战场电磁环境效应对军事人员的作用研究

杨丽芬，王 斌

（中国人民解放军通信指挥学院，湖北武汉 430010）

战场电磁环境效应对军事人员的作用研究

杨丽芬，王 斌

（中国人民解放军通信指挥学院，湖北武汉 430010）

战场电磁环境效应的研究目的是系统地研究复杂电磁环境对于军事行动所有相关因素作用和影响的规律，其中对军事人员的生物效应研究是其中一项重要内容。从分析人体的电磁兼容性着手，阐述了战场电磁环境生物效应对军事人员的作用机理，并进一步分析和探讨了现代战场上各类电磁辐射对军事人员带来的影响与危害。

电磁环境；现代战争；影响；生物效应

战场电磁环境效应研究的根本目的是系统地研究复杂电磁环境对于军事行动所有相关因素作用和影响的规律，包括对信息化的武器装备、作战人员、后勤物资等的安全性和可靠性的作用与危害。随着信息技术在军事领域的广泛应用，现代战场上各种雷达、通信、导航、敌我识别等电磁辐射装备的种类越来越多，数量越来越庞大，辐射功率越来越强，部署范围越来越广，加上电子对抗的强针对性和高效能等因素，形成了在时域、空域、频域重叠交叉的复杂电磁环境，对处于高强度电磁辐射中的军事人员的健康、安全以及作战行动和作战能力造成了很大的影响。因此，加强探讨战场电磁环境效应中对军事人员的生物效应研究是推进整个战场电磁环境效应研究的重要环节。

1 人体电磁兼容分析

人体本身就是一个复杂的电磁兼容系统。人体组织由于各种生命活动会产生电子运动、离子转移和神经电活动等生物的电过程，因此产生不同频率、强度和波形的生物电场、磁场和电流。实验表明，人体组织呈现一定的电阻抗特性，且在低频电流下生物结构具有更复杂的电阻性质。人体组织和器官的电阻抗差异比较大，不仅各组织和器官阻抗有所不同，统一组织或器官在不同频率下的阻抗也不相同，而各个不同的阻抗值，正表征着人体各组织和器官的功能状态，表1列出了几种组织的电阻抗和电导率。此外实验已证明，生物结构呈现出电容、电阻和电感的复合电路特性，即生物电阻抗可以等效为复杂的阻抗组件。

表1 人体组织的电阻率和电导率

在电磁场与人体相互作用的过程中，人体可以看做是具有均匀性、非线性、局部为各向异性参数的散射体。因此在研究人体组织的宏观电磁特性时可以简化为宏观电磁参数——磁导率μ、介电常数ε、和电导率γ的描述，可以通过理论计算和实验的方法来确定在外部电磁场的辐射下人体中所感受的电磁场，正是这些电磁场与人体组织相互作用，才产生出种种效应。通常用生物医学中的一个重要参数——比吸收率SAR（specific absorption rate），也即每千克人体组织所吸收的电磁功率来度量电磁辐射在生物单位组织中所感应的电场。

2 战场电磁环境生物效应对军事人员作用的主要机理

从目前看，对于电磁辐射生物效应的研究大多集中在极低频电磁场，特别是工频电磁场的作用，尤其是微波、毫米波和脉冲波的生物效应研究。在作用机制上，除了电磁辐射生物效应的热效应获得普遍接受外，对于其他的机制认识还不够统一，需要进一步证实。综合来说，在现代战场上，电磁生物效应作用机理主要包括热效应、非热效应和累积效应。

2．1 热效应

在电磁作用机理中，人体最终还是由分子、原子组成的。电磁波将在人体组织内引起电磁场分布和感应电流，机体内的分子和离子因此发生震荡和取向运动，产生分子偶极化发生位移，并相互碰撞而产生热，由于人体组织有介质损耗，该能量被人体组织吸收并转变成热能使机体温度升高，从而影响人体各项生命活动。这是目前基本得到公认的热效应理论基础。

2．2 非热效应

有些电磁波生物效应现象热效应不能解释，在某些情况下受电磁波辐射的机体组织产热少或者即使产热也在0．1℃以下仍然出现了效应，如人体失衡、头晕、疲劳、恶心的感觉，称之为非热效应。目前对其机理还未形成共识。静电场、恒磁场、低频场的作用都属于此类，会引起神经、免疫、内分泌、心血管系统以及生殖系统的反应和变化。

2．3 积累效应

实验观察表明，磁场的生物效应有滞后、累积和放大等的特性。因为磁场需要在作用于人体一段时间后才会引起分子、细胞、组织、脏器或者整体代谢、功能、结构上发生变化，表现出累积效应。另外，即使外加磁场能量很小，也能作为一种触发条件，经体内信息反馈和放大，最后导致很大的能量变化，即信息放大。

3 战场电磁环境效应对军事人员的作用影响

战场环境中的电磁辐射包括自然电磁辐射、民用电磁辐射和军用电磁辐射，其中军用电磁辐射是战场电磁环境的核心组成部分，也是战场电磁环境效应对军事人员作用的主要因素。笔者从军用电磁辐射的通信辐射、雷达辐射、光电辐射、电子对抗中的电磁攻击几个方面来探讨其对军事人员的影响与危害。

3．1 通信与雷达辐射

信息化条件下联合作战，通信电磁辐射是战场电磁环境的重要组成部分，通信电磁辐射源已成为战场电磁辐射源的主体之一，且基本上在各种作战平台上都有通信辐射源。据统计，在集团军配置地域内，敌对双方部署的通信电台有几千部，每平方千米最大密度为十余部，通信频率几乎达到了无线电波全频段覆盖的程度。通信辐射电磁波频率范围主要在辐射区电磁波对人体作用的典型准静态区和共振区。在准静态区，军事人员对通信辐射的吸收SAR值的增长正比于频率的平方，而在共振区军事人员（如果按1．8 m高度算）相当于直立于大地上的偶极子天线与部分频段电磁波产生谐振，此时人体吸收电磁波最多。这2个区域的电磁波都可以穿过皮肤和肌肉深入到身体并引起内脏发热，由于内脏热感觉迟钝并且散热困难，长期累积会引起诸多不良反应，如头晕、全身乏力、记忆力减退、睡眠不好、食欲不振、脱发、多汗、心跳过缓等。

3．2 雷达辐射

雷达电磁辐射是战场电磁环境中产生大功率脉冲信号的定向辐射。目前军用雷达已达数百种，用途覆盖各个作战应用环节；部署使用和运载平台也呈现立体多维和网络化，广泛分布于陆海空天范围内。这些雷达电磁辐射源，以各种工作样式交替或同时工作，在战场空间内交织成十分密集、复杂的雷达电磁环境，对军事人员有很大的影响。

雷达辐射达到一定强度，会使军事人员体内水分产生热效应，并且破坏人体器官和组织中处于平衡状态的微弱电磁场而损伤人体。特别高功率的军用雷达辐射，在防护不周的情况下会导致军事人员产生神经－内分泌－免疫网络失调，产生心血管系统、血液系统、眼底、水晶体变化；轻者出现无力综合症，重者出现无力、植物性神经综合症状。

3．3 光电辐射

光电电磁辐射常规设备，按照视觉和波长差异，可划分为紫外线、可见光和红外线3个波段。在战场上应用较多的包括光电侦察、探测、夜视、火控、制导、光通信和光电信息处理的部件、器材和装备等。一般来说，当电磁波的波长大于103 nm时，不管电磁波强度多大都不会使生物分子电离。因此，光电常规电磁辐射由于紫外线、可见光、红外线电磁波的透入深度很小（可见光甚至不能穿透人体皮肤），其对军事人员主要的影响是皮肤烧伤和眼睛灼伤，同时也表现为热效应，电磁场分布和感应电流使人体组织内的分子和离子发生震荡和取向运动，由于人体组织有介质损耗，该能量被人体组织吸收并转变为热能使军事人员温度升高，这一效应在红外线表波段现尤其明显。光电常规设备中对战场电磁环境形成带来影响的主要是激光辐射源，常规激光辐射以其高功率、高单色性和高聚束的特性，对军事人员能够直接损伤，包括皮肤和眼睛的灼伤。

3．4 电子对抗中的电磁攻击

电子对抗是指在敌对双方为夺取战场制电磁权，运用各种电子对抗设备进行的电磁斗争，是战场电磁环境最活跃、最具影响力的因素。电磁空间的军事对抗是战场电磁环境复杂化的重要原因，也是对军事人员的健康、安全以及作战行动和作战能力造成最大影响的因素。电子战的基本分类包括电子侦察、电子攻击和电子防御。

1）高功率微波武器攻击 高功率微波武器是利用非核方式在极短时间内产生非常高的微波功率，以极窄的定向波束直接射向目标将其摧毁的一种定向能武器。高功率微波随能量的变化，可对人体产生不同的毁伤。当微波照射强度较弱时，引起非热效应的生理伤害；当微波照射强度增强后，会由于热效应而造成人体不同程度的伤害：1）弱微波照射功率强度（3～13 mW／cm2）时，作战人员会由于非热效应生理伤害产生神经混乱、记忆力衰退、行为错误，甚至致盲、致聋或心脏功能衰竭、失去知觉等。2）较强微波照射功率强度（0．5 W／cm2）时，微波能量的热效应能造成作战人员皮肤轻度烧伤。3）强微波照射功率强度（20 W／cm2）时，微波能量的热效应在2 min内造成人员皮肤班三度烧伤；4）超强微波照射功率强度（80 W／cm2）时，能在1 min内使被照射作战人员致死（烧死）。

2）高能激光武器和高能粒子束武器 高能激光武器是利用高能激光波束直接照射目标使之摧毁或失效的一种兼有软杀伤能力和硬杀伤能力的定向能武器。对于军事人员来说其危害是致命的。毁伤机理比较复杂，主要有烧蚀效应、激波效应、辐射效应和热软化效应。

高能粒子束武器是用高能强流加速器将粒子源产生的粒子（如电子、质子、离子等）加速到接近光速，并将其聚束成高密集能量的束流直接射向口标，靠高速粒子的动能或其他效应摧毁杀伤目标的一种定向能武器。高能粒子束武器的粒子束流比激光具有更强的穿透能力，其巨大动能对目标具有更大的毁伤能力，能瞬间摧毁目标。

［1］ 吕文红，郭银景，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，2008．

［2］ 刘培国，侯冬云．电磁兼容基础［M］．北京：电子工业出版社，2008．

［3］ 刘亚宁．电磁生物效应［M］．北京：北京邮电大学出版社，2002．

［4］ 熊群力．综合电子战［M］．北京：国防工业出版社，2008．

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1008－1542（2011）12－0201－03

2011－06－20；责任编辑：张 军

杨丽芬（1973－），女，湖南怀化人，讲师，博士研究生，主要从事军事电磁频谱管理和战场电磁环境效应方面的研究。