淺析國外強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系及對我發(fā)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(wǎng)絡(luò)信息安全有限公司，四川 成都 610045）

0 引 言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電磁頻譜戰(zhàn)已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的作戰(zhàn)樣式，且逐漸由傳統(tǒng)電子戰(zhàn)范疇內(nèi)的帶內(nèi)欺騙性與阻塞性攻擊，擴(kuò)展至電磁定向能武器的帶外壓制性攻擊。利用強(qiáng)電磁能量攻擊目標(biāo)，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(jìn)入電子信息系統(tǒng)，或通過孔縫等途徑耦合進(jìn)入，造成電子設(shè)備被干擾、降級，甚至損毀。這些破壞效應(yīng)與作用機(jī)理具有普適性，可對各種電子系統(tǒng)產(chǎn)生效用。

為贏得戰(zhàn)場電磁主導(dǎo)權(quán)，各軍事強(qiáng)國加強(qiáng)了電磁定向能武器的研究，并逐步投入使用。在基于網(wǎng)絡(luò)信息體系作戰(zhàn)條件下，電磁定向能武器攻擊屬于隱蔽攻擊，攻擊前后不產(chǎn)生明顯的戰(zhàn)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(wù)爭端，達(dá)到“攻而不戰(zhàn)，戰(zhàn)而不知，知而不認(rèn)”的特殊效果，逐漸成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要前置手段。

因此，裝備在戰(zhàn)場中面臨的電磁環(huán)境十分惡劣，尤其是雷達(dá)、高功率微波（High Power Microwave，HPM）、電磁脈沖彈等形成的強(qiáng)電磁環(huán)境對裝備的生存力帶來極大挑戰(zhàn)，裝備的強(qiáng)電磁防護(hù)性能影響戰(zhàn)斗的效能發(fā)揮。隨著新軍事變革的深入推進(jìn)，裝備的研制采購和作戰(zhàn)體系的建設(shè)更加面向?qū)崙?zhàn)化的要求。作為頂層設(shè)計的核心內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是作戰(zhàn)基礎(chǔ)能力建設(shè)的重要組成部分[1]，強(qiáng)電磁防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)更是新形勢下亟需完善發(fā)展的重要分支。

1 美國強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及特點

1.1 美國強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

自美蘇兩國在上世紀(jì)60年代核彈試爆時發(fā)現(xiàn)電磁脈沖對電子裝備的影響后，美國便在裝備的強(qiáng)電磁防護(hù)方面展開研究。同時美國也致力于同步建設(shè)強(qiáng)電磁防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，不僅針對軍用裝備，同時也面向國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。通過持續(xù)不斷的投入，美國在該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系完善程度一直以來都處于世界領(lǐng)先地位。

在國家安全領(lǐng)域，美國通過國會立法推進(jìn)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)電磁防護(hù)。在《修復(fù)美國地面運輸法》的“關(guān)鍵電力基礎(chǔ)設(shè)施安全”方面，明確了與電磁脈沖防御相關(guān)的規(guī)定；在《關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)法》中規(guī)定了電磁脈沖的計劃、研發(fā)、保護(hù)與準(zhǔn)備，電磁脈沖的研究與開發(fā)，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)和如何應(yīng)對電磁脈沖事件的建議策略；在《2016財年國防授權(quán)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(jié)合的電磁脈沖武器”等人為電磁脈沖攻擊威脅的程度進(jìn)行評估并提出應(yīng)對策略；在2019年3月26日，總統(tǒng)特朗普簽署了行政命令，要求協(xié)調(diào)各聯(lián)邦政府部門的資源，以應(yīng)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(nèi)，能源部應(yīng)修訂現(xiàn)行的電磁脈沖防護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對國家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，研究并更新強(qiáng)電磁脈沖物理特性的量化基準(zhǔn)值，如波形和強(qiáng)度等，最終服務(wù)于關(guān)鍵設(shè)施的電磁防護(hù)。

在軍事領(lǐng)域，美軍已經(jīng)形成一套較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，尤其在電磁環(huán)境效應(yīng)方面處于世界領(lǐng)先水平。在具體應(yīng)用中，美軍在強(qiáng)電磁防護(hù)領(lǐng)域，從頂層總體要求，到設(shè)計要求，到實施規(guī)范和指南，到研制過程管理，再到檢驗驗收，都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)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(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范（Military Detail Specification，MIL-DTL）、軍用產(chǎn)品性能規(guī)范（Military Performance Specification，MIL-PRF）等進(jìn)行約束和規(guī)范。

1.2 美國強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的特點

根據(jù)上述現(xiàn)狀分析，可以看出，美國強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展過程表現(xiàn)的特點包括：體系逐步完整、標(biāo)準(zhǔn)更新與裝備研制同步、對裝備的實際應(yīng)用環(huán)境考慮更加詳細(xì)等。

（1）體系完整，強(qiáng)制落實，配套性強(qiáng)

首先，從項目采辦開始，美軍就考慮了裝備的電磁環(huán)境效應(yīng)控制和管理，相應(yīng)采取了規(guī)范化的控制和管理措施。在裝備的方案設(shè)計階段、生產(chǎn)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范來遵循。通過強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層設(shè)計，在戰(zhàn)略規(guī)劃上保證了電子信息系統(tǒng)的強(qiáng)電磁防護(hù)水平。

表1 強(qiáng)電磁防護(hù)相關(guān)的美軍用標(biāo)準(zhǔn)（部分）

在頂層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)出臺了相關(guān)的技術(shù)要求和檢驗驗收方法。關(guān)于外部電磁環(huán)境的技術(shù)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(qiáng)電磁環(huán)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(guī)定了詳細(xì)測試流程；為確保落實飛機(jī)、艦船等戰(zhàn)略武器的強(qiáng)電磁防護(hù)設(shè)計和驗證工作，配套了受控的指導(dǎo)和管理標(biāo)準(zhǔn)，包括DI-EMCS-81294、DI-EMCS-81295、DIEMCS-81540B等。

此外，還通過引用ANSI美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會、IEC國際電工協(xié)會、NATO北大西洋公約組織、SAE國際自動機(jī)工程師協(xié)會等多個機(jī)構(gòu)或組織的電磁防護(hù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使其裝備建設(shè)在電磁環(huán)境效應(yīng)分析、強(qiáng)電磁防護(hù)設(shè)計、電磁環(huán)境效應(yīng)控制、電磁防護(hù)能力驗證等方面能夠進(jìn)行更全面的覆蓋和更好的可操作性。

（2）緊密結(jié)合裝備研制，考慮實際運用環(huán)境

美軍針對自身裝備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁環(huán)境，結(jié)合外部強(qiáng)電磁攻擊對電子信息系統(tǒng)的破壞機(jī)理，從強(qiáng)化自身角度出發(fā)，設(shè)計制造上采取自上而下的系統(tǒng)技術(shù)措施，加強(qiáng)武器裝備的電磁防護(hù)。

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(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)仍為MIL-STD-1818A（1993年10月），在研制過程中，該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)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(huán)境[3]，其作戰(zhàn)對抗環(huán)境在研制的20多年間也發(fā)生了變化，美軍因此不斷修訂MILSTD-464系列標(biāo)準(zhǔn)。

例如，“福特”級航母上增加了發(fā)射功率約5kW的海上聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)[3]，使得2MHz～30MHz頻段范圍內(nèi)的電磁輻射水平超過MIL-STD-464A中規(guī)定的飛行甲板外部環(huán)境要求（100 V/m），因此美國在MIL-STD-464C中對該頻段的限值進(jìn)行了上調(diào)，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(dá)，以替代該頻段的MK-23型目標(biāo)捕獲雷達(dá)和AN/SPS-49型二維對空搜索雷達(dá)[3]，使得在1～4 GHz頻段范圍內(nèi)的電磁環(huán)境都發(fā)生了變化。因此美國也相應(yīng)調(diào)整了MIL-STD-464C中的規(guī)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(jìn)行了不同程度的調(diào)減，以此更加貼近裝備實際情況。

（3）檢驗驗收可操作性強(qiáng)，實現(xiàn)全壽命期維護(hù)

在檢驗驗收環(huán)節(jié)，美國注重可操作性，電子信息系統(tǒng)、平臺系統(tǒng)、電子設(shè)備、軍械等各類裝備的強(qiáng)電磁防護(hù)設(shè)計和實施都有具體指標(biāo)來進(jìn)行規(guī)范。包括MIL-STD-464C對各種平臺的外部電磁環(huán)境進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)對各種武器平臺進(jìn)行約束，重點考慮的是外部攻擊環(huán)境帶來的影響。

對于裝備在全壽命期的強(qiáng)電磁防護(hù)效能，美國通過技術(shù)維護(hù)，要求滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定或指令[4]。包括研制階段的DI-EMCS-81294電磁效應(yīng)控制計劃與程序、檢驗驗收階段的DI-EMCS-81295電磁效應(yīng)驗證步驟與程序、使用維護(hù)階段的DI-EMCS-81540B電磁環(huán)境效應(yīng)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(hù)、NAV DM-12.02海軍陸基設(shè)施高空電磁脈沖防護(hù)等規(guī)定，以加強(qiáng)裝備在全壽命期的強(qiáng)電磁防護(hù)效能保持有效。

2 強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展建議

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

為了有效提升我關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和軍事裝備的強(qiáng)電磁防護(hù)水平，增強(qiáng)裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境、強(qiáng)電磁對抗環(huán)境下的適用性和可靠性，通過分析國外強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合自身實際需求和情況，提出幾點發(fā)展建議。

2.1 加強(qiáng)各界對強(qiáng)電磁防護(hù)重要性的認(rèn)識

針對目前的復(fù)雜國際形勢，結(jié)合強(qiáng)電磁環(huán)境生成（攻擊）技術(shù)的發(fā)展趨勢和實際案例，增強(qiáng)國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施主管部門和使用部門，尤其是能源、通信、金融等領(lǐng)域?qū)?qiáng)電磁攻擊的認(rèn)識，強(qiáng)化其對電磁防護(hù)重要性的理解。

在軍事領(lǐng)域，軍事人員應(yīng)加強(qiáng)對新概念武器、新技術(shù)新戰(zhàn)法運用情況的深入研究，充分認(rèn)識裝備未來將面臨的強(qiáng)電磁對抗環(huán)境，強(qiáng)化認(rèn)識強(qiáng)電磁防護(hù)在軍事裝備的設(shè)計、研制、生產(chǎn)、檢驗和使用維護(hù)等全壽命期間的重要性。在全軍范圍內(nèi)，盡早將強(qiáng)電磁的防護(hù)能力確立為軍事裝備全壽命周期必須考核的重要指標(biāo)，強(qiáng)制執(zhí)行。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)體系化發(fā)展，保持適時更新和及時補(bǔ)充

規(guī)劃強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研發(fā)路線圖，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)狀分析、裝備發(fā)展需求、外部形勢和環(huán)境，深化研究強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，填補(bǔ)內(nèi)容空白，形成強(qiáng)電磁防護(hù)的系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不斷修訂更新。

標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)覆蓋系統(tǒng)指標(biāo)要求、防護(hù)設(shè)計規(guī)范、工藝實施要求、檢驗驗收方法、使用維護(hù)要求等，維持裝備全壽命期的技術(shù)指標(biāo)，提升我國在復(fù)雜國際形勢下和復(fù)雜對抗環(huán)境下的適應(yīng)能力。

根據(jù)需填補(bǔ)空白、需修訂更新的標(biāo)準(zhǔn)集，分優(yōu)先級進(jìn)行遞進(jìn)式發(fā)展，并按年度投入相匹配的資金預(yù)算，以保證標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展具有足夠的基礎(chǔ)保障。

對于新研發(fā)的重大系統(tǒng)，尤其是電磁防護(hù)需求必要性強(qiáng)且防護(hù)等級要求高的，若可遵循的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范已過時，建議先暫停系統(tǒng)的研制計劃，而首要解決標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的問題。

2.3 加強(qiáng)軍民融合，完善基礎(chǔ)條件建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)體系配套建設(shè)

作為國家基礎(chǔ)建設(shè)和國防建設(shè)的重要支撐，工業(yè)界應(yīng)當(dāng)重視強(qiáng)電磁防護(hù)的基礎(chǔ)研究工作，為強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系做好技術(shù)能力配套和基礎(chǔ)條件配套角色。

在技術(shù)能力方面，應(yīng)加大開展強(qiáng)電磁環(huán)境對系統(tǒng)、電子設(shè)備、元器件及電路的輻照效應(yīng)研究，形成針對本單位所研制的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或軍事裝備的防護(hù)設(shè)計要求和防護(hù)細(xì)則等。

在基礎(chǔ)條件方面，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃布局，由重點工業(yè)單位牽頭建設(shè)大型開闊場電磁環(huán)境效應(yīng)驗證環(huán)境，對大型關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、武器平臺系統(tǒng)等進(jìn)行抗強(qiáng)電磁毀傷的模擬試驗，通過試驗搜集整理試驗數(shù)據(jù)，研究重要系統(tǒng)和平臺的強(qiáng)電磁防護(hù)安全閾值，建立完善的系統(tǒng)強(qiáng)電磁效應(yīng)數(shù)據(jù)庫和防護(hù)數(shù)據(jù)庫，并為裝備建設(shè)中的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)設(shè)計和試驗驗證工作提供支撐。同時，基于對試驗數(shù)據(jù)的整理分析基礎(chǔ)上，與相關(guān)部門共同探討強(qiáng)電磁防護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 結(jié) 語

本文通過研究國外在強(qiáng)電磁防護(hù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)情況，分析不同類型標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的作用與目的，梳理其相互關(guān)系，在初步掌握其現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，描繪了其標(biāo)準(zhǔn)成體系建設(shè)、緊密結(jié)合裝備研制、可操作性強(qiáng)等特點。并以此視角思考了國外經(jīng)驗對我國在該領(lǐng)域發(fā)展的啟示，所提出的若干建議對我強(qiáng)電磁防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展具有一定的參考意義。