聚脲材料在防护领域应用广泛,头盔涂层是其典型案例,防弹头盔作为单兵主要防护装备之一,保护士兵头部安全,应用前景广阔。本文立足芳纶防弹头盔的减重增防,从增强破片防护和枪弹防护性能出发,以提高弹道极限性能、降低弹痕高度为目标进行研究。首先开展了头盔盔体的防弹性能试验,以聚脲涂覆位置和厚度为要素设计了系列试验,对未涂覆、背弹面涂覆、迎弹面涂覆和迎/背弹面涂覆等不同涂覆方式、5种涂覆厚度的试样盔体,进行了1.1克标准模拟破片和51式手枪弹（铅芯）的弹击试验,通过光幕靶测得弹速,得出弹道极限和弹痕高度,对照试验工况开展了数值模拟,并结合试验结果进行防弹机理分析。从头盔盔体的破坏形态、弹道极限影响因素、防弹性能影响因素和侵彻耗能等角度,分析研究不同涂覆方式的试验数据、数据模拟和防弹机理,形成主要研究结论如下:以试验弹速侵彻涂覆聚脲的盔体,迎弹面和背弹面的聚脲涂层弹孔均存在“缩孔效应”,1.1克破片的孔径是破片尺寸的1/2～2/3,51式手枪弹的孔径是子弹口径的1/6;在盔体背弹面涂覆聚脲可降低破片弹道极限V50,V50数值与涂覆厚度成反比,厚度5mm厚时V50数值可降低16%;迎弹面涂覆聚脲可提高1.1克破片弹道极限V50,V50数值与涂覆厚度成正比,厚度5mm时V50数值可提高12%;迎/背弹面涂覆对弹道极限V50影响不显著;涂层越厚,盔体比吸能（SEA）越低,厚度5mm时迎弹面涂覆下降约21%,其他涂覆方式下降52～56%;盔体涂覆聚脲能降低51式手枪弹的弹痕高度,且与涂覆厚度成反比,厚度5mm时背弹面和迎/背弹面涂覆聚脲降低82%～86%,迎弹面弹痕高度降低34%。在试验研究的基础上,结合数值模拟,实现了侵彻过程可视化,分析了聚脲涂覆盔体抗两种弹体的侵彻机理,结果表明:一定速度的1.1克破片和51式铅芯弹的侵彻时,迎弹面涂覆的聚脲涂层因其应变率效应变形吸收弾体能量,且对盔体纤维的耗能作用无明显影响,可以提高头盔抗1.1克破片和抗51式铅芯弹的性能;背弹面涂覆的聚脲对纤维的拉伸变形与盔体分层有限制作用,降低了盔体的抗破片性能,但有利于减小铅芯弹引起的背弹面弹痕高度。