1 1 7 4韩国艳：电磁棘冲及其I 程秘护鹊戆考s 设想电磁脉冲及其工程防护的思考与设想韩国艳第二炮兵工程设计研究所北京，1 0 0 0 1 1 )摘要：本文简单叙述工程防护所面临的电磁脉冲，现有常用的防护技术、方法和措施，以及结合工程实际的一些思考和设想。关蹙词；电磁脉冲工程防护思考设想1 引言电磁脉冲武器是一种利用核爆炸或其他电子方法产生的强电磁能量脉冲，直接摧毁和破坏武器系统、雷达、通信及控制系统等电子设备或扰乱人的大脑神经系统，使目标丧失作战效能的新型武器。电磁脉冲武器，能使其杀伤半径之内的几乎所有电子系统和电子元件无法正常工作，甚至损坏。对于隐蔽在地下工程内部的电子系统，电磁脉冲武器仍能以释放的电磁能量，通过空间辐射和耦合传导的方式，传人地下设备的核心部件，致其失效。1 9 9 1 年美军在海湾战争中曾向伊拉克发射一枚具电磁脉冲破坏效能的战斧巡航导弹，攻击伊军指挥中心的电子系统。8 年后，美军在科索沃战争中再度使用电磁脉冲炸弹。近期的伊拉克战争亦可见一斑。电磁脉冲武器以其强大威力和非核化必将活跃于未来战场之中。2 电磁脉冲防护对象工程电磁脉冲防护的主要对象，是电磁脉冲武器，按电磁脉冲产生的方式将其分为两类：核电磁脉冲武器和非核电磁脉冲武器。 核电磁脉冲武器是利用核爆炸作为初级能源，其爆炸时产生 射线、x 射线和高能中子与空气等介质相互作用产生电磁脉冲。核电磁脉冲的特点是场强高、频域宽、覆盖面广，波形特性与弹的性质、爆炸方式及距离有关。其属核予战范畴，使用受限。非核电磁脉冲武器拥有能够产生强大能量的设备。据有关资料介绍，现有技术通常有三种，既爆炸磁通压缩发生器、电磁流体动力发生器和高能微波虚阴极振荡器。爆炸磁通压缩发生器是一种可在几十到几百微秒内产生M A 峰值电源的装置。但是，爆炸流量压缩发生器有个致命的缺陷，它只能产生1 G F I Z 以下的脉冲信号，而且受启动电流影响，功率较低。于是有人提出采用微波发生器方式提供能量。高能微波阴极发生器亦称为虚阴极振荡器，这种发生装置可以拥有在1 。4 0 G H Z 间，产生4 0 k W 一1 7 0 k W 电磁脉冲。目前，出现的非核电磁脉冲武器的叫法较多，如：高功率微波武器、射频武器、电磁炸弹、微波炸弹、电磁脉冲弹中国土木I 程学会醅护I 程分会第丸次学术年会论文集1 1 7 5等等。其基本有两种类型，一种( 如高功率微波武器) 是采用多脉冲发射装置，工作原理和雷达类似，只是功率远远高于雷达，由电源提供能量，可重复使用。它的辐射频率在1 3 0 G I - - I z范围，脉冲功率在G W 量级，估计近几年内可达到1 0 0 G W 。另一种( 如电磁炸弹) 是利用炸药爆炸所产生的化学能作为能源，再由特殊的装置将化学能转化为电磁能量并通过天线辐射出去，干扰和破坏电子设备。非核电磁脉冲覆盖面积大，频谱范围宽。其属常规武器，实战应用不受限，比核电磁脉冲武器应用的几率大得多。3 电磁脉冲作用途径电磁脉冲的传播方式有两种，既空间辐射和传导耦合，作用于工程的途径主要有4 大效应，即：直接穿透工程自然防护层的穿透效应；口部防护门、通风口等孔洞、缝隙的泄露；金属管道、轨道及电力、通信、计算机等传输线路的耦合感应效应及天线效应。到目前为止，核电磁脉冲的作用效应有一些研究成果，并已用于工程实际。有关非核电磁脉冲的作用效应也陆续有一些研究，但来见可直接用于工程实际的、正式颁布执行的有关标准和规范。综合分析和从业内的一些实验研究中可了解到，二者的作用效应即传输特性和耦合机理有所不同，在防护上也各有侧重。4 电磁脉冲防护技术电磁脉冲防护( 亦称加固) 技术和方法主要有以下几种：4 1 屏蔽屏蔽是指用不间断的导电和导磁材料将系统或区域包围起来，构制成屏蔽体。电磁脉冲通过屏蔽体时，其能量会有一个较大的衰减，为被保护对象提供一个可正常工作的电磁环境空间。构制电磁脉冲屏蔽体通常采用的材料有：钢板、白铁皮、钢板网、钢筋网、钢丝网等。4 2 滤波滤波是指滤掉工作信号频带之外的频率分量，抑制干扰电磁脉冲。常用的器件有：信号滤波器、电源滤波器和截止波导滤波器等。4 3 限幅限幅是指使工作信号通过、限制干扰脉冲幅度，防止器件或电路损坏。常用电路或器件有：双向可控硅电路和浪涌抑制器、避雷器等。4 4 接地正确的接地既可以减少瞬时接地电流对系统的影响，又能完善系统的全面屏蔽。接地应采用单点接地，因多点接地会产生电环路。接地不能穿透屏蔽体，且接地线应尽量短或i 殳置水平辐射状接地体，以获得低冲击阻抗接地效果。1 1 7 6韩国艳：电磁昧冲及其工程防护的思考与设想5 电磁脉冲工程防护思考和设想( 1 ) “工程”的特点是投资大、工期长，具有单一性和不可逆性。作为电磁脉冲防护，这样一个正在发展的技术，完全靠工程实现，难度很大，代价很高。应考虑工程和系统两级均衡防护。即：工程在充分利用主体结构基础上，进行电磁脉冲防护设计，实现初级的工程内部空间防护。工程内部的武器和配套系统，根据自身的电磁敏感性特点，在工程初级防护所提供的电磁环境中，进行电磁兼容性设计。两级共同实现最终的总体防护要求。其优点在于，工程初级防护容易实现，可大大减小工程难度、降低工程造价。系统防护更加具有针对性、有的放矢，避免浪费，而且随着科学技术的发展，对系统进行加固改造要比对工程进行加固改造容易实现。( 2 ) 工程防护是被动防护、是盾，做为电磁脉冲防护的矛一电磁脉冲武器有多种，作用效应不一，而且仍在不断发展变化，其特性等还不能完全掌握。矛、盾双方是相对的，防护也应是相对的。因此，工程电磁脉冲防护中应有一个相对的鼍。结合工程实际，综合考虑工程施工、造价和可实现性，做出切实可行的设计。避免生搬硬套，强行设计，施工能力达不到，设计防护效能实现不了，造成浪费。( 3 ) 工程设计中遇到这样的问题，工程内屏蔽区域外的电缆敷设穿钢管或屏蔽线槽，风管、水管为避免形成长导体要求采用非金属材料。而工程内部，风管大、数量多，若采用非金属管( 如玻璃钢风管) ，施工难度大，造价高。水管从耐压等方面考虑，专业设计多采用金属管。为此，两个专业的设计、施工都难以接受非金属管方案。综合各项因素，在未找到必须采用非金属管才能实现电磁脉冲防护的科学和可靠依据之前，仍采用了金属管，但采取了相应的措施。如：金属管在一定长度内就近、可靠接地，加装绝缘段等。( 4 ) 滤波器的应用闯蹶。工程中，屏蔽区域大，用电量大，若按照目前防电磁信息泄露的制式屏蔽室的做法，将电源滤波器安装在屏蔽室的外墙上，需要几个大柜子放在屏蔽区域外的房间里，占用较大空间。综合考虑，采用的方法是：电气系统不进行大的改变，在为屏蔽区内提供电源的电路中加装电源滤波器，此后的电源线在进入屏蔽区之前完全屏蔽敷设。业内有些技术人员，了解到此做法后，也谈到，在电磁屏蔽室测试过程中遇到此类情况，测试结果是有效的。( 5 ) 通风装置设计。工程中的通风管规格多、尺寸大，市场提供的定型屏蔽通风板难以满足使用要求。对于网式屏蔽体来讲，若定翩标准屏蔽通风板，其功能浪费，而且造价高。为此，可自行设计简易屏蔽通风装置，如图1 。此简易装置屏蔽交能有限，只适宜屏蔽级别较低的场合使用。( 6 ) 排水设施屏蔽。若将排水设施置于屏蔽体外，则井盖、地漏等活动件屏蔽处理量多、难度大，屏蔽性能难以实现和保证。为此，将排水设施置于屏蔽体内，只处理排水沟进出屏蔽体处即可。此法不一定合理，根据是什么? 不能因难度大就改变处理方法。中国本I 程学会防护I 程分会第九次学术年会论文集1 1 7 7图1 简易屏蔽通风装置示意图6 结束语电磁脉冲防护，作为“新三防”之一，已成为阵地工程防护的重要组成部分。现代科学技术发展迅速，作为电磁脉冲防护和保护对象作战武器系统不断变化，为使阵地工程电磁脉冲防护具有较好的时效性，必须适时跟踪和研究国内、外的新武器、新技术、新材料、新工艺，掌握武器性能、参数和发展方向，充分利用“三新”技术，大力开展有效的科学研究和探索工作，最终达到：提高阵地工程和武器系统的生存能力、保障作战的目的。本文作为个人几年来的一些工作体会和想法，期望得到指导!