人防工程中電磁脈沖防護的技術措施

胡海寧

(國家(江蘇省)人防工程標準定額站，江蘇南京 210036)

0 引言

在現代高科技條件下的信息化戰爭中，以摧毀電子、電氣設備及指揮通信系統等為目標的核與非核電磁脈沖武器將被大量使用。因此，人防工程只具備防護核武器及常規武器爆炸所產生的沖擊能力是遠遠不夠的，如何保證人防工程中的電子、電氣設備及其系統能夠在高功率的電磁環境中安全運行就顯得非常重要。除了需提高電子、電氣設備自身的電磁防護性能，還必須解決人防工程整體的電磁脈沖防護能力。電磁脈沖防護目前已成為人防工程建設中不可缺少的一項重要內容。

1 電磁脈沖的產生及其特點

所謂電磁脈沖是一種短暫的瞬變電磁現象，具有陡峭的上升沿或下降沿，持續時間很短且頻帶較寬，通過合適的方式即可向外輻射電磁脈沖能量。電磁脈沖武器分核與非核電磁脈沖武器，其爆炸均產生場強及能量極大的電磁脈沖，故對暴露在電磁脈沖環境中的電子、電氣系統造成干擾甚至損傷。

核武器經特殊設計，使其在爆炸時更多的能量轉化為電磁脈沖，則稱作為核電磁脈沖武器。這種武器通常采用高空爆炸方式，其作用范圍寬且覆蓋面廣，但不適用于固定目標范圍內的使用。非核電磁脈沖武器也會產生與核電磁脈沖武器類似的作戰效能，但不是靠爆炸，而是利用磁通壓縮、高功率微波輻射等非核手段產生電磁脈沖效應，可以實現定向輻射。電磁脈沖武器能產生幅度高、頻譜寬的強電磁波，電磁波的能量作用在目標的金屬結構、電線電纜、天線、電子和電氣系統的電路和器件上，輕則干擾系統的正常運行，重則造成系統的癱瘓。

2 電磁脈沖能量進入人防工程內部的途徑

核電磁脈沖和其他高功率電磁能量可經各種耦合途徑進入人防工程內部，使敏感的電子、電氣設備及系統受到干擾和損傷。電磁脈沖能量的主要耦合渠道有，對工事自然防護層和鋼筋混凝土層的直接穿透、孔口耦合、工事外露天線的接收、電線電纜和金屬管道的耦合等。

雖然工事自然防護層和鋼筋混凝土層對電磁能量都有一定的衰減作用，但由于電磁脈沖武器所產生的電磁能量非常大，因此透入工程內部的電磁能量仍具有較強的破壞和干擾作用。電磁能量也可通過工事的門、通風井以及多種孔口進入工程內部。而電磁能量更易通過各種天線、電線電纜、金屬管道的耦合和傳導引入工程內部。在電磁脈沖的作用下，工事的外露天線以及進出工事的電力、通信線路、金屬水管、風管等金屬材料上會產生很強的感應電壓和感應電流，這些管線相當于巨大電磁能量的接收器與收集器，被收集起來的電磁能量沿金屬管線傳輸，最終引入工程內部，并作用在系統的各種電子、電氣設備上，輕則產生嚴重的電磁干擾，嚴重時將燒毀設備的電子器件。

3 電磁脈沖防護的具體技術措施

屏蔽和接地是電磁脈沖防護的重要手段和措施。以導電率較高的材料作為屏蔽體并做良好的接地，可將電場終止在屏蔽體表面并通過接地泄放屏蔽體表面上的感應電荷，從而阻止靜電場的耦合。因此，完整的屏蔽體和良好的接地措施是電磁脈沖防護的兩個必備條件。

電磁脈沖防護級別分為三級，根據工程內部設備對電磁脈沖的敏感程度，人防工程一般采用分區、分級的局部防護方案，該方案有利于充分利用各種等級防護設施的不同防護效能，從而大大降低工程的造價，但這需要將敏感度相當的設備、系統做相對的集中以便分區、分級。

3.1 電磁脈沖防護工程整體屏蔽措施

工程總體結構的防護措施為三級防護。對于直接穿透人防工程自然防護層和通過口部進入人防工程內部的電磁脈沖輻射能量，最有效的防護手段就是整體屏蔽。所謂整體屏蔽就是用導電或導磁材料制成能整體包圍人防工程的屏蔽體。將電磁能量限制在一定的空間范圍內，電磁場的能量從屏蔽體的一側傳到另一側將受到很大的削弱。

對于掘開式人防工程主要利用其結構層進行防護。工程主體一般為雙層鋼筋網的混凝土結構，人防防護墻構成了一個較為完整的六面體籠形結構。若對口部、孔洞及引入工程的金屬管線作相應的防護處理，圍護結構層能夠滿足電磁脈沖防護三級屏蔽的要求。具體措施為，整個工程的底板、頂板和四周側墻內外兩層的縱橫鋼筋必須通長焊接，所有鋼筋的端部與其搭接的水平或垂直棱筋也必須焊接，以構成一個個扁長的橫向和縱向封閉導電環路，即構成一個法拉第籠;整個工程的結構鋼筋網應形成一個完整的雙層六面體焊接結構，每一條鋼筋都形成了封閉的電氣環路，鋼筋網通過接地引上扁鋼與接地加強鋼板焊接，起到良好的接地及屏蔽效果;每根柱子的兩對角鋼筋分別需與外層搭接的鋼筋進行焊接;兩層鋼筋網之間的箍筋與鋼筋網之間不要焊接，只能綁扎，以形成兩層鋼筋屏蔽層，同時應避免與結構鋼筋網無電氣連接的鋼筋、鋼管或其他金屬導體貫穿結構鋼筋網;整個工程的結構鋼筋網的縱橫鋼筋交叉點，內、外側鋼筋網均每隔約1 m焊一個點，各焊點呈梅花狀交錯布置，形成一個封閉的六面體結構。

坑道式人防工程一般建于山區或丘陵地帶，采用暗挖法建造，其周圍覆蓋一定厚度的自然被覆層，對電磁脈沖有一定的消減作用，但其內部除工程口部外一般為素混凝土結構，若不采用必要的措施，無法滿足三級屏蔽防護的要求。對于坑道式人防工程整體做三級屏蔽有一定的困難，因此可以針對設備抗干擾的要求，采用大面積局部防護，其主要是充分發揮工事自然被覆防護層對電磁脈沖的衰減阻止作用，再施以必要的防護措施，也能在不大幅度增加造價的情況下實現三級屏蔽防護。具體防護措施為:1)將口部設置成穿廊式結構，這樣對進入口部的電磁脈沖起到衰減作用。實驗結果表明，與直通式口部相比，可將電磁脈沖場強衰減5倍左右。一般口部的巖土自然防護層比工程主體的自然防護層要薄一些，口部的鋼筋網結構也應像掘開式工程那樣進行焊接，可進一步衰減從口部進入的電磁脈沖能量。自然防護層對電磁脈沖的衰減量主要取決于防護層巖土介質的電參數和防護層厚度，因此工程主體盡量選在自然防護層較厚和較潮濕的地方;2)將打毛洞時做的噴錨支護鋼筋網和錨桿的鋼筋進行焊接，這不僅可以減小接地電阻值，還可以對電磁脈沖起到一定的屏蔽效能。另外，根據工程構造形式的實際，使用若干根通長鋼筋或鍍鋅扁鋼把各段的鋼筋混凝土結構中的鋼筋網連接起來，也能起到對電磁脈沖的衰減作用。

三級防護一般為整體防護或大面積局部防護，需要土建、通風空調、給排水、電氣及信息系統等專業配合進行，由現場工程施工人員協調施工，以提高工程的整體防護效果。

3.2 電磁脈沖防護工程局部屏蔽措施

對于人防工程中的重要電子設備與器材需采用局部屏蔽措施。一、二級電磁脈沖防護措施就是采用電磁屏蔽室的局部屏蔽方法，該措施防護區域較小，防護的技術措施復雜，一般由專業單位的技術人員施工，造價也相對較高。

一級屏蔽室，采用制式鍍鋅鋼板焊接，壁和頂采用2 mm厚鍍鋅鋼板、底板為3 mm厚鍍鋅鋼板，地面鋪設防靜電地板，房門采用屏蔽門。所有進出屏蔽室的強、弱電線路須經限幅及濾波處理，通風窗口則需采用截止波導窗。

二級屏蔽室，采用內貼鍍鋅鋼板鉚接，接縫處密焊，壁和頂采用0.75 mm厚鍍鋅鋼板，其余部位與一級屏蔽室相同。

上述屏蔽室的構造可使門洞和窗口處的屏蔽效能與整個屏蔽體一致，從而確保屏蔽室內的設備和器件能安全、可靠的工作。根據設備和器件的重要程度以及對電磁脈沖敏感程度的不同相應選用一級或二級屏蔽室。

3.3 電磁脈沖防護的接地措施

接地是電磁脈沖防護的重要措施，屏蔽需要接地，限幅、濾波需引電流入地更需接地。屏蔽室屏蔽效果如何，一個重要因素就是取決于接地系統。人防工程一般都采用聯合接地，而電磁脈沖防護需要盡可能小的沖擊接地電阻。因此，人防工程大多采用一個共用的水平放射狀人工接地系統，接地體一般埋設在水庫基礎下、建筑排水溝下、大跨度機房或庫房的地坪下等處，接地體采用輻射狀水平接地體和垂直接地體綜合接地裝置，并采取挖換土槽、回填田園土以及灌長效降阻劑等方法降低接地電阻，綜合接地電阻值要求不大于1Ω。

4 結語

電磁脈沖防護是人防工程建設和改造的一項重要內容，充分利用工程的自然防護層和被覆層來提高工程的屏蔽效能具有重要的實際意義。人防工程電磁脈沖防護施工時，需要土建結構、通風空調、給排水、電氣及信息系統等專業結合進行，這不僅節省造價，而且能滿足工程整體的防護效果。要提高工程整體的電磁脈沖防護能力，人防工程的選址也很重要，盡量選在具有一定厚度的防護層和潮濕的巖土介質中。通過工程總體結構的三級防護措施，并加以可靠的接地，從而增強人防工程整體防護能力和綜合防護能力。隨著電磁脈沖武器在現代高科技信息化條件下戰爭中的大規模使用，以及高精度電子、電器設備在人防工程中的不斷應用，電磁脈沖防護技術將得到越來越廣泛的關注。

［1］ 周璧華.人防工程電磁脈沖防護設計［M］.北京:國防工業出版社，2006:59-80.

［2］ 楊延軍.人民防空工程概論［M］.北京:中國計劃出版社，2011:62-74.