唐煜皓 周家偉
據俄羅斯媒體報道，俄技集團已經傳遞經過改良的工兵防彈衣，以便在人道主義排雷時使用。俄烏沖突以來，前所未有的激烈巷戰、無處不在的穿越機偵查打擊、威力更大更精準的火炮威脅，對戰争雙方造成了重大傷亡。如何低成本、大規模量産防彈頭盔、防彈衣等單兵防護裝備；如何在不影響士兵機動性的條件下，提升對于士兵的防護，成了亟待解決的問題。在開發新材料、減小陶瓷面闆破碎程度、減小界面弱化效應等方法外，基于利用爆炸能量的防護這一全新技術可能給行業帶來颠覆性革命。爆炸反應裝備具體原理為何?相比普通防護裝備有何種提升?
一．像坦克一樣防護：單兵防護裝備中的爆炸反應單元
防護裝備能大大提升作戰單元在戰鬥中的生存能力與持續作戰能力。是以，各國都十分重視各類防護裝備的研發。2024年6月，歐洲國際防務展在巴黎北郊的維勒潘特展覽中心舉行，“豹2”系列坦克的新成員亮相展會。與以往西方主戰坦克在進行防護更新時選擇使用爆炸反應裝甲不同，新型“豹2”坦克在設計中就使用了爆炸反應裝甲，這種裝甲對付無人機，特别是其攜帶的破甲戰鬥部比較有效。近年來，反坦克武器快速發展、自殺式無人機大量應用，對享有“陸戰之王”美譽的坦克造成了極大威脅。但一味加厚坦克裝甲會造成重量飙升，成本增大且機動性喪失等問題，是以，新的防護機制相繼問世，爆炸反應裝甲就是其一。
直覺來看，爆炸反應裝甲就是一個個裝滿了炸藥的“小盒子”：兩層鋼闆和一層高爆炸藥構成了一種酷似“三明治”的結構。當爆炸反應裝甲外部的第一層鋼闆被聚能射流擊穿時，夾層中的炸藥就會被引爆，高爆炸藥爆炸産生的爆炸波會幹擾破甲彈的射流，飛躍出的抛闆也能對高溫金屬射流進行切割，震蕩與切割雙重削弱了射流的定向性與穿透性，使其難以造成有效殺傷。當坦克被槍彈或炮彈碎片等無穿透作用的彈藥擊中時，爆炸反應裝甲中的炸藥層并不會被引爆，以確定其防禦更有針對性。
爆炸反應裝甲在坦克防護方面表現如此出色，是否可以把這項技術運用到單兵防護裝備上呢？2018年，俄羅斯喀山聚合物和特種橡膠研究所副所長B. A. Karpunkin發表了一項專利，研究出一種類似坦克爆炸反應裝甲的單兵防護技術。此技術将含有炸藥的小單元密集地裝在防彈頭盔或防彈背心中，利用爆炸能量改變破片軌迹，以提高對士兵的保護。雖源自同一種想法，單兵爆炸反應裝備與坦克上的爆炸反應裝甲在構造、作用原理、引爆方式等方面卻大有不同。
首先在構造上，單兵爆炸反應裝備與坦克爆炸反應裝甲的“三明治”結構并不相同，由聚集在一起的“蜂窩”狀結構取代了方盒子外形，也并不包含可以對高溫射流産生截斷作用的抛闆。“蜂窩”狀結構的每一個爆炸小單元由三層（防震材料層、半圓形爆炸單元、機械防護層）組成：最外層是防震材料層，它可以有效防止環境影響，保護後面的半圓形單元免受機械影響；接着是半圓形單元，它是防護的核心單元，外側是一層金屬合金，可以引導爆炸沖擊波朝向來襲子彈，内側則是一個小膠囊，它由惰性材料制成并含有負責引爆的壓電陶瓷闆和能産生爆炸沖擊波的炸藥；最裡面則由多層聚氨酯、超高分子量聚乙烯和抗碎裂阻尼材料組成的機械防護層，其目的是防止爆炸的沖擊波、碎片和子彈殘骸對人體造成傷害。
其次從作用原理方面來看，單兵爆炸反應裝備并不含有能對子彈或破片造成破壞性幹擾的抛闆，主要由炸藥爆炸産生的定向沖擊波發揮作用。當子彈穿透防震層并作用于壓電陶瓷闆和炸藥時，炸藥爆炸産生定向沖擊波，改變子彈運動軌迹的同時使其變形，子彈的殘留物則在聚氨酯、超高分子量聚乙烯和阻尼材料層中不斷減慢速度，直至難以對人體造成有效傷害。
最後從引爆方式來看，在典型的坦克爆炸反應裝甲中，主要依靠高速累積射流撞擊引爆炸藥。顯然，對單兵爆炸反應裝備而言，并不具備這樣的引爆條件，子彈的速度還不足以引爆品質較小的炸藥薄層，是以使用壓電陶瓷闆的機電來引爆炸藥。實體影響導緻壓電陶瓷闆表面會出現束縛電荷，并且産生電壓，在子彈撞擊的瞬間，電闆的變形産生電場，進而達到對炸藥的敏化作用，使炸藥對來襲子彈更加敏感，讓得較低速的子彈也能引爆炸藥。
總而言之，單兵爆炸反應裝備與傳統的防護裝備完全不同，它不僅僅依靠高強度材料來阻擋子彈或破片，而是如坦克的爆炸反應裝甲一般，利用炸藥爆炸形成的沖擊波改變子彈、破片的運動軌迹，提升對于士兵的防護。
二．魚與熊掌兼得：輕便性、耐用性、低成本多向奔赴
自一戰開始，各國紛紛投入防彈衣的研制，材質主要經曆了由鋼鐵、絲綢、棉布、錳鋼向高性能紡織纖維、新型陶瓷闆等演變過程，形成了以高性能紡織纖維、陶瓷闆、金屬闆為主的三大類現代防彈衣體系。但是，它們在提高性能的同時，都暴露出了各自的弊端：高性能紡織纖維輕便且強度大，但無論是凱夫拉還是澤隆，人工合成的化學纖維在使用過程中，都會因光照、潮濕、黴變等原因發生自然老化，是以，惡劣的戰場環境會對防護性能造成較大削弱，并且由纖維制成的防彈衣有效使用期僅為3-5年，這大大增加了部隊列裝、更換的成本；陶瓷保護闆雖硬度高，但存在脆性這一先天弱點，一旦遭遇霰彈槍一類多着彈點武器的攻擊，很可能會因為應力集中而發生瞬間碎裂；以鋼、钛合金乃至高強度鋁合金為主的金屬保護闆可以避免類似陶瓷的脆裂發生，并且有更高的連續抗沖擊能力，但其抵抗貫穿的能力有限，另外，跳彈、破片和彈頭飛濺增大了對穿着者造成傷害的可能。
總之，重量與防護性的沖突、高昂的成本、老化等問題一直難以得到全面、有效的解決，制約着單兵防護裝備性能的進一步提升。此外，高烈度的現代戰争增大了士兵反複中彈的機率，而戰場條件下往往沒有時間及時更換防彈衣或防彈闆。一些軟質防彈衣在經受住第一擊後，相應部位的纖維就會被強力拉伸甚至斷裂，硬質防彈闆在承受攻擊後，則大機率會發生不可逆的形變，影響士兵的行動。
我們再來比較一下傳統防護裝備與爆炸反應裝備，傳統防彈背心主要依靠材料的硬度和韌性來硬抗傷害，而爆炸反應裝備主要依靠“以爆制爆”的方式來抵消傷害，是以爆炸反應裝備并不需要堆疊大量材料以增強防護性，其可以在同等防護水準下大大降低防彈衣的重量，做到輕便靈活：據計算，由現代裝甲陶瓷制成的防護裝備對7.62毫米B-32穿甲彈的防護品質約為每平方米50公斤。如果采用動态保護技術，則每平方米25公斤的重量就可以達到等效的防護能力，重量減少了50%！同時，單兵動态防護裝備既不需要用易老化的人造纖維，也不用昂貴的新型陶瓷，據估計，一套單兵爆炸反應裝備的成本僅為傳統防護器具的四分之一，其耐用度也得到了極大提升。
此外，爆炸反應裝備不僅僅涉及士兵的個人保護——通過反應單元的裝藥量增減，它可以實作從BR1至BR6的多種防護水準，以用于保護軍用機器人、汽車、直升機等需要盡可能高的安全性和盡可能小的重量的一切機關。
雖然爆炸反應裝備在輕便性、耐久度、适配性、防護強度等多方面展現出了優勢，具有巨大發展潛力，但是這項技術仍停留在實用性驗證階段，爆炸反應單元的批量生産也對生産精度與工業能力提出了較大挑戰。除了生産困難之外，置于軀幹和頭部的炸藥無論如何也是增加危險的一個因素。是以，距離單兵爆炸反應裝備的列裝與大規模應用，仍有很長的道路要走。