面對電磁脈衝武器,該如何解決防護問題?

近年來,一些新的技術應用於電磁脈衝防護中,隨著科學技術的發展,各種裝備的日益現代化,起到了良好的電磁脈衝防護效果。


電子信息系統的研究朝著綜合化、一體化的方向不斷發展,武器裝備的性能得到極大提升。電子信息系統在不斷智能化、小型化和集成化的同時,也增加了其對電磁干擾的敏感性和易損性。


例如等離子體成為電磁脈衝防護的一種新型材料。當電磁脈衝與等離子體相互作用時,等離子體具有與一般導體或介質完全不同的特性。在一定條件下,等離子體能夠反射高功率微波,使微波能量反射出去;而在一定條件下,等離子體又能吸收電磁脈衝,使透射進電子設備的微波功率低於干擾或毀傷閾值;當高功率微波的入射角度變化時,等離子體可以改變電磁脈衝的傳播方向,避免電子設備受到損失。


電磁脈衝根據其產生機理可以劃分為非核電磁脈衝(EMP)和核電磁脈衝(HEMP)兩類[6]。非核電磁脈衝主要有高功率微波(HPM)和超寬帶電磁輻射(UWB)。非核電磁脈衝是由電磁脈衝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衝,幅度取決於微波功率產生器功率的大小,其頻率覆蓋分米波到厘米波。核電磁脈衝是由高空30〜500km區域發生核爆炸產生Y射線激發電離大氣層而產生的電磁脈衝。核電磁脈衝覆蓋頻譜很寬,主要在10kHz〜1MHz。


另外,在高技術條件下,空間的電磁環境日益複雜,除雷電、靜電等自然危害源之外,還有通信、雷達、電子戰裝備和定向能電磁脈衝武器、電磁脈衝炸彈等人為電磁危害源。這些複雜多變的電磁環境,尤其是高功率微波等快上升沿脈衝電流形成的電磁脈衝場,對現代軍事行動中越來越依賴於電子設備的信息化武器裝備構成了巨大烕肋、。因此,如何在不影響電子信息系統正常工作的前提下,有效防護強電磁脈衝對電子信息系統的毀傷,是一個亟需解決的問題。


電磁脈衝特別是大功率微波電磁脈衝,主要是通過電磁脈衝能量輻射的方式對敵方電子系統進行攻擊,同時侵入並破壞系統中電子元器件、集成電路、電路板等,達到破壞整個系統的目的。電磁脈衝具有獨特的傳播機制和穿透能力,比如通過通信裝備的天線進入,使接收裝備器件損壞無法工作;另外電磁脈衝能夠通過縫、孔、窗到達腔體內,並產生駐波,造成部件損壞;此外電磁脈衝還能通過處理不徹底的電纜以及設備連接處會產生感應電流,這些電流經過線路到達器件,會造成器件的損壞。


電磁脈衝防護方法是良好的接地、屏蔽和濾波。接地就是將設備的金屬外殼、鐵管外皮、高頻電子設備信號等都接到相同的接地裝置上。籠統的講,就是將電子設備通過適當的方法和途徑與大地連接。通過接地處理可以有效抑制電磁波對電子設備造成的影響,避免電荷積累過多導致放電而造成的干擾和損壞,在一定程度上降低電磁脈衝對電子設備的損傷。


屏蔽是利用屏蔽體阻擋或減少電磁脈衝能量的傳輸,實現電磁脈衝防護的常用手段。採用屏蔽措施,可以將敏感電子設備及系統在空間上與電磁脈衝輻射環境相隔離,從而防止外來電磁脈衝輻射進入電子設備或系統。應對電子設備的所有電纜及進出孔,都要用電磁波吸收材料加以堵塞,並對進出電纜、導線採用旁路電容、濾波等措施。對於重要的系統設備,還可以採用電磁屏蔽性能良好的方艙,簡單易行,而且成本低,防護效果也好。


濾波是實施電磁脈衝防護的一種重要措施。濾波可以將信號中某一指定頻率濾除,從而抑制和防止電磁脈衝干擾進入電子設備或系統。對於電磁脈衝武器,其輻射的能量很大,為了防止電磁脈衝輻射的干擾信號進入電子設備或系統內部,必須在設備或系統內的電源入口處加入各種濾波裝置。濾波裝置可以由無源或者有源器件組成,也可以由鐵氧體一類的有損耗材料組成。


此外,智能電磁防護材料是新近發展起來的一類具有感知功能、信息處理功能、自我指令並對信號作出最佳響應功能的材料系統或結構。智能材料的問世,標誌著第五代新材料的誕生且受到各國的高度重視。這種根據環境變化調節自身結構和性能,並對環境作出最佳響應的概念,為電磁防護材料和結構的設計提供了一個嶄新的思路。


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