战场电磁环境效应对信息化战争的影响

战场电磁环境效应对信息化战争的影响 孙国至 ,刘尚合 ,陈京平 ,贺其元 (军械工程学院 ,河北 石家庄 050003) 摘 要 :信息化武器装备中的电子设备所占比例不断增加以及未来战场上电磁环境的不断恶化是一 个不争事实 ,这也是信息化战场上的一对突出矛盾。战场电磁环境将通过对电子设备以及武器装备所发 生的物理作用 ,进而对未来信息化战争的全局或联合战役的实施产生一系列影响。电磁兼容性和电磁防 护能力是信息化武器装备在电磁环境下的生存能力和作战能力的基本要求 ,必须在立法、科研和质量等方 面解决好相关问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 关键词 :电磁环境 ;电磁环境效应 ;信息化战争 中图分类号 : E917 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 8211 (2006) 03 - 0043 - 05 信息化战争改变了传统的战争样式 ,极大地拓展了以往的战场空间 ,使得现代战争成为“陆、海、空、 天、电磁 ”五维一体的联合作战 ,信息优势成为战争能否取得胜利的先决条件。以电子技术和信息技术为 基础而发展起来的信息化武器装备 ,其战场生存能力、作战和保障功能能否得到保证对于信息化条件下的 作战行动影响巨大。在未来信息化条件下作战中 ,战场电磁环境将对电子设备构成严重影响。由于现代 军用辐射体 (如雷达、通信、导航等 )的辐射功率越来越大 ,频谱逐渐拓宽 ,装备量逐步增加 ,使战场的电磁 环境日趋复杂 ,而电子战系统的广泛应用和电磁脉冲武器的出现 ,加上雷电、静电等自然电磁源 ,使有限的 战场空间的电磁环境变得更加恶劣。复杂多变的电磁环境 ,不仅会危及电子装备、电爆装置和人员的安 全 ,而且将直接影响到信息化武器系统战术技术性能的发挥 ,严重地影响到部队的战场生存能力和战斗 力。 1　信息化武器装备与电磁环境 信息化武器装备 ,指信息技术含量高、信息起主导作用的作战武器和保障装备 ,其中主要包括军队的 C4 ISR系统、信息化作战平台、智能化弹药、智能机器人、数字化单兵系统等。电子技术的运用与电子设备 (系统 )的工作离不开特定的电磁环境 ,而战场复杂的电磁环境将通过对电子设备 (系统 )的作用 ,进而对 于信息化的武器装备产生影响 ,使其战术技术性能受到制约或破坏。 战场电磁环境既有自然干扰源 ,又有强烈的人为干扰源。战场的电磁环境效应中起主要作用的是各 种人为的电磁干扰源。现代战场的电磁环境构成如图 1所示。 电磁环境对电子设备 (系统 )的影响作用即电磁环境效应。战场电磁环境效应会引起武器系统电子、 电气元件的失效或损伤以及电爆装置等的误动作等后果 ,严重时会大大制约武器系统性能的发挥。因此 , 在信息化战场上 ,电子设备 (系统 )能否正常工作 ,成为战场情报侦察、作战目标探测和识别、战场监视和 预警、武器系统的控制、多军兵种协同作战的通信联络和指挥等能否顺畅运行的重要保证。 收稿日期 : 2006 - 04 - 28;修回日期 : 2006 - 06 - 05 作者简介 :孙国至 (1962 - ) ,男 ,博士研究生 ,高级工程师 ,主要研究方向为电磁防护理论与技术. 2006年 9月 军事运筹与系统工程 Sep. 2006 第 20卷第 3期 M ilitary Operations Research and System s Engineering Vol. 20 No. 3 现代战场电磁环境 自然干扰 静电及其电磁脉冲 雷电及其电磁脉冲 人为干扰 无意干扰源 系统内电磁辐射及传导 系统外电磁辐射及传导 有意干扰源 非 NEMP DEW HPM MPM UWB 电磁导弹 EMP弹 NEMP 电子对抗与反对抗 图 1　信息化战场电磁环境构成 2 各种电磁干扰源对电子设备及武器装备的影响 2. 1 各种电磁干扰源的特点及效应 2. 1. 1 静电与雷电 静电放电有时是高电压、强电场和瞬时大电流的过程 ,在此过程中会产生上升时间极快、持续时间极 短的初始大电流脉冲 ,并伴随强烈的电磁辐射 ,其辐射频带很宽 (0～3GHz) ,往往会引起电子系统中敏感 部件的损伤或产生状态翻转 ,使电发火装置中的电火工品误爆 ,造成事故 [ 1 ]。雷电电磁脉冲是伴随雷电 放电过程的电磁辐射和电流瞬变。从广义上说 ,雷电也可以看作是大规模静电放电 ,其放电电流持续时间 长 ,产生的电磁脉冲场强大、频谱较窄、频率较低 (1K～10MHz)。雷电电磁脉冲可以以将脉冲能量耦合到 武器装备上而使其不能正常工作。 2. 1. 2 无意干扰源 战场电磁环境中的无意干扰源包括系统内部和外部的电磁辐射干扰 ,其实质是电磁兼容问题。当不 同的电气设备在同一空间中同时工作时 ,总会在它周围产生一定强度的电磁场 ,这些电磁场通过一定途径 (辐射、传导 )把能量耦合给其他的设备 ,使其他设备不能正常工作。同时这些设备也会从其他的电子设 备产生的电磁场中吸收能量 ,使自己不能正常工作。这种相互影响在小范围内存在于设备与设备、部件与 部件、元件与元件之间 ,甚至存在于集成电路内部 ;在大的范围内则存在于系统与系统之间、小系统与大系 统之间 ,如舰艇与舰艇之间、防空雷达与通信雷达之间、军用雷达与民用雷达之间的相互干扰等。 2. 1. 3 有意干扰源 传统电子对抗是有意干扰的一种形式 ,它利用专门的电子设备或装置发射电磁干扰信号 ,能干扰、破 坏敌方电子系统的正常工作 ,其目标是敌方的雷达、无线电通信、无线电导航、无线电遥测、敌我识别、武器 制导等设备和系统 ,包括各种光电设备 ,可造成敌方通信中断、指挥瘫痪、雷达迷盲、武器失控或命中精度 降低。电磁干扰还能欺骗敌人 ,隐蔽己方行动企图。除此之外 ,有意干扰源主要包括核电磁脉冲 (NEMP) 与非核电磁脉冲 (非 NEMP)。 NEMP是核爆炸产生的强电磁辐射 ,它的电磁脉冲强度大、覆盖区域广。传统的百万吨当量的核武器 在高空爆炸时 ,其总能量中约万分之三是以电磁脉冲的形式辐射出去的 ,电磁脉冲能量约为 1 ×1011 J级 , 其作用范围可以覆盖相当于整个欧洲的面积。 非 NEMP是一种由电磁脉冲武器产生的电磁场强度非常高、波形前沿上升快、持续时间短、频谱宽、 能量极高的电磁波。非 NEMP武器可分为定向辐射的非 NEMP武器 (简称定向能武器 DEW )和非定向辐 射的 NEMP武器 (又称 EMP炸弹 )。DEW武器通过天线汇聚成方向性很强的电磁能量束 ,可直接杀伤、破 44 《军事运筹与系统工程 》　2006年第 3期 坏目标或使目标丧失作战效能 ,包括高功率微波 (HPM )、超宽带 (UWB)以及电磁导弹等。 2. 2 电磁干扰对电子设备的作用机理 电磁干扰源产生的电磁干扰依据一定的耦合 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 到达敏感设备 ,从而对敏感设备的工作产生影响。 无论是复杂系统还是简单装置 ,理论和实验的研究都表明 ,电磁干扰作用于敏感设备必须具备三个条件 : 干扰源、能量传输途径、敏感设备 [ 3 ]。图 2为电磁干扰的示意图。 传导耦合必须在电磁源和敏感设备之间有完整的电路连接 ,电磁信号沿着连接电路传递到敏感设备 , 发生作用。辐射耦合是通过空间以电磁波的形式向周围空间辐射能量 ,以电磁场的形式将能量从一个电 路传输到另一个电路 ,小至系统内可想像的微小距离 ,大到系统间以致星际间的距离。 高强度的电磁辐射对于电子、电气设备 (系统 )的损伤效应主要有 : ①高压击穿。电磁能被设备接受 后可以转化为大电流 ,在高电阻处也可能转化为高电压。这样可引起接点、部件或回路间的电击穿 ,引起 器件的损坏或瞬时失效。②器件烧毁。包括半导体器件的结烧蚀、金属连线熔断等 ,将造成永久性损伤。 未加防护的计算机数字电路和器件能受到干扰、击穿和烧毁。③微波加温。微波可使金属、含水介质升 温 ,导致器 (部 )件不能正常工作。④电涌冲击。微波脉冲即使因金属屏蔽不能直接辐射到电子系统 ,但 在金属屏蔽壳体上能感生脉冲大电流 ,如浪涌一样在壳体上流动 ,缝隙、孔洞、外露引线等将此电涌电流引 进一小部分至壳体内的系统 ,就足以使敏感器件损坏。此外 ,非完整屏蔽体如电缆编制屏蔽层的网眼对微 波也不起屏蔽作用。⑤瞬时干扰。当进入系统的功率较低 ,不足以损坏系统时 ,能感应瞬时电流及引起器 件的瞬时失效或者产生干扰 ,致使系统不能正常工作。 3　电磁环境效应对信息化战争的影响 在现代化战场上 ,从侦察、监视到预警 ,从通信到指挥控制 ,从信息的获取、传输、处理到作战决策 ,从 狙击步枪的瞄准到精确制导武器 ,从 C4 ISR系统到电子战装备 ,处处体现了电子设备 (系统 )与电磁环境 的相互作用。现代战争的任何军事行动都处于一定的电磁环境中 ,“陆、海、空、天、电磁 ”五维一体的联合 作战必然将电磁环境效应的利用与反利用、控制与反控制摆上重要位置。电磁环境效应对信息化战争的 影响主要体现在以下几个方面 : 3. 1 电磁环境效应使电子战的能力得到提升 一是电子战的作战功能和范围增加了。传统电子战利用电磁能、定向能、声能、反辐射摧毁、火力打 击、网络攻击等手段 ,破坏敌方电子信息及信息系统 ,同时保护己方电子信息及信息系统 ,夺取制电磁权。 未来的电子战一方面将不断完善传统的战术 ,提高其作战效能 ,并且还将利用卫星、巡航导弹、无人机、飞 机等作为运载工具携带电磁脉冲武器进行攻击 ,或者利用固定、活动的武器平台以电磁脉冲武器进行防 卫 ,其攻击的目标不仅限于敌方的 C4 ISR系统 ,还能对敌方的军事、经济、政治目标 ,如机场、港口、基地、大 型武器平台、国民经济重要设施和基地、首都和政府机关以及大面积的电子设备实施打击。 二是电子战将作为独立的战役阶段 [ 4 ]。从未来联合战役的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 实施来看 ,夺取制信息权与夺取制空 权、制海权等目标与夺取制电磁权紧密联系 ,并形成既相互独立又相互联系的战役目标体系。传统电子战 54战场电磁环境效应对信息化战争的影响 手段与具备“软 ”“硬 ”杀伤能力的电磁脉冲武器的有效结合能够使敌方的作战指挥系统、武器系统和保障 系统等陷于瘫痪 ,从而达成阶段性的战役目的 ,或者直接达成战役目的 ,从而使之成为战役过程中的一个 独立阶段。 三是催生“电磁瘫痪战 ”战法。电磁脉冲武器的出现不仅提升了电子战的能力 ,而且由于其对于电子 设备的大规模杀伤破坏威力将推动未来信息化作战的战术和战法创新。“电磁瘫痪战 ”就是依靠电磁环 境效应对信息化武器装备的干扰和破坏作用 ,对不同作战任务 (战略、战役或战术 )中 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的敌方军事、政 治、经济等目标的电磁对抗作战 ,不以大规模的人员杀伤为目的 ,而是通过大规模瘫痪敌方电子设施和设 备 ,使敌人的进攻能力和防护能力受到严重削弱 ,达到“不战而屈人之兵 ”的目的。 3. 2 电磁环境效应对指挥自动化系统的影响 在以美国为首的西方联军对伊拉克、南联盟和阿富汗作战中 ,往往是通过传统的电子战手段、空袭、远 程精确打击和火力摧毁等手段破坏对手指挥控制系统的重要节点 ,而使其指挥控制系统瘫痪或削弱。而 未来信息化作战中对指挥自动化系统的攻击必将更多地利用电磁环境效应。 以 C4 ISR系统为代表的指挥自动化系统中涉及的计算机、网络、电台、供电设备、各类传感器、侦察、预 警、通信、导航用卫星、有人和无人驾驶飞行器、水上和水下舰艇 ,等等 ,无不以电子设备为基础 ,对其中某 些部位和环节进行的电磁破坏必将对整个系统造成影响。电磁环境效应能迫使对手的电子传感器“致 盲 ”,使之看不清战场的真实情况 ,使军事指挥员无法做出正确的判断和决策 ;使对手的通信手段“致聋 ”, 上级与下级之间以及横向失去联系 ,使之得不到真实的情报 ,指挥员无法指挥和控制部队行动 ,从而大大 地削弱敌人的指挥自动化能力。拥有制电磁优势的一方能充分利用电磁环境效应破坏或削弱敌方的指挥 系统 ,并争取有效地保护好自己的指挥自动化系统 ,构建起“陆、海、空、天、电磁 ”一体的网络体系 ,共享战 场资源信息 ,协调部队的行动 ,使自己处于主动和有利的地位。 3. 3 电磁环境效应对联合战役组织实施带来的影响 电磁环境效应对武器装备的影响使得战役指挥员和指挥机构在决策和计划作战行动时要树立电磁空 间管理的观念。有意和无意的电磁辐射源对于敌我双方的电子设备都具有同样的物理作用 ,特别是大功 率辐射源的工作往往给其它作战装备带来干扰和影响 ,因此电磁环境的管理和控制具有重要意义。在未 来联合战役的组织实施过程中必须将电磁频谱的频域、时域进行科学的管理 ,兼顾各种武器装备的电磁兼 容能力 ,以充分发挥其威力和作用。为使武器装备在战场电磁环境中发挥最大的效能 ,联合战役的计划与 组织应该本着作战空间与电磁空间相符合、联合作战行动与电磁频域分配相符合、作战任务与武器装备的 电磁兼容性相符合、作战时节和节奏与电磁环境的变化相符合的原则进行谋划。 3. 4 电磁环境效应对精确打击的影响 精确制导武器以其极高的命中率和作战效能成为信息化作战的主战兵器 ,未来作战各方必然把对付 精确制导武器列入重要的对抗内容。由于精确制导武器的关键在于其电子设备的可靠工作 ,因而干扰、破 坏电子设备的工作条件或直接损坏电子设备 (或其敏感部件 )就能达到有效对付精确制导武器的目的。 依靠电磁环境效应能够使精确制导武器的空间定位、数字通信、制导等系统失灵或失误 ,使其命中精度受 影响。伊拉克战争中 ,伊拉克军队曾依靠从俄罗斯进口的卫星定位干扰机发出的电磁脉冲信号 ,对美军发 射的巡航导弹的定位系统实施干扰 ,使其命中率大打折扣。2000年 5月 ,美军在参联会《2020年联合构 想 》中明确提出了精确打击和反精确打击的作战思想 ,强调了电子战在对付精确制导武器中具有重要地 位。 3. 5 电磁环境效应对武器装备的要求 要确保在复杂电磁环境下的生存能力 ,对武器装备的质量提出了要求。 一是要求武器装备具备良好的电磁兼容性。1986年英阿马岛战役中 ,英国驱逐舰“谢菲尔德号 ”上的 卫星通信系统与警戒雷达系统不能兼容 ,在进行无线通信时必须关闭防空雷达。当该舰舰长同英国本土 64 《军事运筹与系统工程 》　2006年第 3期 进行通信联络时 ,警戒雷达被下令关闭了 ,恰在这时 ,阿根廷战机发射的“飞鱼 ”导弹击中了该舰 ,使其沉 没大海。这一著名战例是对于武器装备电磁兼容重要性的最好注解。未来信息化战场上电磁环境复杂多 变 ,联合作战涉及诸军兵种各种类型的电子装备 ,如果电磁兼容问题解决不好 ,各个系统之间和各种装备 之间的相互影响和干扰将会使自己陷于“电磁陷阱 ”之中 ,不仅不能发挥武器装备的作用 ,而且还能削弱 自身的战场生存能力。 二是要求武器装备具备一定的电磁防护能力。电磁环境效应对于电子设备的干扰、扰乱、损伤 (降 级 )和损坏作用是否奏效 ,取决于武器装备电磁防护能力的强弱。因此 ,武器装备在硬件上要求电子元器 件性能好、线路布局合理、采用防护加固设计、屏蔽措施有效 ,在软件上要求电子设备具备一定的电磁环境 识别和自动保护功能。 电磁兼容能力和电磁防护能力是评价武器装备在复杂电磁环境中生存能力的重要指标 [ 5 ] ,首先要在 新装备的研制、设计和生产定型阶段提出要求 ,搞好顶层设计 ,防止其先天不足 ;其次是对于现有装备进行 相关的技术处理 ,进行线路改造和屏蔽加固等。 3. 6 电磁环境效应对战争全局的影响 克劳塞维茨曾经说过“战争是迫使敌人服从我们意志的一种暴力行为 ”。未来的信息化战争是作战 各方系统与系统、体系与体系之间的整体实力对抗 ,随着技术的发展进步 ,对抗将在政治、军事、经济、外交 等各个领域展开。电磁环境效应对于电子设备的作用使得它在未来战争中具有重要的地位和影响。 由于传统电子战技术的不断完善以及电磁脉冲武器进入作战 ,未来战场的电磁环境将使战争场面为 之一新。首先 ,由于电磁环境效应的作用和影响将使拥有制电磁优势的一方拥有充分选择进攻的能力 ,而 处于劣势一方的进攻能力将被压制甚至于失去防护能力 ;远程打击能力与电磁脉冲武器的结合能对敌人 的后方重要目标实施大规模的非人员杀伤性瘫痪 ,政府机构的指挥控制和管理能力被削弱 ,重要的国民经 济基础设施和国防工业 ,如能源、交通运输、金融系统、工业基地等将受到破坏 ,居民的基本生活保障体系 , 如水、电供应等将停止运转 ,社会可能出现动荡 ;电磁环境效应将造成对手战争潜力的削弱 ,作战官兵和后 方居民士气的动摇。从海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争来看 ,信息化战争不再以杀伤人 员多少定胜负 ,而以达成特定的国家和集团利益为目标。电磁环境效应将加速达成战争目的。 4　结束语 电磁环境效应对于电子设备 (系统 )的作用不仅仅表现在武器装备上 ,而且表现在各种与信息化战争 相关联的方方面面 ,它作为一种可以利用的作战手段正在战争舞台上大显身手。为利用好电磁环境效应 为战争服务 ,同时处理好复杂电磁环境下的各种技术问题 ,我们应该在以下几个方面做好工作 :一是加紧 电磁环境相关法规 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 的制定和完善 ,将军品和民品统统纳入标准体系 ;二是搞好顶层设计 ,在产品和装 备的研制、设计、生产、使用、维修全寿命中重视电磁环境效应 ,确保质量可靠 ;三是组织力量科研攻关 ,解 决好电磁兼容和电磁防护等技术难题。 参考文献 1　刘尚合 ,武占成. 静电放电及危害防护 [M ]. 北京 :北京邮电大学出版社 , 2004. 3 - 4. 2　沈国舫. 无所不在的电磁环境效应 (中国环境问题院士谈 ) [M ]. 北京 :中国纺织出版社 , 2001. 473 - 485. 3　郭银景 ,吕文红 ,唐富华 ,等. 电磁兼容原理及应用教程 [M ]. 北京 :清华大学出版社 , 2004. 75 - 76. 4　陈克林. 信息化战场上的电子战研究 [M ]. 北京 :国防大学出版社 , 2003. 154. 5　孙国至. 加强战区装备应急保障机构建设的思考 [ J ]. 通用装备保障 , 2006, (2) : 16 - 17. 74战场电磁环境效应对信息化战争的影响