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 军用纺织品的创新和未来 作者：军鹰智库员外 来源：军鹰动态 无论是用于避难所、降落伞、作战服、迷彩服等，在当今作战环境中的许多不同且要求苛刻的应用中，都有一些高度先进的技术用于纺织品的制造。 长时间在严格的军事场景中进行作战对士兵、飞行员和水手个人提出了巨大的要求，并要求在技术上尽可能地保护他们每个人的衣服和装备，使他们免受战斗危险和大自然赋予他们的极端元素的影响。保护不力使人员容易受到自然的、尽管可以避免的健康危害，如呼吸道疾病和其他疾病，以及火灾等战斗危险。 然而，有了正确的防护装备，就可以避免受伤和更严重的情况，并完成任务。从冻伤和缺氧是自然危险的高海拔环境或极地的极端寒冷，到炎热沙漠地区的热衰竭风险，即使没有面临战斗威胁，士兵们也处于持续的危险之中，他们依靠自己的衣服和装备进行严格的防护。 海军陆战队和水兵在海上作战时也面临着许多危险，战斗机飞行员也面临着极端的超重力环境。无论是在陆地、海上还是空中，他们在战斗中面临的一个共同威胁是始终存在的火灾危险。
在所有这些情况下，第一个重要的保护层是个人的衣服，与私营部门一起，世界各地的许多国防/民用研究机构正在对先进纺织品技术进行广泛的研究。其中一个国防机构是美国的DEVCOM Natick研究中心，该中心负责美国军服、避难所、空投系统以及其他士兵支援物品的技术、研究、开发、工程、部署和维持，每一类都涉及一些最新的纺织技术和研究。 在英国的民用方面，尽管有国防合作伙伴，但诺丁汉特伦特大学的高级纺织品研究小组（ATRG）正在对高级纺织品和电子有源可穿戴技术进行研究。
纺织品的应用和特性 用于国防应用的技术纺织品有两类。第一种包括纳入防御系统的材料，如降落伞和安全带、座椅材料、内部车辆装饰、帐篷、防水油布和野战医院等避难所的材料（防火/阻燃；FR）。第二种包括个人装备和服装，从多地形模式（MTP）伪装作战套件、飞行员服、头盔、背包、织带和军车伪装解决方案等。 对于帐篷和避难所，所使用的纺织品，无论是包含天然织物（如棉花、合成纤维和混纺纱线），都必须防水，并在潮湿条件下抵抗物理变化（不降解、不吸收、不膨胀），还必须经过抗真菌和FR（防火/阻燃）处理。它们还必须重量轻，有助于机动性/可运输性，但足够坚固，以确保它们在快速轻松的组装和部署过程中保持完整。除了提供抵御恶劣天气的保护外，军用帐篷式避难所通常还提供化学和生物保护，并被设计为避免红外和雷达探测。
当谈到降落伞时，它们在关键应用中的关键功能，如单个降落伞、设备/货物托盘降落、用于降落时减慢飞机速度的锥状滑道降落伞等，要求其织物伞盖、安全带、撕裂绳和悬挂线的组成部分严格按照标准制造。它们的织物，通常是高张力的尼龙、以及32至200目多层编织的防撕裂多丝纱线，必须薄而轻，但又坚固，并且在设计和构造时，其强度、重量和气孔特性之间具有严格的关系，具有高的总强度重量比。薄织物可以将滑槽折叠到所需的体积，织物的精心构造将有助于确定滑槽的透气性，而透气性又决定了特定应用的下降率或延迟率。 诺丁汉特伦特大学高级纺织品研究小组（ATRG）与领先的商业和国防机构密切合作，并与包括英国国防科学技术实验室（DSTL）和QinetiQ等公司在内的七个合作伙伴一起，目前正在参与一个研究电子活性纱线的重大项目，该项目将电子功能嵌入纱线和纺织品中。 这只是众多处于纺织技术前沿的全球组织中的两个，它们开发了从寒冷天气套件、抗重力代偿服（G-suit）、作战服阻燃材料、CBRN防护服等各种产品。技术纺织品具有适合特定应用的特殊材料特性，旨在最大限度地减少战斗部队之间的损耗，无论是自然威胁还是战斗威胁。 就个人服装和整体装备、织带、个人盔甲等而言，对于不同的场景，主要功能是最大限度地提高在战斗和各种天气下的生存能力，并提供有效的伪装性能，防止弹道冲击和潜在的CBRN污染事件。因此，先进的综合作战服必须耐用，能够抵御极端天气条件，具有高拉伸和撕裂强度，织物可能是FR（防火/阻燃），并表现出有效的耐磨性。在展示这些特性的同时，个人服装必须舒适、轻便、易于穿着。 对于由技术纺织品和织物生产的最新防弹衣，如杜邦的凯芙拉合成纤维（Kevlar）、荷兰DSM的迪尼玛纤维（Dynema），以及日本帝人芳纶的高性能芳纶纤维—泰克诺拉纤维（Technora）、特瓦隆纤维（Twaron）等，每家公司都有自己的制造工艺。 也就是说，使用这种织物分层建造防弹的方式通常是确保每一层都能最大限度地减少和吸收炮弹或弹片的冲击能量，这些受到冲击的纤维通过编织将能量分散到相邻的纤维上。 防火/阻燃（FR）是许多防护服和个人服装的一个关键和必要特性，无论是对于空军基地的应急地勤人员，还是海军舰艇上的消防队，以及飞机座椅覆盖物等应用。FR织物的设计可防止燃烧，并在点燃时自行熄灭。服装的阻燃性能要么是由于织物材料本身具有固有的阻燃性，如芳纶、PBI（聚苯并咪唑）和PFR人造丝纤维，要么是由于纺织品本身经过阻燃应用的特殊处理。这种FR织物或处理基本上必须使防护服的极限氧指数（LOI）百分比高于21%（空气中大气中的氧气水平）或更高，才能将织物归类为FR。 极限氧指数（LOI）是通过将氧气和氮气的混合物通过织物的燃烧样品来测量的，并降低氧气水平直到达到临界水平，LOI值也取决于织物样品的周围温度；燃烧所需的氧气百分比随着周围温度的升高而降低。
对于许多上述物品，如作战装备和制服、帐篷和避难所，使用伪装织物来干扰和降低佩戴者或设备对光学和传感器威胁的可见性，如雷达、热成像仪（TI）和多光谱传感器。随着热成像仪（TI），特别是那些具有非制冷传感器的TI，越来越广泛并小型化，用作现代热武器瞄准器，瑞士的SSZ伪装技术等公司已经开发出伪装服系统和纺织品，以尽可能有效地应对此类威胁。例如，该公司的轻型狙击服的处理方式使其在视觉和热特征减少方面都非常高效，再加上选定的颜色选项，使单个士兵能够与几乎任何环境融合。 在上面简要提到凯芙拉合成纤维的同时，杜邦也是Nomex系列FR纺织服装系统的幕后推手，包括：Nomex Essential 450A、Essential Arc 650和Essential Ripstop 600。例如，Nomex Essential 450A织物专为飞行员和机组人员设计，可提供固有的防火保护，具体体现在纤维本身，同时最大限度地减少静电放电；该系统重量轻、舒适，FR保护符合美国国防部MIL-C-83429B规范。 450A的FR面料为长时间暴露和高温提供保护，是一种平纹凯芙拉合成纤维（Kevlar）。此外，其具有固有FR的Nomex系列抗静电纤维混合物不会被冲走或从衣服中磨损；它也不会融化或滴落。杜邦公司的一位发言人表示，“为了满足对迷彩图案日益增长的需求，杜邦公司正在与行业领先的工厂密切合作，为坦克乘员和军队飞行人员等高端密闭空间应用提供100%Nomex系列迷彩印花织物，以及为作战服提供高度耐用的Nomex混合迷彩织物。”
为战士保暖的军用纺织品 如前所述，尽管美国DEVCOM Natick研究中心正在研究保护士兵免受极端寒冷影响的新方法，但它强调了其在2022年开发战术HEated服装技术（TacHEAT）的最新工作，该技术可以为在寒冷天气环境中作战的部队提供主动加热的防护服。该系统在过去两年中缓慢推出，旨在通过提高触觉和灵活性来提高个人在寒冷天气环境中的杀伤力和现有任务表现，从而延长任务持续时间。 DEVCOM Natick研究中心根据政府的小企业创新研究（SBIR）计划，与人体系统集成公司合作开发了一种新技术，将加热元件嵌入衣服系统，以防止体温过低，并保护手脚免受霜冻。该中心的长期纺织技术专家卡罗·温特哈尔特将新型电子纺织品和可穿戴技术相结合，领导开发了一种基于电子的系统，该系统可以由士兵佩戴的电池供电，包括适形可穿戴电池（CWB），用于加热陆军作战服、手套、三角裤和靴子内衬的电阻加热元件。 该技术平台可以放入任何服装系统中，服装和电子纺织品组件都可以机洗。两个TacHEAT系统正在开发中，可用于乘车和徒步部队，可扩展并防止身体周围的热量损失。加热手套系统集成在作战服和手套中，并具有一个加热器控制模块，该模块带有一个用于多种热量水平的触觉开关，全部由适形可穿戴电池（CWB）供电。 2020财年，美国第160特种作战航空团（空降兵）直接购买了第一套原型加热服系统，用于对其直升机机队的飞行员和机组人员进行评估。这些系统在评估期间收到了积极的反馈，并要求在2021-2022年冬季为100多个系统提供后续配额。 此外，美国海军特种作战司令部的一个小组还在2020年购买了12套TacHEAT系统；然后，在2021年，美国空军通过国防后勤局的合同购买了10套，迄今为止的所有采购都符合小企业创新研究（SBIR）第三阶段采购的资格。 卡罗·温特哈尔特因其工作和对该项目的贡献，于2022年被授予哈罗德·格林少将最佳创新个人奖。此前，她曾是一名杰出的纺织技术专家，开创了阻燃、羊毛混纺制服和高性能纤维的先河，以保护和提高士兵的未来表现。
关于TacHEAT，该中心在一份声明中表示，该系统非常受欢迎，因为，“它解决了历史性的需要，即保护机组人员免受军队各部门的影响，使其免受寒冷天气的影响，在旋转翼和固定翼飞机的飞行操作和跳跃后/弹射序列活动中，能够保持双手的灵活性和手指的触感。” TacHEAT“空军战士”副产品经理詹姆斯·艾萨克斯表示，他预计“这项技术的进步可能会通过缓解寒冷环境中触觉下降影响任务性能的影响，从而提高机组人员的杀伤力。”，其中采用了先进的纺织技术，旨在拯救生命并最大限度地提高陆军机组人员的任务性能。 以前的航空生命支持设备由防护装备和救生装备的非集成组件组成，而空战（AW）使用系统的方法来装备机组人员，并缩小人机之间的能力差距。AW模块正在逐步分块部署，以快速增强士兵的能力，并利用和集成服装和设备，如陆军机组人员作战服和弹道防护。AW的最终目标是提高任务效率，利用服装和设备中的先进纺织品来最大限度地提高机组人员的生存能力。 TacHEAT肯定很适合AW的计划。持续提供用户对DEVCOM系统的反馈，以形成并最终确定用于安装和拆卸操作人员的两个系统设计，从而包括根据SBIR第二阶段合同设计制造的模块化和可配置电源和电子架构。随着TacHEAT原型系统向低速率初始生产和制造过渡，预计SBIR第二阶段的工作将显著降低原型系统的成本。 军用纺织品的未来 随着技术纺织品和可穿戴技术研发的进展，可以预期，传统纤维、纱线和纺织品将进一步转变为高度复杂的“智能纺织品”。根据领先的测试和工程纺织品技术公司James Heal的说法：“正在开发在军用服装中使用智能纺织品来监测和维护生理活动和生命体征的记录，这些创新的设计考虑到了穿着者的健康，弥合了军用纺织品与医疗纺织品等其他领域之间的重要差距。”
关于未来，James Heal公司的技术专家彼得·古德温指出：“军队有望看到集成设备和系统，如纳米技术和类似皮肤的伪装，实现对环境或威胁的自动检测，这将调整功能和/或保护水平以适应外部变化。军用纺织品领域正在进行重大创新。” |
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来自： 小飞侠cawdbof0 > 《后勤》
