冒建军

【摘 要】电发火弹药是电子技术与弹药相结合的产物，在现代战争中广泛应用。由于现代战争中，战场复杂的电磁环境使得电发火弹药使用的安全性与性能的可靠性受到极大威胁。为此，本文首先就电磁环境对电发火弹药安全性的影响及危害模式進行了分析，研究了目前常用电磁防护加固技术及其存在的问题，提出采用电磁屏蔽技术来对电发火弹药进行电磁防护是一种最直接最有效的方法。

【关键词】新型弹药；电火工品；电磁防护；电磁屏蔽

中图分类号： TJ410 文献标识码： A 文章编号： 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 目前电发火弹药抗电磁环境危害存在的问题

电发火弹药的电点火系统通常由电火工品（EED）和相关发火线路构成。EED作为电发火弹药的终端负载，同时也是电发火弹药中最敏感、最危险的部分，最容易受到电磁能量的危害。电发火弹药储运、勤务处理及战场使用过程中，经常发现有意外发火或瞎火现象，经研究分析，电发火弹药意外发火、瞎火的原因主要是EED受到电磁干扰所致。

目前，所制定的有关电磁环境的国军标，都是针对整个武器系统而言，还没有确定的标准来明确定义电发火弹药所处的电磁环境。电发火弹药相对于整个武器系统而言，只是其中一个分系统。它所受到的电磁危害，与武器系统所处的电磁环境，以及与之相连接的其它分系统相关。当前电发火弹药抗电磁危害加固技术还存在许多问题，主要体现在：电磁能量进入电发火弹药，引起电磁危害的情况十分复杂，使得理论研究、机理分析具有一定的难度；电磁试验环境与实际存在电磁环境有一定的差别，在实际电磁环境中，可能有各种不同形式的电磁干扰源（如雷达脉冲波、连续波等）同时作用到电发火弹药上，而在电磁试验环境中，每次试验只是施加单一的一种电磁干扰源，现有电磁试验环境中，这是无法真实模拟的；相应的电子器件参数难以达到，在武器系统中，要求电子元器件不仅能耐高温，且能耐高压以及高过载，同时，对电发火弹药来说，其中电火工品的小型化、精密化是发展的必然趋势，这对电子元器件就提出了更高的要求，从目前国内来看，相应的电子器件参数难以满足电发火弹药对电子器件的高要求。因此，要设计出既满足电发火弹药战技性能要求又能有效防护电磁危害的电发火系统存在很大难度。

滤波、优化电路及线路设计、保护电路等加固技术一般多运用于产品的设计阶段，如果采用这些方法对现役电发火弹药进行电磁防护加固，必然影响到弹药本身的射程、精度、空气动力学特性等各项技术参数指标，需要对多项技术参数指标进行重新鉴定，这样大的工作量在工程上是无法承受的，也是得不偿失的。因此，采取这些措施提高现有已定型电发火弹药武器系统的抗电磁危害能力，是难以实现的。

2 电磁环境对点发火弹药安全性的影响及危害模式

装有EED的电发火弹药在制造、储存、运输和使用过程中，不可避免地会受到电磁环境中各种电磁能量的威胁。电磁能量对弹药电点火系统的直接作用有两种：一是以电流的形式通过脚线输入桥丝，通过加热桥丝使电点火具发火；再就是以电压形式加在脚壳之间，通过火花放电引爆电点火具。前一种是低电压大电流的过程，后一种则是高电压小电流的过程。在很多情况下，这两种作用是同时存在的，并且一种作用占主导。哪一种机理起主导作用取决于辐照电磁波的形式（连续波、脉冲波）、电点火具的类型（灼热桥丝、火花式、间隙式）以及电磁能量作用于弹药电点火系统的方式（传导、辐射）。

电磁能量是通过能量耦合的方式进入到弹药系统内部的，电磁能量有传导和辐射两种传输方式。试验研究表明，各种电磁危害源主要是通过能量的传导耦合或辐射耦合模式发生作用的。其作用机理主要表现为：热效应、电磁辐射场作用、静电场效应、磁效应。传导耦合是指电磁能量以电压或电流的形式通过金属导体或集总元件（如电容器、变压器）耦合至电路系统（或元器件）的能量传递方式，根据具体的耦合方式，可分为直接传导耦合、公共阻抗耦合、转移阻抗耦合等。辐射耦合是指电磁能量通过空间以电磁场辐射形式耦合至电路系统（或元件）的能量传递方式，主要是通过孔洞、缝隙、屏蔽体泄漏等耦合。

静电放电和直击雷的雷电浪涌对弹药电点火电路的耦合途径属于传导耦合模式，静电放电和直击雷可以通过弹药的金属壳体耦合进入电点火电路，这种耦合通道需要由金属导线或集总元件组成的连接线路。发动机点火、不同物质间的摩擦以及粉尘、沙、土、雪、冰晶体和雨对弹药的冲击能够产生高达300kV的静电电压。静电能量与积累电压的平方和带电物体分布电容的大小成正比。高分子复合包装材料和化纤衣物经过摩擦都可以产生数十kV的静电电压。当外来物体的静电荷意外地加载到弹药发火线路上时，可以引起弹药非正常发火，或者给弹药造成潜在性危害。直击雷通过传导方式可以将上千伏的电压和上百安的电流耦合到弹药电点火电路上，使EED瞬间爆裂甚至将发火导线熔融气化烧毁。

辐射耦合分为“前门”和“后门”耦合。“前门”耦合是指电磁场通过天线，包括导线、壳体，耦合到弹药电点火系统中的一种耦合方式。“后门”耦合则是指电磁能量通过各种“窗口”，如接缝、开口、舱口、进气孔、排气孔以及开关等穿透的一种耦合方式。电磁脉冲场辐射耦合到导线上，会产生瞬态感应电压或电流，这些瞬态干扰沿着导线进入EED，超过一定的强度就会使EED 发火或发生潜在性失效，造成事故。武器系统壳体上的孔缝，如测试电缆孔、通风孔等，破坏了壳体屏蔽的完整性，电磁脉冲也会通过这些孔缝耦合进入电点火系统。

传导耦合模式中耦合到弹药电点火电路上的能量较辐射耦合模式大得多，因此，只要有传导耦合发生时，弹药电点火系统中的EED通常会被起爆或者遭到破坏。传导耦合的破坏力较辐射耦合大。但是，传导耦合的发生需要通过电阻、电容或电感构成的耦合通道，只要破坏了这个通道或者将传导耦合进入的能量泄放掉，就可以防止其对弹药电点火电路的破坏。多数情况下是辐射耦合与传导耦合同时存在，空间电磁能量经辐射耦合后，常以传导耦合的方式进入电路系统。

3 常用电磁防护加固技術

（1）屏蔽

屏蔽是利用金属盒、金属网等屏蔽体将电发火弹药及其相关发火电路（包括电源、发射线、开关和支路电路）包围起来，或对武器的几个部分分别进行屏蔽，尽量减少进入武器系统的电磁能量的一种抑制干扰措施。交变的电场作用于导体表面时导体内部电子在电场力的作用下形成传导电流使电场一部分被反射，一部分透射。交变磁场在屏蔽体内可产生涡流一方面涡流可消耗原磁场的能量，使其减弱；另一方面涡流产生的反向磁场可以抵消原来的磁场，从而使进入屏蔽体内部的电磁能量减小。

（2）滤波

为了将电磁干扰脉冲过滤，减少干扰脉冲对弹药电点火系统的危害，设计滤波器是个有效的手段[21]。由于电发火弹药是直流发火设计，所以电点火系统中的滤波器应选用低通滤波器。其原理是用高阻抗隔断不要的高频电磁能量，并具有良好的低通特性，以保证弹药可靠发火。选择适当电容及电感组合构成滤波器，对提高弹药电点火系统抗电磁环境危害的能力具有较好的效果。

（3）优化布线及线路设计

对于电场产生的附加电动势：

可知，设计弹药电点火系统的回路时路径应当尽量地短，以减小感应电压，从而增强弹药电点火系统的抗电磁危害能力。

对于交变磁场B产生的感生电动势

可知应尽量减少弹药电点火系统引线所围的回路面积s，避免环路及大面积长走线。两根导线应采用绞线的形式，利用对称布线产生逆反感生电动势的方法减小电磁危害。

（4）保护电路

弹药电点火系统中的保护电路也很重要。在突然受到大能量的电磁干扰时保护电路可瞬时导通将大部分具有破坏能力的能量泄放掉，从而使电点火系统中的电点火具受到保护，避免发火。具体有火花隙、半导体击穿器件等。

火花隙是一种介质击穿器件。利用某些晶体材料在强电场中从介质表面发射电子，在周围介质中产生电弧形成放电通道，从而使高电压在瞬间泄放掉的原理制成。

半导体击穿器件包括整流二极管、齐纳二极管、TransZorb管、非性电阻器等。这些器件的特性是在高电压时电阻较小，响应迅速，能瞬间泄放掉静电高压等电磁能量，而低电压条件下呈高阻状态，不影响电点火系统正常发火。

4 结论

屏蔽作为抑制电磁干扰最常用、最直接且有效的技术手段，不仅对电磁辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和电容性耦合、电感性耦合干扰均有明显的抑制作用，因此，屏蔽作为一种直接有效的电磁危害防护手段在电磁危害防护设计中占有十分重要的地位。而对于采用电磁屏蔽方法提高弹药电磁防护能力最直接最有效的方法莫过于直接从弹药的包装入手，通过对弹药包装本身电磁防护能力的改善和提高，切断外界电磁危害对弹药电点火系统的影响，从而达到对电发火弹药进行有效电磁防护的目的。