轮式装甲车的防弹结构设计

摘要：以4×4轮式装甲防暴车为例，介绍了装甲车主装甲防护、异形装甲防护、舱门的双锁机构、射击孔和侧门铰链部件的设计方法。经试验测试，样车能够达到各项指标要求，试验效果良好，能够满足应急机动作战、城市作战及反恐维稳控制的使用要求。

关键词：装甲车防弹 结构 设计

1 前言

为适应现代战争的特点，世界各军事强国近年来大力发展轻型轮式装甲装备，其中4×4轮式装甲防暴车是重点发展的装备之一。我司新研制的轮式装甲防暴车，是在斯太尔4×4军用越野卡车底盘基础上开发的，可以装备于轻型机械化部队、武装警察部队、公安防暴分队，执行应急机动作战、城市作战、反恐维稳等任务，还可用于发展突击、侦察、指挥、火力支援、保障等多种变型车辆。

2 装甲车的防护要求

为保证装甲车工作的安全，国家国防科学技术工业委员会1998年制定了GJB1372-92《装甲车辆通用规范》、GJB1835-93《装甲车辆人-机-环境系统》、GJB1824-93《装甲车辆门窗孔尺寸》、GJB3191-98《装甲车辆设计准则》、GJB3030-97《装甲车辆用防弹玻璃规范》等标准。防护要求车辆正面在100m处应能防御7.62 mm的穿甲弹，侧、后面在100m处应能防御7.62mm的普通弹^[1-5]。

3 装甲车的防弹结构

3.1 装甲车防护的基本结构

装甲车防护由主装甲防护（如舱体）和异形装甲（如后轮舱）防护组成。在乘员舱中，前后舱是贯通的，中间部分没有隔板，能够有效保证车长与乘员间的沟通及信息的传递，乘员舱前部布置了2扇侧门，中部布置1扇侧门，后部布置1扇液压后门。此外，舱体内还设有1个顶舱盖，它可根据不同车型装备各种武器，舱体两侧各开2个窗口作为观察口和射击孔。装甲车防护结构如图1所示。

3.2 主装甲防护的防弹结构设计

装甲车舱体为非承载式车身结构，采用防弹钢板制作，是防弹结构设计中最重要的部位。设计时，舱体若采用普通的对接焊合连接方式，当车体经受猛烈撞击或遇到火力攻击时，可能会造成开焊，为了解决这一问题，需要寻找一种特殊的焊合方式。根据装甲车的防弹性能要求，并参考以色列及美军在防护上装成熟先进的技术，主防护舱体的两侧边板采用中部向外膨起的大倾角结构，倾角为150°；主防护舱体的后围板采用中部向外膨起的大倾角结构，倾角为156°；主防护舱体的前围板与水平面之间的夹角为120°；舱体两侧边板与底板之间的夹角为 115°。两侧围与顶板总成及地板总成连接均采用榫接形式，并利用特殊焊接材料（有温度要求）和时效磁共振等处理。此装甲车共设5个火力点，分别为顶盖处的通用机枪射击孔和乘员舱两侧长窗边4个射击孔（乘员用自动步枪射击）。

舱体分为前围、后围、底板、顶板和侧围几部分。前围设计时，为保证驾驶员的视野足够开阔，先按照GB/T 11559-89、GB 11563-89和GJB 1835-93等国家标准将三维H点人体模型安放在汽车内，然后进行驾驶员的眼椭圆样板及位置的确定。仪表板布置时应注意，仪表板与驾驶员的视线夹角不得小于60°；刮水器的设计应以驾驶员眼椭圆为定位基准，根据《对货车和大客车风窗玻璃刮扫部要求》规定，确定刮扫区域，即可确定刮轴及电机的安装位置；操纵器布置时，应优先在人的手或脚活动最灵敏、辨别力最好、反应最快和用力最强的方位上设置操纵器，制动踏板与加速踏板间距100～150 mm为宜；驾驶员座椅位置的确定可根据GB/T 15705-1995《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》，选用某品牌减震驾驶员座椅，座椅上下高度调整范围为0～60mm，座椅前后的调整范围 为50～100mm，以确保驾驶员乘坐的舒适性。舱体结构如图2所示，榫结构如图3所示^[6-9]。

3.3 防弹玻璃的安装

防弹玻璃分为前风挡防弹玻璃和两侧车门（侧车窗）防弹玻璃两类。前风挡和侧门均设计采用厚度为79 mm的 防弹玻璃；也图3榫结构图4防弹玻璃的安装可将前风挡防弹玻璃的厚度设计为98.5 mm，其可防御54式12.7mm穿甲 燃烧弹，车门（侧车窗）采用厚度为79 mm的防弹玻璃。驾驶员前方及左右两侧区域的透射比应大于70%，其耐热性、雾度等指标应按GJB 3030-97《装甲车辆用防弹玻璃规范》执行。由于防弹玻璃比一般车窗玻璃厚，且比一般车窗玻璃重，因此防弹玻璃四周边缘应包黑胶。包胶的主要目的是减小车辆使用过程中产生的扭力和震动力，延长玻璃的使用寿命。安装时，玻璃与玻璃框之间应保证2～5mm的间隙，并在玻璃的四周粘接密封胶，防止玻璃在框内移动，玻璃的正反面不需留间隙，打胶后将玻璃外压板框压紧并用不锈钢螺栓、不锈钢弹簧垫圈和不锈钢平垫圈拧紧。包胶厚度应随玻璃的厚度增加而增厚。该车的防弹玻璃及前风挡玻璃是采用某品牌挡风玻璃聚氨酯胶密封的 ，防弹玻璃的安装如图4所示。

3.4 防弹钢板的安装

防弹钢板的安装方式主要为焊接和螺栓连接两种。主装甲防护(如舱体)焊合总成和各异形装甲（如后轮舱）焊合总成均采用焊接方式连接，而异形装甲防护与主装甲防护的安装则通过螺栓连接（如后轮舱用螺栓固定在舱体上）。焊接方式主要有以下4种。

a. 对接方式。舱体顶板、地板尺寸较大，需要拼焊。防弹钢板焊接时，对于6mm、8mm及12mm的特种钢，其重要焊缝及异种材料的焊接需采用专用焊条（A146/A147奥氏体焊条，其综合性能好，焊后不需热处理，有防弹性），焊后需用专用去应力设备对舱体进行振动时效处理。

b. 搭接方式。舱体顶板、地板与梁以及各支架焊合均采用搭接焊接方式。

c. 立接方式。顶板、地板与两侧围焊接均采用立接焊接方式。

d. 塞焊方式。当防弹钢板面积太大时，除四周焊接外，为防止防弹钢板发响，中间需采用塞焊方式。

3.5 射击孔的结构设计

射击孔的形式和大小可根据不同的车型来设计，基本原则是使用方便，防弹结构可靠。

a. 方案一。图5位置为关闭状态，驱动方式为手动推拉式，射击孔盖板为防弹钢板。此结构通过拉、压弹簧再加旋转射击孔推板即可开启射击孔，射击孔结构如图5、6所示。

b. 方案二。 驱动方式为手动 推拉式，射击孔盖板为 防弹钢板。此结构通过把手、压垫拉、压弹簧再旋转射击孔推板即可开启射击孔，射击孔结构如图7、8所示。

比较两方案可知，选用第二种方案较为合理。此推拉式设计孔结构简单，可有效地解决乘员人身安全、射击孔密封和结构开启灵活的问题，确保了推拉式射击孔结构可靠。该结构完全符合整车设计要求，已批量生产并安装在装甲车上。

3.6 门锁的结构设计

一般情况下，用普通钢板制作的特种车辆的门锁均采用外购门锁，但由于该装甲车的门较大较重，外购门锁不能满足该装甲车的使用要求，根据国内外成熟产品的经验，将门锁确定为自制件，门锁结构如图9、10所示。

舱体上驾驶员、车长及机枪手的舱门均为单开式旋转门，采用防弹钢板折弯而成，可具有较大的射击法线角 ，增加攻击子弹的跳弹率。同时由于舱门大且重，仅依靠中间门锁实现锁紧状态是不够的，因此舱门门锁采用了双锁紧机构。该机构通过机械连杆上下双锁形式，将门锁牢固锁紧，双锁机构示意如图11、12所示。

3.6.1舱内门锁

舱内上下锁工作原理为逆时针转动内手把时，内手把带动外锁转盘转动，随之带动上下连杆机构运动 ，使上 下锁轴向右移动，将门上下锁紧；顺时针转动内手把时，内手把带动外锁转盘转动，随之带动上下连杆机构运动， 使上下锁轴向左移动，将门上下锁打开。舱内中间锁工作原理为关上门后 ，将内门锁把压下，通过连杆带动锁舌向 右移动，门锁处于锁紧状态；将内门锁把抬起，通过连杆带动锁舌向左移动，门锁处于开启状态。

3.6.2舱外门锁

可用自制套筒手把转动方轴，方轴带动外锁转盘转动，随之带动上下连杆机构运动，使上下锁轴向左（右）移动，此时上下锁轴处于锁紧状态。中间的门关上后，用手把钥匙锁上或打开中间锁即可。

3.7 重工门铰链的结构设计

在车身设计中，对车门铰链的设计及工艺要求十分严格，并列为保安项进行自我保证和专项检验抽查，以确保司乘人员在特殊情况下的人身安全。因此根据门的质量和受力分析情况采用重工门铰链（自制），如图13、14所示。

带圆弧槽的铰链臂一端与门连接，另一端与舱体连接。当门开启时，带圆弧槽的铰链臂推动滚柱移动 ，滚柱带动滑动叉移动，使弹簧压缩。圆弧槽的铰链臂转动到一定角度时，圆弧槽与滚柱相吻合，此时门处于敞开位置。 带圆弧槽的铰链臂由于转动频繁，需在带圆弧槽的铰链臂孔内加装FZ-2A 16 20复合轴套，并通过铰链转轴上的润滑油孔进行润滑，滚柱、滑动块和滑动叉需涂抹黄油进行润滑。此外，为延长铰链的使用寿命，需进行防腐处理，具体方法是：对门铰链表面进行镀铬处理，连接螺栓、螺母等标准件都采用不锈钢件；门铰链装配后，相结合部件的部位应涂抹密封胶，避免结合部位进水生锈。

3.8 前百叶窗和防撞横梁

考虑装甲车辆的正面防护等级、发动机的热平衡及百叶窗的射击法线角等的综合要求，前百叶窗采用8 mm厚的防弹钢板焊接在框架梁上，且进风口处防弹钢板的射击法线角为60°，最大限度地增加了枪弹的跳弹率。为了增强装甲车前部的防撞和排障能力，防撞横梁总成采用变截面框架结构，通过螺栓可靠地与车架纵梁连成一体，前百叶窗和防撞横梁焊合示意如图15所示。

3.9 动力舱异形装甲的结构设计

动力舱的结构由主防护和异形装甲防护两部分组成。动力舱主防护采用防弹钢板拼焊成四面体防护罩，主要为 发动机、散热器、中冷器及进排气系统提供必要的防弹保护。为了提高防弹等级，增加枪弹的跳弹率，在主防护装甲的外侧，通过支架和预埋的螺纹件，加装了大角度射击法线角的异形装甲组件。考虑到发动机的维修，动力舱设计为可通过手动操作液压泵来控制液压缸的伸缩，从而实现整体动力舱绕固定铰链点的翻转，便于发动机的维护 和修理。 另外，为了增强对车辆重要总成部件的防护能力，车体底部采用V型结构，对底盘中蓄电池、储气筒、 空调蒸发器、前后轮舱、制动系统的主要阀件、燃料供给系统的重要件进行了异形装甲防护。动力舱异形装甲结构如图16所示。

动力舱上盖翻转支撑机构装置主要是在车辆行驶或动力舱需要翻转时（如发动机维修）提供支撑保护作用 。 在安装调试过程中，可以首先确定支架轴的位置，然后随之确定下支架的位置，确保顶紧发动机动力舱外翻盖； 拉杆长度可适度调整，调整原则为：动力舱打开时，前翻转盖应随之打开，此过程中各部件不应有干涉；钢丝绳可适度调整，调整原则为：动力舱翻转油缸完全伸出时钢丝绳正好处于拉紧状态。动力舱上盖翻转支撑机构如图17所示。

4 结语

进入21世纪后，恐怖主义对国际安全稳定的威胁日益突出，打击恐怖主义，遂行反分裂、反颠覆、反暴乱等任务将是世界各国的重要任务之一。因此，我军反恐维稳作战的装甲装备将以轮式装甲车辆为主，装甲防暴车也得到各方面的重视，该装甲防暴车现已完成样车试制并通过了定远、抚顺试验，各项指标均符合要求，试验效果良好， 已批量生产。该装甲车的主装甲防护、异形装甲防护、舱门的双锁机构、射击孔和侧门铰链等各项性能良好，装甲车能够在应急机动作战、城市作战及反恐维稳的控制中发挥重要作用。