应对未来战争的“光学盾牌”

1、应对未来战争的“光学盾牌”一 明装 甲作者：李随意来源：坦克装甲车辆2015年第17期李随意众所周知，透明装甲是安装在军用车辆上具有光学透明性、防弹道冲击、炮弹与岩石碎片 的装甲。当前，随着非对称战争行动的需要，西方军队的军用车辆开始大量装备透明装甲。以 美军为例，越来越多驻扎在伊拉克和阿富汗的美军部队的防地雷反伏击车（MRAP）装备了大尺寸 的透明装甲。这些透明装甲在应对复杂城市作战环境、获取对周围环境的态势感知、避免对战 区平民的附带损害等方面，表现出了非常优异的性能，既能保证驾驶员和车内人员对周围环境 的良好观察，又能很好地保护车内人员的安全。目前，国外开展透明装甲研究的主要由美国、法国

2、、德国、意大利和以色列等国。其他一 些国家也相继开展透明装甲的研制，比如2013年10月墨西哥国防部长就宣布成立本国的玻璃 装甲制造厂。上述国家的生产商都会关注军用和民用市场，在透明装甲防护级别上多采用北约 标准化协议（Stanag）和美国的ATPD防护等级。在这里，我们主要讨论德国、美国、以色列和意 大利等国透明装甲的发展现状和最新趋势。德国德国肖特公司总部位于耶拿，该公司在美国设有一家分公司一一肖特北美公司。目前，在 欧洲的军用透明装甲产品主要是瑞茨斯坦（Resistan）系列，防护级别涵盖了 Stanag 1级至 Stanag 4级。肖特公司的透明装甲产品采用的是一种具有出色光学性能和较

3、高质量的硼硅酸盐 玻璃材料-Borofloat 33，这种材料相较于普通的钠钙玻璃，可以减重12%15%。肖特公司在符合Stanag 2级Stanag 4级之间，都有非常不错的瑞茨斯坦系列的透明装 甲产品。符合Stanag 2级的产品有NY 52 BF和NY 58 BF。前者面密度为112千克/平方米， 工作在-3249摄氏度的正常温度范围，可保证86%的光线透过率，经过20毫米破片模拟弹以 630米/秒速度的单发射击和7.62X39毫米穿甲燃烧弹的连续射击测试；后者面密度为124千 克/平方米，相较于前者，重量和厚度都增加了约10%，耐高温（最高温度可达75度），经过 高速破片模拟弹（700

4、米/秒）和7.62X51毫米穿甲燃烧弹的测试。符合Stanag 3级的产品有NY 92 BF、NY 80 BF和BY 69BF。NY 92 BF可适应严苛环境， 耐高温，面密度达195千克/平方米，可以抵挡1 250米/秒的20毫米以上破片模拟弹、 7.62X54毫米与7.62X51毫米的穿甲燃烧弹和12.7X109毫米弹丸的攻击；NY80 BF的面密度 为1 74千克/平方米（重量和厚度相对于NY 92 BF减少了 10%），经过了除12.7毫米之外所 有的测试；NY 69 BF的面密度为153千克/平方米（重量和厚度相对于NY 92减少了 22%）， 只针对7.62X52毫米的穿甲燃烧弹进

5、行了测试。符合Stanag 4级的产品有NY135和NY 194。面密度为284千克/平方米的NY 135和398 千克/平方米的NY 194,都经受了 1550米/秒的20毫米破片模拟弹和14.5X114穿甲燃烧弹 的测试，区别仅在于厚度稍薄的NY 135接受的是单发测试，而NY 194接受的则是连发测试。 其中，NY 194产品还被德国联邦国防军装备、信息技术与内部服务支援办公室授予了合格证书， 这也是唯一一个完全获批和授予Stanag 4级的解决方案。展望未来，肖特公司密切跟踪新材料，并进行相关的研制，比如透明陶瓷和尖晶石。另外， 肖特北美公司主要致力于玻璃陶瓷和通过温度控制生产基础玻璃

6、结晶的多晶材料，已经可以生 产出35纳米的结晶表层，符合美国ATPD-235标准。德国古斯公司（Glas undOptik Gmbh）是另外一家重要的供应商。2013年9月初，德国联 邦国防军装备、信息技术与内部服务支援办公室授予该公司Stanag 3的资质认证。该公司在减 少透明装甲重量和厚度方面有着一定优势，其透明装甲玻璃的密度从21 5千克/平方米降低到 170千克/平方米，厚度由91毫米减少到83毫米，同时，工作环境温度的上下限也分别调整 至3249度。它的多次打击能力也是基于标准的120毫米的三角形区域而非一般的300毫米进 行的测试，造成的凹陷非常有限，因此，聚碳酸酯背衬材料层可以

7、大幅度削减。另外，公司产 品的可修复能力强。其中，古斯公司的维修团队在阿富汗修复了 600多辆装甲侦察车的3 500 块前挡玻璃，其中大部分是被石块和岩石所损坏的。在透明陶瓷等新材料领域，古斯公司还与德国的赛琅泰克公司一道开展研究。比如，在允 许瓷片粘合以生成可视化效果的胶合剂方面，如何有效评估人眼视觉疲劳、头痛和定向障碍等 问题。同时，它们也与德国联邦国防军装备、信息技术与内部服务支援办公室紧密合作，充分 分析这些新材料可能产生的副作用。德国耶拿光学公司在2013年国际防务展展示过一款塑料透明装甲。该装甲可以保证90%以 上的光线透过率。该产品的突出优点之一就是前挡玻璃可以弯曲，从而使构成军

8、用车辆前挡玻 璃的两块透明玻璃装甲面板的传统中柱成为多余，因而最大程度地保证前方能见度。另外，耶 拿光学公司的塑料型透明装甲还不会产生任何变形，即使发生弯曲时亦是如此。当前，公司有 两款符合Stanag 2级和Stanag 3级的产品，前者面密度约为144千克/平方米，厚度121毫 米；后者面密度为238千克/平方米，厚度201毫米。特别是Stanag3级的产品，可抵抗0一 45度上连续多段爆炸成型穿甲战斗部（EFP）以及45度角RGP 7火箭炮的打击，表现出色并得到 相关认证。以色列奥朗安全玻璃公司是以色列透明装甲生产商，也是以色列国防军的唯一供应商。除在本国 的总部外，它还在美国弗吉尼亚设

9、立了分公司。该公司的主要目标是在同样的装甲防护等级基 础上追求轻量化，通过利用结晶材料技术，能确保普通玻璃装甲减重30%50%，厚度减少 40%60% （见上表）。另外，它还关注最新技术，并将不同技术应用于产品之中，以增加更多的功能。比如，通 过引入新技术，可以在-42度的严寒环境下，30秒内除去透明装甲上的冰霜，使车内驾驶员的 视野变得清晰。目前，奥朗公司开发出两种提供传统夹层玻璃装甲性能的技术。一种是“岩石抗击打玻璃”（RSG）技术，该技术能在高速物体如碎石或岩石的撞击下，防止内部玻璃层 粉碎。不仅可以保证驾驶员能够在最低限度减少视野的情况下继续执行任务，而且在大多数情 况下不需要立即更换

10、玻璃装甲，从而节省大量时间.保证车队高速通过。另一种是“阿迪”技 术，传统的夹层玻璃都会有一个聚碳酸酯的内层，据公司称，玻璃与聚碳酸酯的结合，有加速 分层的迹象。另外，由于使用不当，聚碳酸酯也会受到不同程度的损害，一般正常的透明装甲 的使用周期为35年。该技术能确保在无聚碳酸酯的情况下提供抗碎片的能力，并达到普通透 明装甲两倍以上的使用周期。在成像显示方面，奥朗公司采用了 “丝光”技术，这是一种内置的光驱动电子系统，可以 直接在玻璃装甲上显示简单的告警（大多为紧急情况下使用）信息。另外，通过采用“数字化 可视窗口”技术，可以将一块LCD显示屏嵌入到透明装甲中，通过覆盖钢化装甲，不会降低透 明装

11、甲的整体防护等级，同时又可节省车内空间，便于驾驶员实时观察。由于这种显示屏是连 接在一个独立的电子单元模块上的，所以便于维修和更换。美国位于南卡罗来纳州、隶属于国防企业集团的阿莫莱恩（ArmorLine）公司，已经开发出一种具 有光学等级的透明尖晶石陶瓷。通过使用这种新型材料，可使透明装甲的重量大为降低。这种 尖晶石陶瓷是一种具有特殊硬度和强度的聚碳酸酯材料，同时具有典型陶瓷的耐磨性。它能够 保证0.25.5微米波段电磁波的透过率，因此可以工作于紫外波段（0.20.4微米）、可见 光波段（0.40.7微米）、近红外波段（0.7-3微米）和中远红外波段（35微米）。一般 军事应用中，它会用于车辆

12、透明装甲和传感器的防护上。该材料的优点是，可以生产出比传统 透明陶瓷尺寸大得多的产品。目前该公司最大的面板约为70X50厘米，目标是年内生产出100 x 75厘米的平面面板。尖晶石透明装甲可以替代传统夹层玻璃的一些内部层，提升多次抗打击能力，同时，可以 保证重量和厚度减少50% N60%。比如，一个能够抵挡12.7X99毫米APM2单发射击的夹层玻璃 装甲厚度为103毫米，面密度为227千克/平方米，而阿莫莱恩公司的尖晶石将其厚度减少到 49毫米，面密度减少到100千克/平方米，厚度和重量分别减少了 53%和56%。上述这些数值 是非优化的测试值，未来还可能进一步得到优化。意大利意大利的艾萨克

13、莱玛（Isoclima）公司在二十世纪八十年代初开始研究透明装甲，面向的是 民用和军用市场。一直以来，该公司都在开发专利技术以优化夹层玻璃和聚碳酸酯材料。比如， 为了适应饿罗斯的严寒气候，该公司安装在轻型多用途车辆上的透明玻璃，可以抵御-4570 度的温差。在这里，该公司的牵引装置技术，是实现温度调节的关键，因为聚碳酸酯的热膨胀 系数是普通玻璃热膨胀系数的8倍。该公司目前正在考虑新的、提升性能并降低重量的解决方案，测试诸如尖晶石和其他新型 材料，这样就会提升玻璃和其他夹层材料如薄层的特性，从而进一步提高公司的市场地位。另 外，该公司还在研发提升透明装甲寿命的解决方案。比较典型的有两种，一种是对

14、聚碳酸酯背 衬材料的防紫外线的处理，另一种是“反石块防护解决方案”（AspS）技术。AspS是一种通过 加固外层保护弹道窗口，免受岩石或岩石碎块损伤的专利技术。这种可移除的防护层是在一个 双重密封的磁性垫圈基础上，通过外层玻璃和内部高科技聚合物，提供一个外层的防护盾，从 而在它和透明装甲之间建立一个气囊。在测试中，对相关可能的如冷凝、光学畸变等问题也进 行了验证分析，测试结果显示，上述问题对透明装甲的性能影响甚小。透明装甲发展的难题一直以来，透明装甲的防护能力始终居于装甲制造商优先考虑的地位，但是随着防护等级 的提高，透明装甲在尺寸、重量、透明性和光学畸变等方面开始变得捉襟见肘。首先，透明装甲的重量问题长期是制约透明装甲发展的难题。比如，对于相同的防护等级， 标准的透明装甲的面密度是普通匀质钢化装甲的4倍以上。随着重量的增加，厚度也会相应增 加，进而就会影响光线的传输效能，造成光学畸变。其次，透明装甲新材料的尺寸问题制约其 发展。美军认为，轻型巡逻车的两块前挡玻璃面板与中央枝杆的结构更易遭受炮弹、枪弹和岩 石碎片