盖复合层、下涂料覆盖复合层、中间复合层组成,其中中间复合层又包含基布层、骨架层、面料层,这3层的表面呈波浪形设置并相互粘接在一起。该发明在军事防御场合中使用,将其覆盖在军用设备上,实现对雷达和红外的兼容伪装,同时该篷布又具有较好的阻燃性能,使用安全性和可靠性大大提高[14-16]。

1.2.2 一种伪装阻燃篷布

肃宁县中原纺织有限责任公司的边英杰等在其专利CN114059357A 中介绍了一种伪装阻燃篷布及其制备方法与流程。该伪装阻燃篷布由内到外依次包括基布层和伪装阻燃层,伪装阻燃层配方中采用单丁基磷酸酯、氨基化笼形倍半硅氧烷和氧化钼质量比6∶2∶1的混合物作为阻燃剂,三者协同增效,使篷布具有高阻燃性和高阻燃稳定性。经测试,氧指数高达34.5%,并且在放置过程中阻燃性也很稳定。除此之外,配方中还采用异丙醇与十八烷基二甲基三甲硅丙基氯化铵质量比为1∶1的混合物作为抗静电剂,二者协同作用,使得篷布的抗静电性显著提高。

1.2.3 一种具有阻燃效果的军用篷布罩

无锡鸿林蓬网有限公司的华强在其专利202121295288中介绍了一种具有阻燃效果的军用篷布罩用布料。该布料的阻燃层是由阻燃PC材料制成,阻燃层的厚度为0.3 mm,具有防火效果,能提高其防护性能。除此之外,该布料还设置了石墨烯泡沫层,有效提高其韧性,减少断裂率,并且整个布料表面的吸波效果更显著,提高了抗侦察能力;增加了次防水层,使该布料内外两侧都具有很好的防水性,解决了以往军用篷布罩仅外部防水的弊端;通过设置保温层,提高了该军用篷布罩用布料的保温性,即使在低温天气下也照常使用,为使用者提供保温效果;通过在基布层和保温层外侧设有防霉层和抗菌层,由负氧离子聚酯纤维材料制成,抗菌层的厚度为0.1 mm,提高了该军用篷布罩用布料的抗菌效果和实用效果;该布料设置的防割层,提高了防割效果和防护性能[17-18]。

2 结束语

篷布是一种高强度、高韧性的材料,常被用做帆布、带PU 涂层的涤纶或制成PE类塑料。在使用中要求质量轻、易折叠、搬运方便、防水性好、耐候性好、阻燃性好。篷布作为一种通用装备,在地面军事目标上得到了广泛应用。在现代化战争中,军用车辆所使用的蓬布不仅要求强度高、质量轻,还必须达到阻燃、防水透湿的各种功能性指标[19-20]。除此之外,还必须在多波段兼具隐身功能,以满足现代化战争条件下武器装备多频谱伪装的需求,同时填补我国篷布型多频谱伪装材料研究的空白,缩小与军事强国在这一技术研究领域的差距。

近年来,欧美等国家对帐篷面料的阻燃性能提出了较高的要求。美国要求所有帐篷面料必须经过阻燃处理,并达到美国国际帆布产品帐篷阻燃标准,进入欧洲的儿童游戏帐篷必须符合欧洲玩具安全标准。在我国,用于军队的篷布材料一般有涤纶织物和维纶织物,通过浸轧阻燃剂的阻燃整理或者通过聚氯乙烯糊树脂的涂层后整理加工来完成。

新型多功能伪装篷布的综合性能远超目前使用的普通篷布,应用范围广泛[21]。这种篷布在民用方面,可以用于各种火车、汽车、仓库等的篷盖布,户外帐篷,遮阳篷,儿童游戏帐篷等。在军用方面,可以用于各种装甲车辆、坦克、火炮等变形伪装,导弹阵地、军械洞库、作战指挥地等工程伪装,炮衣,士兵帐篷等。