浅析国外强电磁防护标准体系及对我发展启示*

刘海峰，赵治国，马 谢

（1.中国人民解放军第91977部队，北京 100000；2.中国电子科技网络信息安全有限公司，四川 成都 610045）

0 引 言

随着现代信息技术在军事领域的广泛应用，电磁频谱战已经成为现代战争中重要的作战样式，且逐渐由传统电子战范畴内的带内欺骗性与阻塞性攻击，扩展至电磁定向能武器的带外压制性攻击。利用强电磁能量攻击目标，具有频谱覆盖宽，瞬时功率大等特点，通过射频前端能够直接进入电子信息系统，或通过孔缝等途径耦合进入，造成电子设备被干扰、降级，甚至损毁。这些破坏效应与作用机理具有普适性，可对各种电子系统产生效用。

为赢得战场电磁主导权，各军事强国加强了电磁定向能武器的研究，并逐步投入使用。在基于网络信息体系作战条件下，电磁定向能武器攻击属于隐蔽攻击，攻击前后不产生明显的战斗痕迹，既可使敌方对峙力量遭受重大打击，又可避免不必要的国际事务争端，达到“攻而不战，战而不知，知而不认”的特殊效果，逐渐成为现代战争的重要前置手段。

因此，装备在战场中面临的电磁环境十分恶劣，尤其是雷达、高功率微波（High Power Microwave，HPM）、电磁脉冲弹等形成的强电磁环境对装备的生存力带来极大挑战，装备的强电磁防护性能影响战斗的效能发挥。随着新军事变革的深入推进，装备的研制采购和作战体系的建设更加面向实战化的要求。作为顶层设计的核心内容，标准体系建设是作战基础能力建设的重要组成部分[1]，强电磁防护的标准体系建设更是新形势下亟需完善发展的重要分支。

1 美国强电磁防护标准现状及特点

1.1 美国强电磁防护标准现状

自美苏两国在上世纪60年代核弹试爆时发现电磁脉冲对电子装备的影响后，美国便在装备的强电磁防护方面展开研究。同时美国也致力于同步建设强电磁防护的标准体系，不仅针对军用装备，同时也面向国家关键基础设施。通过持续不断的投入，美国在该领域的标准体系完善程度一直以来都处于世界领先地位。

在国家安全领域，美国通过国会立法推进关键基础设施的强电磁防护。在《修复美国地面运输法》的“关键电力基础设施安全”方面，明确了与电磁脉冲防御相关的规定；在《关键基础设施保护法》中规定了电磁脉冲的计划、研发、保护与准备，电磁脉冲的研究与开发，关键基础设施保护和如何应对电磁脉冲事件的建议策略；在《2016财年国防授权法》中提出组建“国会电磁脉冲攻击威胁评估委员会”，重点对“非核电磁脉冲武器、潜在对手使用与其他攻击媒介相结合的电磁脉冲武器”等人为电磁脉冲攻击威胁的程度进行评估并提出应对策略；在2019年3月26日，总统特朗普签署了行政命令，要求协调各联邦政府部门的资源，以应对电磁脉冲对美国的攻击。在该行政命令的第六部分，专门要求在该命令签署后1年内，能源部应修订现行的电磁脉冲防护相关标准，针对国家的关键基础设施，研究并更新强电磁脉冲物理特性的量化基准值，如波形和强度等，最终服务于关键设施的电磁防护。

在军事领域，美军已经形成一套较为完善的标准体系，尤其在电磁环境效应方面处于世界领先水平。在具体应用中，美军在强电磁防护领域，从顶层总体要求，到设计要求，到实施规范和指南，到研制过程管理，再到检验验收，都有相应的标准、规范和手册[2]，如表1所示。

除此之外，还有国防部指令（Department of Defense Directives，DoDD）、国防部指示（Department of Defense Instructions，DoDI）、军用工程实践案例（Engineering Practice Study for Military Standard，EPS-MIL-STD）、军用产品详细规范（Military Detail Specification，MIL-DTL）、军用产品性能规范（Military Performance Specification，MIL-PRF）等进行约束和规范。

1.2 美国强电磁防护标准的特点

根据上述现状分析，可以看出，美国强电磁防护标准体系的发展过程表现的特点包括：体系逐步完整、标准更新与装备研制同步、对装备的实际应用环境考虑更加详细等。

（1）体系完整，强制落实，配套性强

首先，从项目采办开始，美军就考虑了装备的电磁环境效应控制和管理，相应采取了规范化的控制和管理措施。在装备的方案设计阶段、生产研制阶段、检验验收阶段、运用部署阶段到全寿命期维修保障，都有相应的标准或规范来遵循。通过强电磁防护标准体系的顶层设计，在战略规划上保证了电子信息系统的强电磁防护水平。

表1 强电磁防护相关的美军用标准（部分）

在顶层标准规范中，MIL-STD-464C《系统电磁环境效应要求》是最具代表性的，美国国防部为确保在实际运用中落实这类核心标准，相应出台了相关的技术要求和检验验收方法。关于外部电磁环境的技术要求描述，有覆盖各类载体平台的MILHDBK-235系列和针对高空核电磁脉冲的MILSTD-2169B作为配套；针对装备在不同强电磁环境下的性能验证和测试，分别在TOP-1-2-511A、TOP-1-2-620和TOP-1-2-622中规定了详细测试流程；为确保落实飞机、舰船等战略武器的强电磁防护设计和验证工作，配套了受控的指导和管理标准，包括DI-EMCS-81294、DI-EMCS-81295、DIEMCS-81540B等。

此外，还通过引用ANSI美国国家标准学会、IEC国际电工协会、NATO北大西洋公约组织、SAE国际自动机工程师协会等多个机构或组织的电磁防护专业标准，使其装备建设在电磁环境效应分析、强电磁防护设计、电磁环境效应控制、电磁防护能力验证等方面能够进行更全面的覆盖和更好的可操作性。

（2）紧密结合装备研制，考虑实际运用环境

美军针对自身装备产生的强电磁环境，结合外部强电磁攻击对电子信息系统的破坏机理，从强化自身角度出发，设计制造上采取自上而下的系统技术措施，加强武器装备的电磁防护。

以美国2013年11月下水、2017年7月正式服役的“福特”级航母为例，在其立项时，系统电磁环境效应的标准仍为MIL-STD-1818A（1993年10月），在研制过程中，该标准经历了MIL-STD-464（1997年3月）、MIL-STD-464A（2002年12月）、MIL-STD-464B（2010年10月），在其完成研制时，已出台了MIL-STD-464C（2010年12月）。“福特”级航母上电子信息装备的更新迭代影响了飞行甲板的外部电磁环境[3]，其作战对抗环境在研制的20多年间也发生了变化，美军因此不断修订MILSTD-464系列标准。

例如，“福特”级航母上增加了发射功率约5kW的海上联合战术无线电系统[3]，使得2MHz～30MHz频段范围内的电磁辐射水平超过MIL-STD-464A中规定的飞行甲板外部环境要求（100 V/m），因此美国在MIL-STD-464C中对该频段的限值进行了上调，修订为164 V/m，以保证“福特”级航母能够满足自身实际使用的要求。

再如，“福特”级航母上新增了双波段雷达，以替代该频段的MK-23型目标捕获雷达和AN/SPS-49型二维对空搜索雷达[3]，使得在1～4 GHz频段范围内的电磁环境都发生了变化。因此美国也相应调整了MIL-STD-464C中的规定，相比MIL-STD-464A，对 1～2 GHz、2～2.7 GHz、2.7～3.6 GHz、3.6～4 GHz这4个频段范围均进行了不同程度的调减，以此更加贴近装备实际情况。

（3）检验验收可操作性强，实现全寿命期维护

在检验验收环节，美国注重可操作性，电子信息系统、平台系统、电子设备、军械等各类装备的强电磁防护设计和实施都有具体指标来进行规范。包括MIL-STD-464C对各种平台的外部电磁环境进行约束，重点考虑的是自身装备带来的影响；用MIL-HDBK-235的一系列涉密标准对各种武器平台进行约束，重点考虑的是外部攻击环境带来的影响。

对于装备在全寿命期的强电磁防护效能，美国通过技术维护，要求满足相关的标准、规定或指令[4]。包括研制阶段的DI-EMCS-81294电磁效应控制计划与程序、检验验收阶段的DI-EMCS-81295电磁效应验证步骤与程序、使用维护阶段的DI-EMCS-81540B电磁环境效应信息收集和分析报告，再配套以COE EP 1110-3-2军事建筑项目电磁脉冲和电磁信息泄漏防护、NAV DM-12.02海军陆基设施高空电磁脉冲防护等规定，以加强装备在全寿命期的强电磁防护效能保持有效。

2 强电磁防护标准体系发展建议

目前我军武器装备的强电磁防护标准体系较为零散，标准体系的系统性不高，大部分仍是以电磁兼容为主要目的的标准。虽然这些标准提供了不同条件下、不同范围内电磁环境及电磁兼容性管理的要求和方法[5]，但在系统强电磁防护指标体系、针对不同平台的电磁环境耐受要求，对于强电磁攻击防护，尤其是对高功率微波的防护尚不完善。

为了有效提升我关键基础设施和军事装备的强电磁防护水平，增强装备在复杂电磁环境、强电磁对抗环境下的适用性和可靠性，通过分析国外强电磁防护标准体系，结合自身实际需求和情况，提出几点发展建议。

2.1 加强各界对强电磁防护重要性的认识

针对目前的复杂国际形势，结合强电磁环境生成（攻击）技术的发展趋势和实际案例，增强国家关键基础设施主管部门和使用部门，尤其是能源、通信、金融等领域对强电磁攻击的认识，强化其对电磁防护重要性的理解。

在军事领域，军事人员应加强对新概念武器、新技术新战法运用情况的深入研究，充分认识装备未来将面临的强电磁对抗环境，强化认识强电磁防护在军事装备的设计、研制、生产、检验和使用维护等全寿命期间的重要性。在全军范围内，尽早将强电磁的防护能力确立为军事装备全寿命周期必须考核的重要指标，强制执行。

2.2 标准体系化发展，保持适时更新和及时补充

规划强电磁防护标准体系的研发路线图，根据国内现状分析、装备发展需求、外部形势和环境，深化研究强电磁防护标准体系，填补内容空白，形成强电磁防护的系列标准和规范，不断修订更新。

标准体系应覆盖系统指标要求、防护设计规范、工艺实施要求、检验验收方法、使用维护要求等，维持装备全寿命期的技术指标，提升我国在复杂国际形势下和复杂对抗环境下的适应能力。

根据需填补空白、需修订更新的标准集，分优先级进行递进式发展，并按年度投入相匹配的资金预算，以保证标准体系的发展具有足够的基础保障。

对于新研发的重大系统，尤其是电磁防护需求必要性强且防护等级要求高的，若可遵循的标准或规范已过时，建议先暂停系统的研制计划，而首要解决标准或规范的问题。

2.3 加强军民融合，完善基础条件建设和标准体系配套建设

作为国家基础建设和国防建设的重要支撑，工业界应当重视强电磁防护的基础研究工作，为强电磁防护标准体系做好技术能力配套和基础条件配套角色。

在技术能力方面，应加大开展强电磁环境对系统、电子设备、元器件及电路的辐照效应研究，形成针对本单位所研制的关键基础设施或军事装备的防护设计要求和防护细则等。

在基础条件方面，应统筹规划布局，由重点工业单位牵头建设大型开阔场电磁环境效应验证环境，对大型关键基础设施、武器平台系统等进行抗强电磁毁伤的模拟试验，通过试验搜集整理试验数据，研究重要系统和平台的强电磁防护安全阈值，建立完善的系统强电磁效应数据库和防护数据库，并为装备建设中的强电磁脉冲防护设计和试验验证工作提供支撑。同时，基于对试验数据的整理分析基础上，与相关部门共同探讨强电磁防护相关标准规范的起草和修订，基于我国实际情况和需求，逐步形成完善的军民一体的强电磁防护标准体系。

3 结 语

本文通过研究国外在强电磁防护领域的标准体系建设情况，分析不同类型标准或规范的作用与目的，梳理其相互关系，在初步掌握其现状基础上，描绘了其标准成体系建设、紧密结合装备研制、可操作性强等特点。并以此视角思考了国外经验对我国在该领域发展的启示，所提出的若干建议对我强电磁防护标准体系的发展具有一定的参考意义。