后勤保障裝備的電磁脈沖防護

王 磊

(總后后勤科學研究所，北京 100071）

0 引言

隨著信息技術的不斷發展，軍事行動越來越依賴與電子設備以及大量的通信網絡設備。另一方面，現代軍事后勤保障系統也日益依賴于計算機、通信設備、衛星導航、電子標簽管理等電子系統。電磁脈沖（EMP）恰好是電子系統的殺手，它利用了電子系統中部件固有的電磁特性弱點，可以在瞬間摧毀或者癱瘓大量的電子裝備和電子系統。本文主要就電磁脈沖的產生機理、強電磁脈沖對后勤裝備電子裝備影響、以及后勤裝備電磁脈沖防護措施等問題加以討論。

1 電磁脈沖特點及對電子系統影響途徑

[1]，電磁脈沖根據其產生機理可以分為核電磁脈沖（NEMP）和非核電磁脈沖（EMP）。核電脈沖是由高空30～500 km高空區域發生核爆炸產生?射線激發電離大氣層而產生的電磁脈沖。核電磁脈沖覆蓋頻譜很寬，主要在10 kHz～1 MHz，從1～100 MHz逐漸減少。非核電磁脈沖是由電磁脈沖彈頭攜帶的大功率微波產生器在接近目標時瞬間釋放大功率的電磁脈沖，幅度取決于微波功率產生器功率的大小，其頻率覆蓋分米波到厘米波。

電磁脈沖特別是大功率微波電磁脈沖，具有獨特的傳播機制和穿透能力，對電子系統造成的影響途徑，根據電磁波在目標處的耦合形式主要包括下面4種：①天線耦合，通信裝備天線系統是接收電磁波能量的部件，當天線在其頻帶內接收到強電磁脈沖能量會使接收裝備器件損壞無法工作；②電纜及連接處耦合，在強電磁脈沖作用下，保護處理不徹底的電纜（如信號傳輸電纜、電源電纜）以及設備連接處都會產生感應電流，這些電流經過線路到達器件，就會造成器件的損壞；③縫、空、窗的耦合，具有屏蔽盒的電子系統，強電磁脈沖通過屏蔽盒上縫、空、窗的耦合到達盒內，并在其中產生駐波，造成部件損壞；④導電介質的穿透，電磁波在導電介質中具有一定的穿透能力，可以通過一些導電介質，對地下電子設備造成破壞。

2 后勤保障裝備電磁脈沖防護方法

后勤保障系統主要由網絡平臺、后勤作業軟件、物資管理系統、運輸跟蹤系統等組成，其中：①網絡平臺，主要由后勤作業裝備和通信裝備組成。這些裝備一般采用方艙方式，可快速構建有線/無線通信網絡，實現對內、對外信息及業務數據的處理與傳輸；②后勤作業軟件，主要實現指揮作業以及調度；③物資管理系統，主要采用條形碼、射頻卡技術等，它覆蓋了物資接收、配載、物資發放等全過程的信息自動采集、傳輸與處理；④運輸跟蹤系統，主要由衛星定位裝備以及地理信息系統等配套軟件組成。主要用于運輸的實時跟蹤和控制。

下面分為后勤作業裝備、通信方艙、通信系統等3個方面，介紹后勤保障裝備電磁脈沖防護方法。

2.1 后勤作業裝備電磁脈沖防護[2]

后勤作業裝備電磁脈沖防護的重點是機械車輛的電子電氣系統。電子電氣系統受到干擾主要是由于在電磁脈沖環境中耦合了一定的電磁能量所致。要想降低電子電氣系統的敏感度就必須減小其對電磁脈沖的耦合能力。電子電氣系統對電磁脈沖的耦合效能與耦合機制、系統中電路及元器件的布局、阻抗匹配以及電介質等因素有關，所以在設計電子電氣系統的過程中必須綜合考慮這些因素，進行優化設計，通過理論分析提出設計方案，并通過電磁脈沖模擬試驗驗證這種方案的可行性，評估其防護性能。

（1）降低機械電子電氣電磁脈沖的耦合能力

降低電子電氣系統對電磁脈沖的耦合能力與增加系統的電磁兼容性能是相通的。系統的電磁兼容性包括2個方面：①系統整體的電磁發射和敏感度性能；②系統內部各個設備和分系統之間的電磁發射和敏感度性能。降低系統對電磁脈沖的耦合能力實際上也是降低系統整體的敏感度。此外還可以通過隔離、屏蔽、接地等方式來增強電子電氣系統對電磁脈沖的防護能力。

（2）增加機械電子電氣設備內部電磁敏感環節的防護能力

電磁脈沖對電子電氣系統造成的干擾和損壞往往是通過對其內部電路的某個元器件造成干擾和損傷引起的，這個元器件就是系統對電磁脈沖的敏感環節。由于系統內部的各種元器件對電磁脈沖的敏感度不盡相同，在制定防護方案時對所有的元器件采取同樣的防護措施既不經濟也不現實，因此需要找出系統中對電磁脈沖最敏感的環節，然后采取措施加以重點防護。

（3）對重要的機械電子電氣部件進行冗余設計

為了保證關鍵裝備和系統在電磁脈沖武器打擊的情況下能夠正常工作，就要進行必要的冗余設計。對于某些難以進行有效電磁防護的裝備來說，應保證其機械系統的完整性，即使裝備的電子電氣系統被完全破壞了，其機械系統仍能維持裝備某些性能的正常發揮。

2.2 后勤保障通信方艙[3]

（1）提高通信方倉電磁屏蔽效能

方倉的設計不能僅考慮倉體的剛度強度等要求，還要充分考慮屏蔽效能指標。在材料的選擇上，應選用電導率、磁導率高的金屬川。所以：①通信車輛的門縫、結構縫隙等設計。應增加縫隙的深度，減少縫隙的長度，同時保證結構的電氣連續性；②通風孔設計，一般選用安裝通風波導窗來進行屏蔽，屏蔽的效果取決于波導窗與倉體的電連接特性和波導窗的本身屏蔽指標；③采光窗設計，在 0.15 MHz～10 GHz的頻率范圍內屏蔽指標在60 dB以上的方倉不應設采光窗。屏蔽指標低于50 dB的倉體可以設置采光窗，應采用專用鋁型材制作采光窗戶，以便與屏蔽絲網有良好的電氣連接性。

（2）提高通信方艙接地效率

在接地點的選擇上，應該注意以下3點：①通信車的接地點應該選在電阻率低的地方，以降低接地電阻值，比如河邊，潮濕的土壤周圍；②接地點應盡量和周圍的地網連接，這樣可有效地降低接地系統的接地電阻，同時也可以防止在不同地網間形成的電位差，產生對系統的干擾甚至損壞；③利用化學(在接地點土壤周圍添加降阻劑)或者物理(換土法)的方法降低土壤的電阻率，達到降低接地電阻的效果。

2.3 通信系統[4]

（1）無線通信系統

無線通信系統的防護重點部件是天線，主要措施包括：①采用人工干預方法進行有效防護，從天線上耦合的能量是致命的，在關電臺無線等通信設施防護中，一方面是盡量選擇跳頻擴頻通信方式，另一方面在系統設計中加入自閉系統，即在預知電磁脈沖彈來臨之前將系統迅速關閉，從而避免接收到強脈沖信號；②減少饋線引入的電磁脈沖傳導效應， 外部防護對天線來說主要是攔截和分流。一方面在饋線和信號線，應加裝電涌保護器(＜SPD)，達到攔截電磁脈沖的效果；另一方面對饋線要做到良好的接地，饋線在進天線處和與電臺連接處的金屬屏蔽層要分別接地。

（2）有線通信網絡

有線通信網絡的防護重點是關鍵通信裝備，如核心路由交換設備等。這些設備保護措施是建設屏蔽房，避免后端藕合方式對這些設備的損傷。核心路由交換設備以及需要防護的其他設備可全部放入屏蔽房內，并對可能出現藕合的電纜、縫、窗孔等環節采取適當的防護措施。另外，對與屏蔽房連接的供電部分，應加適當的輸人保護裝置。

有線通信網絡總體規劃中，需要考慮有線通信網絡的冗余設計。在通信網絡設計時可考慮多條通路同時實現通信，以便即使在某個節點受到電磁脈沖攻擊時仍能保障通信系統的暢通。

3 加強后勤裝備電磁脈沖防護的建議

1）研制和改進電磁脈沖模擬器設備，特別是大型電磁脈沖模擬設施。在電磁脈沖防護研究方面，美國一直走在世界的前列。美國研制和建造了多種電磁脈沖模擬器設備和設施，用于對裝備的電磁防護性能進行測試和研究。對于電磁脈沖的防護研究，中國起步晚，基礎比較薄弱，與美國等發達國家相比還有較大的差距。“工欲善其事，必先利其器”，現要借鑒國內外有關電磁脈沖防護的經驗，研制和改進電磁脈沖模擬器設備，特別是大型電磁脈沖模擬設施，引進先進的電磁測試分析儀器，為中國軍隊后勤裝備的現代化建設打下一個堅實的基礎。

2）加強專業人才隊伍的建設，提高電磁脈沖防護與攻擊能力。后勤裝備的電磁脈沖防護研究工作科技含量高，需要有一支高素質的人才隊伍。①建立科學完善的人才選拔和任用機制，把專業水平高的人才集中組織起來進行相應的技術研究和攻關工作，要使既有人才學有所用；②加強科研院所相應學科專業的建設，提高硬件設施的建設水平，為人才培養和研究工作提供一個良好的平臺；③拓寬人才的來源渠道，采取有效措施，積極吸納地方的高水平人才為國防和軍隊建設服務。

3）研究和更新后勤裝備電磁脈沖防護測試的有關技術標準。后勤裝備電磁脈沖防護研究的最終目的是提高裝備抗電磁脈沖打擊的能力，在未來的信息化戰場上發揮其應有的作用。隨著科技的發展和技術的進步，電磁脈沖武器的破壞效能會不斷提高，相應的，對后勤裝備電磁脈沖防護性能的要求也要不斷提高。一方面要緊密追蹤國內外電磁脈沖攻防技術發展的前沿，提高電磁脈沖防護研究的水平；另一方面就是開發研究相應的防護措施，制定科學合理的防護方案，貫穿到后勤裝備的研發過程中去，并不斷更新電磁脈沖防護測試的有關技術標準，提高后勤裝備電磁脈沖防護的整體水平。

4 結語

沒有電磁脈沖防護的裝備，無異于對敵人袒露胸膛。目前中國軍隊后勤裝備電子電氣系統的研發并沒有對電磁脈沖的防護問題做出特殊的要求，所以必須在今后的裝備研究及試驗中加強電磁脈沖防護技術研究，并把它貫穿到裝備的研制、生產、檢驗和驗收的過程中去。

參考文獻

[1] 劉學觀，蔡文鋒，郭輝萍,等.電磁脈沖彈及防護[J].通信技術，2003(09):112-114.

[2] 周壁華,高成,石立華，等. 人防工程電磁脈沖防護設計[M].北京:國防工業出版社, 2006.

[3] 白俊，徐筱麟.地域網通信車輛的電磁脈沖防護[J].現代軍事通信,2006, 14(01):32-34.

[4] 劉鋒,李躍波,潘征，等. 高功率微波對防護工程的影響及防護對策思考[J].防護工程，2011，33（01）：67-70.