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发信人: trigger (打虎上山), 信区: Green
标  题: 电磁脉冲武器
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Jul  8 08:55:30 2006), 转信


来源：《兵器知识》

    电磁脉冲（Electro-Magnetic Pulse，EMP）和高功率微波（High，Power Microwave HPM）武器攻击，是现代战争中的非致命性且有效的作战手段，它会令大气层内的电离层与磁气圈出现变化不仅可以瘫痪通信网络和电力传输设备系统，还可以毁损国防指挥，控制、通信、信息、情报、监视、侦察（Command，Control，Communication，Computer，Intelligence , Surveillance， Recon-naissance，C4ISR）系统。本文介绍电磁脉冲武器作战运用与发展现况，探讨电磁脉冲防护原理与相关的防护措施，先期掌握未来战争中的电磁脉冲攻击／防护的发展，做好整体规划以应对未来战争可能出现的电磁脉冲武器攻击。 

　　随着现代高科技的迅速发展和广泛应用，各种先进电子技术武器系统大量出现，覆盖了陆、海、空、天、电磁五维战场。而所有高技术武器的核心，都是精密先进的电子计算机、半导体集成电路与弱电流控制软件系统。从整体上着，武器系统的电子化程度越高，也就越脆弱，对于周围环境电磁场、电压、电流的变化，也越来越无法承受。因此，系统电磁环境的控制就变得重要，而电磁脉冲防护即是系统电磁环境控制的关键因素。 

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    电磁脉冲武器正是抓住这一弱点。在战略上运用核爆电磁脉冲时，能全面毁伤敌方电子设备；在战术上运用高功率微波武器时，能实施精确打击，有效瘫痪敌方通信及指挥中枢，对于现代化的信息指挥作战系统，能够产生致命性的打击。 

　　最早的电磁脉冲武器是发展核武器产生的附带产品，威力强大的电磁脉冲，可以造成大范围内的用电设备损坏。高能电磁脉冲武器是利用大功率的微波束能量，可破坏特定区域内的信息化装备，也称为高功率微波武器。高功率微波武器是一种新式非致命性武器，微波的波长极短，只要目标的缝隙稍大，微波脉冲就可以通过缝隙钻进去，破坏目标区内电子装备中的灵敏组件，使目标丧失作战效能，令敌方难以防护。因此，可以快速部署运用的非核电磁脉冲高功率微波武器，倍受欧美等技术先进国家的重视，并投入研发和防护工作。 

电磁脉冲武器的原理与运用 

　　电磁脉冲／高功率微波武器是将电磁频谱能量集中投射的一种武器系统，其特点就是能量集中，使投向目标物的能量密度（单位面积中的能量）很高，可由直接照射及藕合侵入的热能累积效应造成目标物损坏，并造成微波同频段的严重干扰。其优点是攻击速度为光速，从发射到击中目标所需要的时间极短，命中率高，无质量故障，不存在弹道等问题。 

　　核爆电磁脉冲　核弹爆炸时，除了产生辐射、热浪和震波外，还会产生射线撞击大气中的气体分子，使大量的自由电子释出行这些自由电子受到地球磁场的作用，会进一步产生瞬间超强电磁辐射、这个从核爆到电磁脉冲产生的效应，通常称为康普顿（Compton）效应。 

　　核爆因γ射线而有大量的电子流产生，由于呈辐射走向，流向并不集中，因此在地球磁场的作用下，大多地区会暴露在二个瞬间大电磁场内，用电设施将因电磁感应而受损。 

　　非核电磁脉冲弹（E-bomb）　由于高空核爆的电磁脉冲可以影响很大的地面范围，因此在实际作战运用上，也可能伤及进攻者的自身装备。因此，一些非核的、运用高能微波技术来产生、可以影响局部地面范围的电磁脉冲武器，也就在世界的先进国家进行研制，并且有部分产品已问世。据说2003年，美国首次使用电磁炸弹（E-Bomb）攻击伊拉克，巴格达的电视全面中断，数小时后才能恢复，而且信号仍然很微弱。由于美国国防部从不承认拥有这种武器，到目前为止，严格上来说电磁炸弹从未用于实战。这种炸弹主要包含高压电源供应器、炸药发电机（FCC）虚阴极管（Vircator）以及微波天线等。 

　　电磁炸弹的工作原理，可以简单的说明如下：首先运用电源供应器将电池能量充入同轴电容器内，以产生高压。再将这一高压瞬间与流量产生器内的螺旋状导线导通，并且在导通电流最大时的瞬间，起爆在螺旋状导线内的炸药，以压缩磁通量的方式提升螺旋状导线上的电流。接着将此电流导入虚阴极管，以谐振方式产生高频电波，最后由微波天线对着指定方向发射出电磁脉冲波。电磁炸弹的作战影响范围，约在数百米之间。所以说，HEMP是一种战略性电磁脉冲武器，电磁炸弹则是一种战术性电磁脉冲武器。 

　　高功率微波武器　高功率微波武器通常是由电源产生器、脉波变形系统、微波辐射源与指向性天线组合而成，其中的高功率微波辐射源为关键组件。 

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    美国在研发各种频率的高功率微波源以及可投射高功率微波天线方面具有重大进展。根据专家分析估计，实战性微波武器中所需的高功率微波源规格为：频率1GHz以上、功率大于1GW以上。美国军方已提出多项微波武器应用概念，包括信息通信战（Information Warfare，IW）、压制敌方防御（Suppression of　Enemy Air Defence，SEAD），以及自我防卫等。 

　　俄罗斯则于2001年10月在马来西亚Lankagwi国际海洋及航天展期间推出“Ranets-E”武器系统，这是世界第一套公开的微波（射频）武器系统。该系统可造成来袭战机与导弹的电子设备失效，又称为电子零件的“超级杀手”。这种微波武器系统杀伤距离为1～10千米，其规格为：峰值功率0.1～1GW，脉冲频率为10-100Hz。 

电磁脉冲武器的作战效能 


　　杀伤层级分类　不同频率与功率的电磁脉冲武器所造成的破坏程度不同，依据美军研究报告，这个破坏程度按照射目标的功率密度，大致可分为：干扰（deny）、降能（degrade）、损伤（damage）、损毁（destroy）四个层级。 

　　层级一：干扰，照射功率密度1μ～0. 01瓦／厘米2，暂时性造成敌方装备不能正常工作，干扰源消失后，系统恢复正常。 

　　层级二：降能，照射功率密度0.01～1瓦／厘米2，造成系统进入死锁或保护状态而关机，必须重新开机或进行维修。 

　　层级三：损伤，照射功率密度10～100瓦／厘米2，造成敌方的武器系统、或次系统中等程度的伤害，此效应产生的影响可能是永久性的，至于影响多大则视攻击的状况以及敌方判断、替换、修复系统的能力而定。 

　　层级四：损毁，照射功率密度1k～10k瓦／厘米2，可对敌方武器系统造成致命且永久性的破坏，敌方若要恢复系统功能则需全面替换整个系统、设备以及硬件。 

　　电子战运用及特点　电磁脉冲武器系统与电子战系统的关系是：两者皆使用频谱能量对抗敌方的电子装备，但微波武器是以巨大功率能量破坏目标的工作能力。电子战系统的工作特性为：电子战系统的功能局限于干扰，只有当电子战系统在操作时才可干扰敌方装备，当电子战系统关闭时敌方装备即恢复正常运作。电子战系统进行攻击时需预先知道敌方装备的重要参数，只有当电子战系统发射与敌方装备相同的频率与调制信号时，才能干扰敌方装备。只有敌方装备在工作时，我方的电子战系统才能有效干扰敌方装备。有多种方式可以反制电子战系统的干扰，例如重新设计内部信号控制方式或增加系统频宽等。 

　　电磁脉冲武器本质上并非干扰，而是对目标进行全面压制或破坏，因此，需对敌方设备造成降能或损伤程度以上的杀伤效果，才能发挥战斗功效。电磁脉冲武器攻击时不需要确定敌方装备的重要参数。电磁脉冲武器可通过破坏与摧毁敌方目标内的电子线路、组件、或次系统而造成持续或永久性的破坏。即使敌方的装备并未处于工作状态，电磁脉冲武器也可使其受到破坏。为了反制微波武器系统，敌方必须强化整个系统，而不是强化个别组件或线路。 

电磁脉冲的防护 

　　进行电磁脉冲防护研究的国家相当多，但相关技术、装备多被列为机密管制或限制出口。 

　　发展概况　欧美先进国家对电磁脉冲防护均大力研究，其中美军自1970年即致力于电磁脉冲防护的研究，并于1990年颁布其第一版的高空核爆电磁脉冲防护规范。目前美军已将电磁脉冲的防护纳入各个军事装备系统的作战需求，同时也推广到北约成员国，已取得较好的成果。 

　　一般电磁脉冲屏蔽防护是利用金属板做成屏蔽室，来防护室内电子及电力设施，屏蔽金属板可采用钢板、铜板或铝板等。 

　　部分欧美国家建造地下工事或将军舰及飞机隐藏于坑洞中，以对付未来战争可能造成的破坏，其它如混凝土墙及覆土也有部分屏蔽防护的效果。 

　　电磁脉冲防护手段　电磁脉冲防护手段按照其侵袭途径可分为设施结构防护与系统装备防护。 


　　设施结构防护是指军事建筑物、或机动车的辐射屏蔽工程，可采用“分层屏蔽”和良好的接地设计。设施内的系统装备可采用传导藕合防护与系统后援的方法。其中传导藕合防护的方法是加装箱压滤波器，且必须与屏蔽工程整合。 

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    考虑到电磁脉冲防护的有效性和成本，通常采取“因地制宜”与“分层防护”的原则。“因地制宜”就是结合设施所在的地理环境、自然环境，对电磁脉冲的屏蔽进行规划。“分层防护”是根据设施内装备的重要性、灵敏性和脆弱性，分区分层配置，以最低的成本达到全防护的目的。 

　　接地是将建筑物内的用电装备连接至大地，目的是建立一条低阻抗的路径。无论屏蔽、箱压等电磁脉冲防护手段，或自然界雷击防护，都要有良好的接地系统，以排出有害的电流。 

　　为使设施内的系统装备在电磁脉冲的侵袭下还能工作，通常在设施内的灵敏装备区，进行二次防护。建造电磁防护隔离室，内含金属屏蔽墙面、电磁脉冲防护隔离门窗、接头面板、箱压滤波模块、导波管等防护组件。 

　　考虑到需求、成本、风险以及时间等因素，电磁脉冲的防护可以分成几级进行。 

　　第一级：在建筑物基础的结构工程中，提供电磁脉冲良好的法拉第笼屏蔽（如钢筋或钢构的搭接需符合电性连续），以及接地系统，除防雷外也可强化电磁脉冲防护能力。 

　　第二级：在第一级基础上，视作战需求针对敏感地区建立电磁脉冲辐射屏蔽防护层，在门窗、通风孔、缆线出入口和其它孔洞等，加装各种防护套管／套件。这主要是针对孔洞泄漏予以强化。 

　　第三级：在第二级基础上，针对初级的天线、电力、信号、通信线等加装突波抑制器（或滤波器）进行传导藕合防护，以提升防护效能。 

　　第四级：在第三级基础上，针对敏感装备加装次级防护的箱压器、滤波器等保护组件。此级为最高等级，目的是保证敏感装备可完全抵挡电磁脉冲的侵袭。 

　　总之，建造电磁脉冲防护工程，首先由使用者依作战任务需要，提出电磁脉冲防护装备的数量与面积大小需求。其次，按电磁脉冲可能侵袭的途径，进行建筑物分析。例如：建筑物的地理环境、座落与布置、电磁脉冲辐射穿透的途径、各式管线、线缆的传导藕合途径等。然后，按电磁脉冲防护层级，就建筑物的结构、各项装备对 电磁脉冲耐受程度大小，设计出电磁脉冲防护目标值，规划出合理、经济且有效的防护方案或改善措施，最后进行防护工程的功能接收测试与后勤维护。 

　　电磁脉冲武器是未来战场新的威胁，而电磁脉冲防护是维持政府、军事指挥中心、国家金融、保险、电信、甚至精密电子制造等正常运作所必须的手段。因此，高度重视电磁脉冲武器的发展及防护，整体规划并落实电磁脉冲的防护，使电磁脉冲对上述系统的破坏降至最低程度。 



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千古江山，英雄无觅，孙仲谋处。舞榭歌台，风流总被，雨打风吹去。斜阳草树，寻常巷陌，人道寄奴曾住。想当年，金戈铁马，气吞万里如虎。
元嘉草草，封狼居胥，赢得仓皇北顾。四十三年，望中犹记，烽火扬州路。可堪回首、佛狸祠下，一片神鸦社鼓。凭谁问，廉颇老矣，尚能饭否？
                                                    --------永遇乐京口北固亭怀古


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