淺析國外強電磁防護標準體系及對我發展啟示*

劉海峰，趙治國，馬 謝

（1.中國人民解放軍第91977部隊，北京 100000；2.中國電子科技網絡信息安全有限公司，四川 成都 610045）

0 引 言

隨著現代信息技術在軍事領域的廣泛應用，電磁頻譜戰已經成為現代戰爭中重要的作戰樣式，且逐漸由傳統電子戰范疇內的帶內欺騙性與阻塞性攻擊，擴展至電磁定向能武器的帶外壓制性攻擊。利用強電磁能量攻擊目標，具有頻譜覆蓋寬，瞬時功率大等特點，通過射頻前端能夠直接進入電子信息系統，或通過孔縫等途徑耦合進入，造成電子設備被干擾、降級，甚至損毀。這些破壞效應與作用機理具有普適性，可對各種電子系統產生效用。

為贏得戰場電磁主導權，各軍事強國加強了電磁定向能武器的研究，并逐步投入使用。在基于網絡信息體系作戰條件下，電磁定向能武器攻擊屬于隱蔽攻擊，攻擊前后不產生明顯的戰斗痕跡，既可使敵方對峙力量遭受重大打擊，又可避免不必要的國際事務爭端，達到“攻而不戰，戰而不知，知而不認”的特殊效果，逐漸成為現代戰爭的重要前置手段。

因此，裝備在戰場中面臨的電磁環境十分惡劣，尤其是雷達、高功率微波（High Power Microwave，HPM）、電磁脈沖彈等形成的強電磁環境對裝備的生存力帶來極大挑戰，裝備的強電磁防護性能影響戰斗的效能發揮。隨著新軍事變革的深入推進，裝備的研制采購和作戰體系的建設更加面向實戰化的要求。作為頂層設計的核心內容，標準體系建設是作戰基礎能力建設的重要組成部分[1]，強電磁防護的標準體系建設更是新形勢下亟需完善發展的重要分支。

1 美國強電磁防護標準現狀及特點

1.1 美國強電磁防護標準現狀

自美蘇兩國在上世紀60年代核彈試爆時發現電磁脈沖對電子裝備的影響后，美國便在裝備的強電磁防護方面展開研究。同時美國也致力于同步建設強電磁防護的標準體系，不僅針對軍用裝備，同時也面向國家關鍵基礎設施。通過持續不斷的投入，美國在該領域的標準體系完善程度一直以來都處于世界領先地位。

在國家安全領域，美國通過國會立法推進關鍵基礎設施的強電磁防護。在《修復美國地面運輸法》的“關鍵電力基礎設施安全”方面，明確了與電磁脈沖防御相關的規定；在《關鍵基礎設施保護法》中規定了電磁脈沖的計劃、研發、保護與準備，電磁脈沖的研究與開發，關鍵基礎設施保護和如何應對電磁脈沖事件的建議策略；在《2016財年國防授權法》中提出組建“國會電磁脈沖攻擊威脅評估委員會”，重點對“非核電磁脈沖武器、潛在對手使用與其他攻擊媒介相結合的電磁脈沖武器”等人為電磁脈沖攻擊威脅的程度進行評估并提出應對策略；在2019年3月26日，總統特朗普簽署了行政命令，要求協調各聯邦政府部門的資源，以應對電磁脈沖對美國的攻擊。在該行政命令的第六部分，專門要求在該命令簽署后1年內，能源部應修訂現行的電磁脈沖防護相關標準，針對國家的關鍵基礎設施，研究并更新強電磁脈沖物理特性的量化基準值，如波形和強度等，最終服務于關鍵設施的電磁防護。

在軍事領域，美軍已經形成一套較為完善的標準體系，尤其在電磁環境效應方面處于世界領先水平。在具體應用中，美軍在強電磁防護領域，從頂層總體要求，到設計要求，到實施規范和指南，到研制過程管理，再到檢驗驗收，都有相應的標準、規范和手冊[2]，如表1所示。

除此之外，還有國防部指令（Department of Defense Directives，DoDD）、國防部指示（Department of Defense Instructions，DoDI）、軍用工程實踐案例（Engineering Practice Study for Military Standard，EPS-MIL-STD）、軍用產品詳細規范（Military Detail Specification，MIL-DTL）、軍用產品性能規范（Military Performance Specification，MIL-PRF）等進行約束和規范。

1.2 美國強電磁防護標準的特點

根據上述現狀分析，可以看出，美國強電磁防護標準體系的發展過程表現的特點包括：體系逐步完整、標準更新與裝備研制同步、對裝備的實際應用環境考慮更加詳細等。

（1）體系完整，強制落實，配套性強

首先，從項目采辦開始，美軍就考慮了裝備的電磁環境效應控制和管理，相應采取了規范化的控制和管理措施。在裝備的方案設計階段、生產研制階段、檢驗驗收階段、運用部署階段到全壽命期維修保障，都有相應的標準或規范來遵循。通過強電磁防護標準體系的頂層設計，在戰略規劃上保證了電子信息系統的強電磁防護水平。

表1 強電磁防護相關的美軍用標準（部分）

在頂層標準規范中，MIL-STD-464C《系統電磁環境效應要求》是最具代表性的，美國國防部為確保在實際運用中落實這類核心標準，相應出臺了相關的技術要求和檢驗驗收方法。關于外部電磁環境的技術要求描述，有覆蓋各類載體平臺的MILHDBK-235系列和針對高空核電磁脈沖的MILSTD-2169B作為配套；針對裝備在不同強電磁環境下的性能驗證和測試，分別在TOP-1-2-511A、TOP-1-2-620和TOP-1-2-622中規定了詳細測試流程；為確保落實飛機、艦船等戰略武器的強電磁防護設計和驗證工作，配套了受控的指導和管理標準，包括DI-EMCS-81294、DI-EMCS-81295、DIEMCS-81540B等。

此外，還通過引用ANSI美國國家標準學會、IEC國際電工協會、NATO北大西洋公約組織、SAE國際自動機工程師協會等多個機構或組織的電磁防護專業標準，使其裝備建設在電磁環境效應分析、強電磁防護設計、電磁環境效應控制、電磁防護能力驗證等方面能夠進行更全面的覆蓋和更好的可操作性。

（2）緊密結合裝備研制，考慮實際運用環境

美軍針對自身裝備產生的強電磁環境，結合外部強電磁攻擊對電子信息系統的破壞機理，從強化自身角度出發，設計制造上采取自上而下的系統技術措施，加強武器裝備的電磁防護。

以美國2013年11月下水、2017年7月正式服役的“福特”級航母為例，在其立項時，系統電磁環境效應的標準仍為MIL-STD-1818A（1993年10月），在研制過程中，該標準經歷了MIL-STD-464（1997年3月）、MIL-STD-464A（2002年12月）、MIL-STD-464B（2010年10月），在其完成研制時，已出臺了MIL-STD-464C（2010年12月）。“福特”級航母上電子信息裝備的更新迭代影響了飛行甲板的外部電磁環境[3]，其作戰對抗環境在研制的20多年間也發生了變化，美軍因此不斷修訂MILSTD-464系列標準。

例如，“福特”級航母上增加了發射功率約5kW的海上聯合戰術無線電系統[3]，使得2MHz～30MHz頻段范圍內的電磁輻射水平超過MIL-STD-464A中規定的飛行甲板外部環境要求（100 V/m），因此美國在MIL-STD-464C中對該頻段的限值進行了上調，修訂為164 V/m，以保證“福特”級航母能夠滿足自身實際使用的要求。

再如，“福特”級航母上新增了雙波段雷達，以替代該頻段的MK-23型目標捕獲雷達和AN/SPS-49型二維對空搜索雷達[3]，使得在1～4 GHz頻段范圍內的電磁環境都發生了變化。因此美國也相應調整了MIL-STD-464C中的規定，相比MIL-STD-464A，對 1～2 GHz、2～2.7 GHz、2.7～3.6 GHz、3.6～4 GHz這4個頻段范圍均進行了不同程度的調減，以此更加貼近裝備實際情況。

（3）檢驗驗收可操作性強，實現全壽命期維護

在檢驗驗收環節，美國注重可操作性，電子信息系統、平臺系統、電子設備、軍械等各類裝備的強電磁防護設計和實施都有具體指標來進行規范。包括MIL-STD-464C對各種平臺的外部電磁環境進行約束，重點考慮的是自身裝備帶來的影響；用MIL-HDBK-235的一系列涉密標準對各種武器平臺進行約束，重點考慮的是外部攻擊環境帶來的影響。

對于裝備在全壽命期的強電磁防護效能，美國通過技術維護，要求滿足相關的標準、規定或指令[4]。包括研制階段的DI-EMCS-81294電磁效應控制計劃與程序、檢驗驗收階段的DI-EMCS-81295電磁效應驗證步驟與程序、使用維護階段的DI-EMCS-81540B電磁環境效應信息收集和分析報告，再配套以COE EP 1110-3-2軍事建筑項目電磁脈沖和電磁信息泄漏防護、NAV DM-12.02海軍陸基設施高空電磁脈沖防護等規定，以加強裝備在全壽命期的強電磁防護效能保持有效。

2 強電磁防護標準體系發展建議

目前我軍武器裝備的強電磁防護標準體系較為零散，標準體系的系統性不高，大部分仍是以電磁兼容為主要目的的標準。雖然這些標準提供了不同條件下、不同范圍內電磁環境及電磁兼容性管理的要求和方法[5]，但在系統強電磁防護指標體系、針對不同平臺的電磁環境耐受要求，對于強電磁攻擊防護，尤其是對高功率微波的防護尚不完善。

為了有效提升我關鍵基礎設施和軍事裝備的強電磁防護水平，增強裝備在復雜電磁環境、強電磁對抗環境下的適用性和可靠性，通過分析國外強電磁防護標準體系，結合自身實際需求和情況，提出幾點發展建議。

2.1 加強各界對強電磁防護重要性的認識

針對目前的復雜國際形勢，結合強電磁環境生成（攻擊）技術的發展趨勢和實際案例，增強國家關鍵基礎設施主管部門和使用部門，尤其是能源、通信、金融等領域對強電磁攻擊的認識，強化其對電磁防護重要性的理解。

在軍事領域，軍事人員應加強對新概念武器、新技術新戰法運用情況的深入研究，充分認識裝備未來將面臨的強電磁對抗環境，強化認識強電磁防護在軍事裝備的設計、研制、生產、檢驗和使用維護等全壽命期間的重要性。在全軍范圍內，盡早將強電磁的防護能力確立為軍事裝備全壽命周期必須考核的重要指標，強制執行。

2.2 標準體系化發展，保持適時更新和及時補充

規劃強電磁防護標準體系的研發路線圖，根據國內現狀分析、裝備發展需求、外部形勢和環境，深化研究強電磁防護標準體系，填補內容空白，形成強電磁防護的系列標準和規范，不斷修訂更新。

標準體系應覆蓋系統指標要求、防護設計規范、工藝實施要求、檢驗驗收方法、使用維護要求等，維持裝備全壽命期的技術指標，提升我國在復雜國際形勢下和復雜對抗環境下的適應能力。

根據需填補空白、需修訂更新的標準集，分優先級進行遞進式發展，并按年度投入相匹配的資金預算，以保證標準體系的發展具有足夠的基礎保障。

對于新研發的重大系統，尤其是電磁防護需求必要性強且防護等級要求高的，若可遵循的標準或規范已過時，建議先暫停系統的研制計劃，而首要解決標準或規范的問題。

2.3 加強軍民融合，完善基礎條件建設和標準體系配套建設

作為國家基礎建設和國防建設的重要支撐，工業界應當重視強電磁防護的基礎研究工作，為強電磁防護標準體系做好技術能力配套和基礎條件配套角色。

在技術能力方面，應加大開展強電磁環境對系統、電子設備、元器件及電路的輻照效應研究，形成針對本單位所研制的關鍵基礎設施或軍事裝備的防護設計要求和防護細則等。

在基礎條件方面，應統籌規劃布局，由重點工業單位牽頭建設大型開闊場電磁環境效應驗證環境，對大型關鍵基礎設施、武器平臺系統等進行抗強電磁毀傷的模擬試驗，通過試驗搜集整理試驗數據，研究重要系統和平臺的強電磁防護安全閾值，建立完善的系統強電磁效應數據庫和防護數據庫，并為裝備建設中的強電磁脈沖防護設計和試驗驗證工作提供支撐。同時，基于對試驗數據的整理分析基礎上，與相關部門共同探討強電磁防護相關標準規范的起草和修訂，基于我國實際情況和需求，逐步形成完善的軍民一體的強電磁防護標準體系。

3 結 語

本文通過研究國外在強電磁防護領域的標準體系建設情況，分析不同類型標準或規范的作用與目的，梳理其相互關系，在初步掌握其現狀基礎上，描繪了其標準成體系建設、緊密結合裝備研制、可操作性強等特點。并以此視角思考了國外經驗對我國在該領域發展的啟示，所提出的若干建議對我強電磁防護標準體系的發展具有一定的參考意義。