冒建軍

【摘 要】電發(fā)火彈藥是電子技術(shù)與彈藥相結(jié)合的產(chǎn)物，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中廣泛應(yīng)用。由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)場復(fù)雜的電磁環(huán)境使得電發(fā)火彈藥使用的安全性與性能的可靠性受到極大威脅。為此，本文首先就電磁環(huán)境對電發(fā)火彈藥安全性的影響及危害模式進行了分析，研究了目前常用電磁防護加固技術(shù)及其存在的問題，提出采用電磁屏蔽技術(shù)來對電發(fā)火彈藥進行電磁防護是一種最直接最有效的方法。

【關(guān)鍵詞】新型彈藥；電火工品；電磁防護；電磁屏蔽

中圖分類號： TJ410 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0144-002

Analysis of New Type Ammunition Electromagnetic Protection Technology

MAO Jian-jun

（Fujian Ordnance Equipment Co.，Ltd.，Yongan 350003，China）

【Abstract】Electric fire ammunition is a combination of electronic technology and ammunition.It is widely used in modern warfare.Due to the complex electromagnetic environment of the battlefield in modern warfare，the safety and performance reliability of the use of electric firearm ammunition is greatly threatened.Therefore，this paper first analyzes the influence of electromagnetic environment on the safety of electric firearm ammunition and the hazard model，studies the current electromagnetic protection reinforcement technology and its existing problems，and proposes the use of electromagnetic shielding technology to electromagnetically protect electric ammunition.It is the most direct and effective method.

【Key words】New type of ammunition；Electric pyrotechnics；Electromagnetic protection；Electromagnetic shielding

1 目前電發(fā)火彈藥抗電磁環(huán)境危害存在的問題

電發(fā)火彈藥的電點火系統(tǒng)通常由電火工品（EED）和相關(guān)發(fā)火線路構(gòu)成。EED作為電發(fā)火彈藥的終端負(fù)載，同時也是電發(fā)火彈藥中最敏感、最危險的部分，最容易受到電磁能量的危害。電發(fā)火彈藥儲運、勤務(wù)處理及戰(zhàn)場使用過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有意外發(fā)火或瞎火現(xiàn)象，經(jīng)研究分析，電發(fā)火彈藥意外發(fā)火、瞎火的原因主要是EED受到電磁干擾所致。

目前，所制定的有關(guān)電磁環(huán)境的國軍標(biāo)，都是針對整個武器系統(tǒng)而言，還沒有確定的標(biāo)準(zhǔn)來明確定義電發(fā)火彈藥所處的電磁環(huán)境。電發(fā)火彈藥相對于整個武器系統(tǒng)而言，只是其中一個分系統(tǒng)。它所受到的電磁危害，與武器系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境，以及與之相連接的其它分系統(tǒng)相關(guān)。當(dāng)前電發(fā)火彈藥抗電磁危害加固技術(shù)還存在許多問題，主要體現(xiàn)在：電磁能量進入電發(fā)火彈藥，引起電磁危害的情況十分復(fù)雜，使得理論研究、機理分析具有一定的難度；電磁試驗環(huán)境與實際存在電磁環(huán)境有一定的差別，在實際電磁環(huán)境中，可能有各種不同形式的電磁干擾源（如雷達(dá)脈沖波、連續(xù)波等）同時作用到電發(fā)火彈藥上，而在電磁試驗環(huán)境中，每次試驗只是施加單一的一種電磁干擾源，現(xiàn)有電磁試驗環(huán)境中，這是無法真實模擬的；相應(yīng)的電子器件參數(shù)難以達(dá)到，在武器系統(tǒng)中，要求電子元器件不僅能耐高溫，且能耐高壓以及高過載，同時，對電發(fā)火彈藥來說，其中電火工品的小型化、精密化是發(fā)展的必然趨勢，這對電子元器件就提出了更高的要求，從目前國內(nèi)來看，相應(yīng)的電子器件參數(shù)難以滿足電發(fā)火彈藥對電子器件的高要求。因此，要設(shè)計出既滿足電發(fā)火彈藥戰(zhàn)技性能要求又能有效防護電磁危害的電發(fā)火系統(tǒng)存在很大難度。

濾波、優(yōu)化電路及線路設(shè)計、保護電路等加固技術(shù)一般多運用于產(chǎn)品的設(shè)計階段，如果采用這些方法對現(xiàn)役電發(fā)火彈藥進行電磁防護加固，必然影響到彈藥本身的射程、精度、空氣動力學(xué)特性等各項技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，需要對多項技術(shù)參數(shù)指標(biāo)進行重新鑒定，這樣大的工作量在工程上是無法承受的，也是得不償失的。因此，采取這些措施提高現(xiàn)有已定型電發(fā)火彈藥武器系統(tǒng)的抗電磁危害能力，是難以實現(xiàn)的。

2 電磁環(huán)境對點發(fā)火彈藥安全性的影響及危害模式

裝有EED的電發(fā)火彈藥在制造、儲存、運輸和使用過程中，不可避免地會受到電磁環(huán)境中各種電磁能量的威脅。電磁能量對彈藥電點火系統(tǒng)的直接作用有兩種：一是以電流的形式通過腳線輸入橋絲，通過加熱橋絲使電點火具發(fā)火；再就是以電壓形式加在腳殼之間，通過火花放電引爆電點火具。前一種是低電壓大電流的過程，后一種則是高電壓小電流的過程。在很多情況下，這兩種作用是同時存在的，并且一種作用占主導(dǎo)。哪一種機理起主導(dǎo)作用取決于輻照電磁波的形式（連續(xù)波、脈沖波）、電點火具的類型（灼熱橋絲、火花式、間隙式）以及電磁能量作用于彈藥電點火系統(tǒng)的方式（傳導(dǎo)、輻射）。

電磁能量是通過能量耦合的方式進入到彈藥系統(tǒng)內(nèi)部的，電磁能量有傳導(dǎo)和輻射兩種傳輸方式。試驗研究表明，各種電磁危害源主要是通過能量的傳導(dǎo)耦合或輻射耦合模式發(fā)生作用的。其作用機理主要表現(xiàn)為：熱效應(yīng)、電磁輻射場作用、靜電場效應(yīng)、磁效應(yīng)。傳導(dǎo)耦合是指電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)體或集總元件（如電容器、變壓器）耦合至電路系統(tǒng)（或元器件）的能量傳遞方式，根據(jù)具體的耦合方式，可分為直接傳導(dǎo)耦合、公共阻抗耦合、轉(zhuǎn)移阻抗耦合等。輻射耦合是指電磁能量通過空間以電磁場輻射形式耦合至電路系統(tǒng)（或元件）的能量傳遞方式，主要是通過孔洞、縫隙、屏蔽體泄漏等耦合。

靜電放電和直擊雷的雷電浪涌對彈藥電點火電路的耦合途徑屬于傳導(dǎo)耦合模式，靜電放電和直擊雷可以通過彈藥的金屬殼體耦合進入電點火電路，這種耦合通道需要由金屬導(dǎo)線或集總元件組成的連接線路。發(fā)動機點火、不同物質(zhì)間的摩擦以及粉塵、沙、土、雪、冰晶體和雨對彈藥的沖擊能夠產(chǎn)生高達(dá)300kV的靜電電壓。靜電能量與積累電壓的平方和帶電物體分布電容的大小成正比。高分子復(fù)合包裝材料和化纖衣物經(jīng)過摩擦都可以產(chǎn)生數(shù)十kV的靜電電壓。當(dāng)外來物體的靜電荷意外地加載到彈藥發(fā)火線路上時，可以引起彈藥非正常發(fā)火，或者給彈藥造成潛在性危害。直擊雷通過傳導(dǎo)方式可以將上千伏的電壓和上百安的電流耦合到彈藥電點火電路上，使EED瞬間爆裂甚至將發(fā)火導(dǎo)線熔融氣化燒毀。

輻射耦合分為“前門”和“后門”耦合?！扒伴T”耦合是指電磁場通過天線，包括導(dǎo)線、殼體，耦合到彈藥電點火系統(tǒng)中的一種耦合方式。“后門”耦合則是指電磁能量通過各種“窗口”，如接縫、開口、艙口、進氣孔、排氣孔以及開關(guān)等穿透的一種耦合方式。電磁脈沖場輻射耦合到導(dǎo)線上，會產(chǎn)生瞬態(tài)感應(yīng)電壓或電流，這些瞬態(tài)干擾沿著導(dǎo)線進入EED，超過一定的強度就會使EED 發(fā)火或發(fā)生潛在性失效，造成事故。武器系統(tǒng)殼體上的孔縫，如測試電纜孔、通風(fēng)孔等，破壞了殼體屏蔽的完整性，電磁脈沖也會通過這些孔縫耦合進入電點火系統(tǒng)。

傳導(dǎo)耦合模式中耦合到彈藥電點火電路上的能量較輻射耦合模式大得多，因此，只要有傳導(dǎo)耦合發(fā)生時，彈藥電點火系統(tǒng)中的EED通常會被起爆或者遭到破壞。傳導(dǎo)耦合的破壞力較輻射耦合大。但是，傳導(dǎo)耦合的發(fā)生需要通過電阻、電容或電感構(gòu)成的耦合通道，只要破壞了這個通道或者將傳導(dǎo)耦合進入的能量泄放掉，就可以防止其對彈藥電點火電路的破壞。多數(shù)情況下是輻射耦合與傳導(dǎo)耦合同時存在，空間電磁能量經(jīng)輻射耦合后，常以傳導(dǎo)耦合的方式進入電路系統(tǒng)。

3 常用電磁防護加固技術(shù)

（1）屏蔽

屏蔽是利用金屬盒、金屬網(wǎng)等屏蔽體將電發(fā)火彈藥及其相關(guān)發(fā)火電路（包括電源、發(fā)射線、開關(guān)和支路電路）包圍起來，或?qū)ξ淦鞯膸讉€部分分別進行屏蔽，盡量減少進入武器系統(tǒng)的電磁能量的一種抑制干擾措施。交變的電場作用于導(dǎo)體表面時導(dǎo)體內(nèi)部電子在電場力的作用下形成傳導(dǎo)電流使電場一部分被反射，一部分透射。交變磁場在屏蔽體內(nèi)可產(chǎn)生渦流一方面渦流可消耗原磁場的能量，使其減弱；另一方面渦流產(chǎn)生的反向磁場可以抵消原來的磁場，從而使進入屏蔽體內(nèi)部的電磁能量減小。

（2）濾波

為了將電磁干擾脈沖過濾，減少干擾脈沖對彈藥電點火系統(tǒng)的危害，設(shè)計濾波器是個有效的手段[21]。由于電發(fā)火彈藥是直流發(fā)火設(shè)計，所以電點火系統(tǒng)中的濾波器應(yīng)選用低通濾波器。其原理是用高阻抗隔斷不要的高頻電磁能量，并具有良好的低通特性，以保證彈藥可靠發(fā)火。選擇適當(dāng)電容及電感組合構(gòu)成濾波器，對提高彈藥電點火系統(tǒng)抗電磁環(huán)境危害的能力具有較好的效果。

（3）優(yōu)化布線及線路設(shè)計

對于電場產(chǎn)生的附加電動勢：

可知，設(shè)計彈藥電點火系統(tǒng)的回路時路徑應(yīng)當(dāng)盡量地短，以減小感應(yīng)電壓，從而增強彈藥電點火系統(tǒng)的抗電磁危害能力。

對于交變磁場B產(chǎn)生的感生電動勢

可知應(yīng)盡量減少彈藥電點火系統(tǒng)引線所圍的回路面積s，避免環(huán)路及大面積長走線。兩根導(dǎo)線應(yīng)采用絞線的形式，利用對稱布線產(chǎn)生逆反感生電動勢的方法減小電磁危害。

（4）保護電路

彈藥電點火系統(tǒng)中的保護電路也很重要。在突然受到大能量的電磁干擾時保護電路可瞬時導(dǎo)通將大部分具有破壞能力的能量泄放掉，從而使電點火系統(tǒng)中的電點火具受到保護，避免發(fā)火。具體有火花隙、半導(dǎo)體擊穿器件等。

火花隙是一種介質(zhì)擊穿器件。利用某些晶體材料在強電場中從介質(zhì)表面發(fā)射電子，在周圍介質(zhì)中產(chǎn)生電弧形成放電通道，從而使高電壓在瞬間泄放掉的原理制成。

半導(dǎo)體擊穿器件包括整流二極管、齊納二極管、TransZorb管、非性電阻器等。這些器件的特性是在高電壓時電阻較小，響應(yīng)迅速，能瞬間泄放掉靜電高壓等電磁能量，而低電壓條件下呈高阻狀態(tài)，不影響電點火系統(tǒng)正常發(fā)火。

4 結(jié)論

屏蔽作為抑制電磁干擾最常用、最直接且有效的技術(shù)手段，不僅對電磁輻射干擾有良好的抑制效果，而且對靜電干擾和電容性耦合、電感性耦合干擾均有明顯的抑制作用，因此，屏蔽作為一種直接有效的電磁危害防護手段在電磁危害防護設(shè)計中占有十分重要的地位。而對于采用電磁屏蔽方法提高彈藥電磁防護能力最直接最有效的方法莫過于直接從彈藥的包裝入手，通過對彈藥包裝本身電磁防護能力的改善和提高，切斷外界電磁危害對彈藥電點火系統(tǒng)的影響，從而達(dá)到對電發(fā)火彈藥進行有效電磁防護的目的。