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電磁環境效應及其對軍事裝備的影響
摘 要 電磁環境效應對現代軍事戰爭的影響越來越大,電磁環境效應研究已成為目前的重點研究問題,本文對電磁環境及電磁環境效應、電磁環境對軍事裝備的影響進行初步探討,為開展電磁環境預防提供借鑒。
關鍵詞 電磁環境 ;電磁環境效應 ;軍事裝備
現代戰爭中,電子戰與精確制導武器、C4I系統并列為高技術戰爭的“三大支柱”,發揮著越來越重要的作用。從二戰末期的箔條誘餌,到貝卡谷地的電子干擾,最后到伊拉克戰爭中的電磁脈沖炸彈, 電子戰已經逐漸被大家所熟悉。
電子戰,只是軍事電磁環境研究中的一部分。周圍的民用或軍用設備,也可能制造出一種電磁干擾,讓軍用電臺、雷達無法正常使用,“謝菲爾德”號就命喪于此。還有大自然,球本身地球本身也是一個磁場,風雨雷電并不少見,它們也會干擾電臺、雷達,甚至讓一架先進的戰斗機燃燒殆盡,這些構成電磁環境的各種電磁干擾, 會在用頻裝備的工作頻段上形成壓制性或欺騙性干擾,影響用頻裝備正常工作,造成通信中斷、指揮癱瘓、雷達迷茫、制導失控等被動局面。因此,提高武器裝備抗電磁干擾能力,包括抗電子干擾能力, 才能取得戰爭勝利的主動權。目前,電磁環境效應已成為各軍事強國重點研究的問題之一。
1電磁環境和電磁環境效應
何謂電磁環境呢 ? 電磁環境(EME)就是存在于某場所的所有電磁現象的總和。美軍對電磁環境的解釋是電磁騷擾、電磁脈沖、 電磁輻射對人員、軍械和揮發性材料的危害,以及雷電和沉積靜電等自然現象的綜合。前蘇聯對電磁環境的定義是 :影響無線電裝置或其部件工作的電磁輻射環境,也指電子戰雙方使用各自電磁能構成的信號和信號密度總和。電磁環境主要取決于無線電裝置及其部件的數量、工作狀態、功率和輻射頻率。概而言之,構成空間電磁環境的主要因素是自然環境因素和人為環境因素。由于戰場電磁環境受參戰地域裝備的分布狀況、工作頻率、輻射功率(場強)、輻射方式、所處地理環境、氣象條件等多種因素的影響,所以戰場電磁環境是復雜的、隨機的,通常稱為復雜電磁環境。它由分布密集、 數量繁多、樣式復雜、動態隨機的多種電磁信號交疊而成,對裝備、燃油和人員等構成一定影響。美軍在其2000 年出版的《聯合電子戰條令》中指出 :軍事行動是在越來越復雜的電磁環境中實施的。
而電磁環境對裝備和易揮發材料及生物體等產生的作用效果就 是電磁環境效應。它包羅所有的電磁學科,如 :電磁兼容性與電磁騷擾,電磁易損性,電磁脈沖,電子防護,電磁輻射對人員、軍械 和揮發性材料的危害,以及閃電和沉積靜電等自然現象效應,簡稱 E3。眾多研究表明 :電磁環境效應會對軍隊、設備、系統和平臺作戰能力等產生嚴重影響。戰場上的電磁危害源及其特點。
構成戰場復雜電磁環境的危害源主要包括:靜電放電、沉積靜電、 雷電等自然危害源,核電磁脈沖、高功率微波等定向能武器產生的人為電磁輻射,以及用頻設備和戰場上敵對雙方設置的人為電磁干擾等。
2電磁環境對軍事裝備的影響
海灣戰爭、科索沃戰爭和伊拉克戰爭都已經證明,大量智能化武器和精確制導武器在戰爭中發揮了獨特的作用,而這些高技術武器系統作戰效能的發揮強烈地依賴于所處的電磁環境。因此有效地運用電磁頻譜,控制電磁環境效應,奪取并保持電磁優勢,是信息化戰爭中各方爭奪的制高點。另外,電磁環境效應將對聯合戰役的組織實施產生深刻影響。未來聯合戰役的組織實施過程中必須科學地管理電磁輻射的頻域、時域,根據各種武器裝備的電磁兼容情況,
合理地分配和使用頻譜資源,以充分發揮其威力和作用。
概括地講,電磁環境的作用就是電磁能量通過傳導耦合和輻射(場)耦合影響電子裝備、燃油和人員,包括熱效應、強電場效應、電磁干擾效應和磁效應等。
2.1電磁能量的熱效應
電磁能量與燃油、人員、電子裝備等發生相互作用,將電磁能量轉換為熱能而造成影響,尤其是快沿脈沖產生的熱效應一般是在納秒或微秒量級完成的,是一種絕熱過程。作為點火源、引爆源。 瞬時可引起易燃、易爆氣體或電火工品爆炸 :可使系統中的微電子器件、電磁敏感電路過熱,造成局部熱損傷,電路性能變壞或失效, 甚至導致庫存物資燃燒爆炸。如美國 F-15戰斗機在維修時,由于燃油系統接地不正確,人體未采取防靜電措施,靜電放電形成的電磁脈沖使飛機徹底燒毀。
2.2強電場效應
電磁能量以快沿脈沖形式作用到系統內部的電子元器件上產生 強電場,不僅造成電路失效,而且強電場效應造成載流子在器件表 面態或缺陷態的遷移,從而形成潛在性損傷,對許多微電子器件和 敏感電路的工作可靠性造成影響。
2.3電磁干擾效應
在復雜電磁環境條件下,軍事裝備的自擾和互擾主要是由電磁干擾效應造成的。電磁輻射能量作用于電子信息系統,可使信息化設備產生誤動作或功能失效,甚至使武器裝備中電爆裝置意外發火, 造成惡性事故。例如,1986 年英阿馬島戰爭中,英國驅逐艦“謝菲爾德”號上的衛星通信系統與警戒雷達系統不能兼容,在進行無線通信時必須關閉雷達。當該艦艦長同英國本土進行通信聯絡時,警戒雷達被下令關閉了。恰在這時,阿根廷戰機發射的“飛魚”導彈擊中了該艦,使其沉沒大海。
2.4磁效應
靜電放電、雷擊閃電等引起的電流脈沖以及高功率電磁脈沖場在金屬物體上感應的大電流可產生強磁場,由于對磁場的屏蔽更加困難,使電磁能量更容易耦合到系統內部,干擾電子設備的正常工作, 因此,對信息化軍事設備的設計和磁屏蔽材料的選擇都提出了更苛刻的要求。
3電磁環境研究的重要意義
科學技術的發展使微電子器件、電爆裝置和電磁輻射源大量應用于軍事裝備,導致軍事裝備的電磁敏感度大大提高。同時,未來信息化條件下的作戰,戰場預警、信息傳遞、指揮控制、武器制導和導航定位等用頻裝備部署密集,民用電磁輻射源眾多,敵對雙方電子對抗異常激烈,戰場電磁環境極為復雜。所以,未來戰爭是在陸、 海、空、天等有形戰場和電磁空間、認知領域等無形戰場展開的較量。 研究復雜電磁環境,掌握它的作用規律,采取相應的對策,奪取戰場的制電磁權,對掌握戰爭的主動權將具有十分重要的意義。
作者簡介
陶新(1982-),男,解放軍73667部隊駕駛教研室。