防毒面具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

(4)聲學(xué)系統(tǒng):防毒面具的聲學(xué)系統(tǒng)即通話系統(tǒng)。為保證佩帶防毒面具后能夠清晰、準(zhǔn)確地進(jìn)   行通話聯(lián)絡(luò)，外軍在防毒面具的嘴部前方均設(shè)置有結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良的通話器。這是一種無源通話器，其要求是傳聲清晰無失真。通話器按聲波傳輸?shù)姆绞娇梢苑譃閮煞N。一種是依靠薄膜振動將聲波傳出的薄膜型通話器，薄膜材料主要有滌綸薄膜、氯化丁基膠薄膜和不銹鋼薄膜等，如美國M40型、瑞士SM3/SM90型防毒面具。另一種是以呼氣閥作為通話器，利用呼出氣流將聲波傳出，如英國S10型和FM12型防毒面具等。實(shí)際上，前一種結(jié)構(gòu)的通話器也可利用呼氣閥進(jìn)行傳聲，呼氣流對傳聲有較明顯地增強(qiáng)作用。

在面罩面頰處設(shè)置輔助通話器的這些防毒面具，可與軍用通信器材的拾音器相連，解決了防毒面具與通信器材匹配的問題。

在如美國MCU-2/P型的一些防毒面具中，則直接將拾音器接口設(shè)置在面罩通話膜內(nèi)側(cè)，面罩外側(cè)也設(shè)置有通信器材的接口，以減少傳聲的失真，提高清晰度和可懂度。

盡管如此，防毒面具仍然對人員的語言通信能力造成了妨礙，有時(shí)其后果則很嚴(yán)重。作為一個整體的、包括麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、濾波電路和放大電路的電聲通話器則成為解決這一問題的主要手段。比如，由美國AudioPack Sound Systems公司研制的VPU電聲放大器不需對防毒面具做任何修改即可安裝于美國和其他一些國家的防毒面具通話器外面。該電聲放大器用9V電池驅(qū)動，輸出功率為2W，距離為lm時(shí)的聲強(qiáng)為86 dB，有效作用距離可達(dá)75m，重量僅170g左右。

然而，以往的技術(shù)方案總是圍繞著如何將人口腔中發(fā)出的語音無失真、低衰減甚至加以放大地傳輸出去。新的解決方案則利用人的頭部來作為聲音的來源，將拾音器放置在人的頸部、頭骨頂部或耳部，通過外接口連接到對講機(jī)或其他單兵通信裝置上，形成頸部、頭骨或耳部發(fā)射式通信系統(tǒng)，可發(fā)出高清晰音質(zhì)，不受外界雜音的干擾。這種技術(shù)方案不僅可以完全擺脫防毒面具對人員聲音傳輸?shù)募s束，而且可以采用先進(jìn)的無線數(shù)字通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)近、中、遠(yuǎn)距離通信。

(5)固定系統(tǒng):對防毒面具系統(tǒng)的使用可靠性有至關(guān)重要的影響。防毒面具的固定系統(tǒng)應(yīng)保證士兵經(jīng)過訓(xùn)練后能夠快捷地佩帶防毒面具，一般要求為不大于9s，達(dá)到一次佩帶氣密合格。固定系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為頭盔式、頭帶式和網(wǎng)罩式3種。頭盔式面罩的主體與頭頂部分連在一起，具有佩帶方便、佩帶后穩(wěn)定性和氣密性好等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是對頭面部的壓痛較大，影響聽力，且對人員面型的尺寸變異范圍適應(yīng)性差，滿足全體人員面型所需要的面罩規(guī)格較多。原蘇聯(lián)的防毒面具多采用頭盔式面罩。頭帶式面罩是用頭帶或頭罩將面罩固定在人員的面部，優(yōu)點(diǎn)是對人員頭型和尺寸的適應(yīng)性強(qiáng)，面罩規(guī)格少，不影響聽力，缺點(diǎn)是佩帶相對較復(fù)雜，增加了對密合框的壓力。

網(wǎng)狀頭罩則綜合了上述兩種固定系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。美英等西方國家的防毒面具多采用頭帶式和網(wǎng)罩式固定系統(tǒng)。

(6)飲水系統(tǒng):防毒面具飲水系統(tǒng)的作用是為了保持士兵體力效能，防止脫水。在通常狀態(tài)下，當(dāng)不必利用汗的蒸發(fā)制冷作用作為降低體溫的主要方法時(shí)，每天攝取大約兒水即可達(dá)到人體生理水平衡。在非常狀態(tài)，當(dāng)穿著核生化個人防護(hù)裝備時(shí)，人體溫度上升，人體水損失的主要途徑是汗。出汗的速度取決于許多因素，包括氣候、工作效率、服裝絕熱性和水蒸氣的滲透性。然而，人體的生理脫水作用的范圍是有限的，從296^6960研究表明，在戰(zhàn)斗條件下著個人防護(hù)裝備的人員每天飲水需要量為7. 5 L/人//d，在炎熱條件下，所需飲水量為15 L/人//d。因此，各國的防毒面具均設(shè)置有可在染毒環(huán)境中安全地飲用水或流質(zhì)食品的飲水器。

(7)其他:一些國家對防毒面具內(nèi)可維修的零部件進(jìn)行了顏色編碼，如美國XM50型和芬蘭M95型防毒面具。將防毒面具的呼吸閥片等可更換部件制成與面罩主體不同的顏色，以方便防毒面具的使用和維修。

1.2.2濾毒罐

美國在1980年研制新型防毒面具時(shí)，對防毒面具的防護(hù)能力提出了明確要求，即防毒面具的過濾系統(tǒng)在戰(zhàn)斗條件下能防G類、窒息性、糜爛性毒劑襲擊至少巧次，防血液性毒劑襲擊至少2次。確定一次化學(xué)襲擊的暴露劑量為20000 mg·m i n/m3(等于在1000 mg/ m3濃度下暴露20 min)。這一規(guī)定后為NATO及其他許多國家所普遍接受。

傳統(tǒng)的軍用防毒面具提供對毒劑和生物戰(zhàn)劑威脅的防護(hù)，不提供對工業(yè)毒物的防護(hù)。為適應(yīng)在城市環(huán)境中部隊(duì)的反恐作戰(zhàn)要求，需要考慮對可能面臨的工業(yè)毒物威脅的防護(hù)。美國XM50型防毒面具和芬蘭M95型防暴式防毒面具滿足上述新的要求。研究表明，當(dāng)工業(yè)毒物沸點(diǎn)高于65 0C ,且體積濃度低于0. 5%時(shí)，傳統(tǒng)軍用濾毒罐可以獲得滿意的防護(hù)效果;而對于低沸點(diǎn)毒物防護(hù)效果可能較差，必須專門進(jìn)行評價(jià)。

美國XM50型濾毒罐的一個獨(dú)特之處在于其所謂的“濾毒罐失效指示器”，通過嵌入濾毒罐內(nèi)變色片的顏色變化來提示是否需要更換濾毒罐。

(1)吸附劑:目前濾毒罐內(nèi)廣泛使用的吸附劑是浸漬活性炭，其吸附特性不僅取決于活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，而且決定于它的化學(xué)組成。

20世紀(jì)40年代研制成功的浸漬銅、鉻、銀的ASC型浸漬炭具有優(yōu)良的吸附性能，廣泛應(yīng)用于各種防護(hù)裝備中。雖然ASC型浸漬炭對多種毒劑具有良好的初始防護(hù)性能，但存在存放過程中因吸濕而導(dǎo)致對氯化氰防護(hù)性能大幅下降的問題。這一問題直到1983年使用TEDA(三乙烯二胺)后得到解決。

ASC型浸漬炭中鉻元素以六價(jià)鉻的形式存在，對人體具有較大危害，在生產(chǎn)中對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為解決這一問題，20世紀(jì)80年代開始研究無鉻浸漬炭，利用鋅和鋁作為鉻的替代物，綜合防護(hù)性能基本達(dá)到ASC/TEDA浸漬炭的水平，是一種環(huán)保型的新型浸漬炭。美國研制了ASZMT型無鉻浸漬炭。美國職業(yè)安全和健康署從1990年開始，已不再為使用含鉻吸附劑的防毒面具簽發(fā)使用許可證。20世紀(jì)90年代以來，美國、加拿大、意大利等國的濾毒罐產(chǎn)品中，無鉻型浸漬炭已取代了大部分含鉻浸漬炭。

全氟異丁烯(Perfluoroisobutene，簡寫為PFIB)急性毒性約為光氣的10倍，毒作用帶窄，且能穿透防毒面具濾毒罐，危險(xiǎn)性大。從1990年代以來，加拿大開始研究對PFIB有較好防護(hù)性能的PP浸漬炭(Penetrate Protection Carbon,簡稱PP炭)。

(2)過濾材料:過濾材料應(yīng)滿足下列要求:過濾效率高;氣流阻力小;抗張強(qiáng)度大;具有防水、抗菌性能。目前濾毒罐上應(yīng)用的過濾材料主要是多組分玻璃纖維過濾紙。

由于氦一氖氣體激光光源的使用，20世紀(jì)80年代研制出了激光粒子計(jì)數(shù)器。激光光源的散射強(qiáng)度比普通白熾燈光源高100倍以上，因此激光粒子計(jì)數(shù)器可以測定普通粒子計(jì)數(shù)器所不能測量的粒徑為0.3um以下的微粒。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果改變了過去普遍認(rèn)為對粒徑為0.3um的微粒捕集效率最低的觀點(diǎn)，證實(shí)了過濾材料的過濾效率隨著粒徑的減小而下降的客觀事實(shí)，至少到O.lum是這樣。因而提出了用O.lum的微粒進(jìn)行透過率檢驗(yàn)，并重視新的更高過濾級別的ULPA(超低空氣透過率)過濾紙和相關(guān)器材的研制。

按照美國C1ass5000 ULPA過濾材料技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定，MPPS(最易穿透粒徑)為0.12um，日本同類產(chǎn)品中的規(guī)定為O. 1O } mo

(3)罐體結(jié)構(gòu):上世紀(jì)末，各國在濾毒罐的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化方面做了大量的工作，主要是將濾毒罐的罐徑接口結(jié)構(gòu)和尺寸統(tǒng)一為NATO標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口，取得了明顯的成績，提高了防毒面具的通用性，為在戰(zhàn)場環(huán)境下就近更換其他型號或其他國家的濾毒罐提供了方便，減輕了對后勤供應(yīng)的依賴和壓力。

然而，目前出現(xiàn)了新的動向。美國在研制XM50型防毒面具時(shí)，認(rèn)為安裝在面頰處的NATO標(biāo)準(zhǔn)濾毒罐存在缺陷，雖便于更換，但扭矩過大，影響動態(tài)氣密和視野。美國在設(shè)計(jì)XM50型濾毒罐時(shí)，借鑒了美國M17型系列防毒面具和NATO標(biāo)準(zhǔn)濾毒罐的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的濾毒罐，為前小后大的梯形結(jié)構(gòu)，濾毒罐緊貼腮部，不影響視野，并具有較好的動態(tài)氣密性。英國在研制GSR型通用防毒面具時(shí)顯然也受到了美國這一設(shè)計(jì)理念的影響。

2防毒面具的發(fā)展趨勢

(1)進(jìn)一步改進(jìn)防毒面具總體結(jié)構(gòu)

防毒面具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)兼顧防護(hù)性能和使用性能，使得防毒面具整體既結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、外形美觀，并統(tǒng)籌考慮過濾系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)、氣流系統(tǒng)、固定系統(tǒng)和其他輔助功能   的設(shè)計(jì)。在面罩設(shè)計(jì)中，罩體主體外形應(yīng)盡可能地貼近于人臉輪廓，以利于光學(xué)系統(tǒng)和聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高防毒面具的視野，便于軍用光學(xué)觀瞄器材和通信器材的匹配使用，降低呼吸阻力，減小面罩的幾何有害空間;在進(jìn)一步深入研究人頭面型特征結(jié)構(gòu)和尺寸的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出氣密性和舒適性更好，適合更廣大群體的新結(jié)構(gòu)密合框。同時(shí)，設(shè)計(jì)新型的集多種功能于一體的整體功能部件，以盡可能減少面罩上的開孔數(shù)量，增加防毒面具的可靠性。

(2)增加防毒面具的功能

為適應(yīng)未來反恐戰(zhàn)斗的需要，防毒面具不僅能有效地防護(hù)毒劑、生物戰(zhàn)劑，也應(yīng)有效地防護(hù)工業(yè)毒物。

防毒面具應(yīng)增加對激光和彈片的防護(hù)功能。美國曾明確地將對激光和彈片的防護(hù)要求列入了M40型防毒面具的改進(jìn)計(jì)劃中。

單兵通信系統(tǒng)采用骨傳導(dǎo)通信技術(shù)，使用高靈敏度的震動感應(yīng)麥克風(fēng)，能夠?qū)㈩^骨內(nèi)部的振動轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字化的音頻信號通過清晰的音量轉(zhuǎn)換后傳達(dá)到傳感器，可使整個部隊(duì)進(jìn)行低聲通話，增強(qiáng)部隊(duì)的通信隱蔽性。與士兵系統(tǒng)的綜合頭盔子系統(tǒng)((IHAS)的頭盔顯示器所運(yùn)用的彩屏技術(shù)相結(jié)合，具有多條通信通道，可實(shí)現(xiàn)超視距通信，使防毒面具的聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由通話向通信的提升。

(3)應(yīng)用新材料

材料在防毒面具的技術(shù)開發(fā)中起著決定性的基礎(chǔ)作用，新型浸漬炭、新型過濾材料、新的防毒橡膠材料配方研究工作仍在繼續(xù)進(jìn)行著。無鉻炭、PP炭、ULPA過濾紙、防毒合成橡膠、成型為整體結(jié)構(gòu)的浸漬炭、浸漬炭一過濾紙合一的新型吸附一過濾材料將逐漸廣泛地應(yīng)用于新型防護(hù)裝備上。

防毒面具還應(yīng)進(jìn)行抗菌設(shè)計(jì)，對于罩體、阻水罩、呼吸氣閥，特別是飲水器等微生物易滯留、生長的部位采用抗菌塑料、抗菌橡膠制造。

(4)防毒面具的通用化和系列化發(fā)展

各軍兵種裝備通用的防毒面具，對特殊需要采用專用零部件予以解決。北京天一消防檢測公司《防毒面具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢》文/李小銀