核电磁脉冲效应
核武器爆炸产生的强电磁脉冲对仪器设备的破坏效应
核电磁脉冲效应,核武器爆炸产生的强电磁脉冲对仪器设备的破坏效应。核电磁脉冲在核爆炸总能量中所占份额虽不大,但脉冲强度比一般无线电波高百万倍,遇到适当的接收体时,可在瞬间产生很高的电压和很强的电流,损坏电子仪器和电气设备,使指挥、控制、通信等系统失灵。
核爆炸时在空间产生的瞬时电磁场对电子系统所引起的破坏作用和效果。是核爆炸杀伤破坏因素之一。核电磁脉冲效应的产生机理是:核爆炸释放的瞬发γ射线、X射线及随后的中子所产生的γ射线,与周围介质相互作用,产生康普顿电子流。由于周围环境的影响,康普顿电子流在各方向不对称,从而在磁场中激励出随时间变化的脉冲电磁场。爆高不同,康普顿电流的不对称情况也不同,激励出不同的核电磁脉冲波形,因此可分为地面、低空和高空核爆炸核电磁脉冲等。大气层核爆炸时,地(水)面的存在及空气密度随高度的变化,使康普顿电子流明显不对称,呈现向外辐射的半球状。所产生的电磁脉冲与爆炸威力有关,以万吨梯恩梯当量核爆炸为例,爆心几千米内为源区,电场强度约105伏/米、磁场强度约103安/米,脉冲持续时间10-3~10-1秒;距爆心20千米处,电场约102~103伏/米,脉冲持续时间约为10-4秒,上升前沿约10-6秒。高空核爆炸时,产生的γ、X射线向下传播,至距地面20~40千米的区域,与稀薄的大气作用,产生康普顿电子,康普顿电子在地球磁场中偏转,形成螺旋电流,能在很大的空间内激励出高空核电磁脉冲,其特点是脉冲上升前沿陡,持续时间短。高度为50~100千米的大威力核爆炸,其瞬发射线将在地面附近、离爆心投影点半径800~1100千米内,产生场强(2~5)×104伏/米、持续时间10-7秒的早期高空核电磁脉冲;随后中子到达源区,与大气作用产生γ射线,激发起峰值10~102伏/米、持续时间10-3~1秒的中期高空核电磁脉冲;核爆炸产生的高温、高压等离子体在地球磁场中高速膨胀将产生峰值每米几十毫伏、持续时间百秒级的晚期高空核电磁脉冲。当金属飞行器在空间遭受核爆炸γ、X射线直接辐照时,腔内将散射出定向电子流并激励“内电磁脉冲”。同时表面发射光电子,使系统表面出现电流,激励出强的“系统电磁脉冲”。其强度和特点,既取决于辐照源特性,也取决于腔体尺寸、壳体表面的几何形状、材料的性质等因素。对于电子设备,以及指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察(C4ISR)等电子系统和供电系统,核电磁脉冲通过长天线、电力线网、电缆网等耦合能量(前门耦合),或通过孔缝等耦合能量(后门耦合),耦合进入系统的能量使其受干扰或损伤。损伤的形式取决于耦入能量和系统损伤参数值。早期高空核电磁脉冲(2~5)×104伏/米的强场,若无特殊加固措施,对接有天线或长电缆网的电子系统,将因耦入强脉冲电磁能而受损。晚期高空核电磁脉冲峰值虽较弱,但持续时间长,对长度以百千米计的电力电缆等可能造成严重冲击。实行高空核电磁脉冲打击能够实现大范围、大纵深的战略打击,因此不需要知道目标的准确位置。各武器阵地的有关电子系统、C4ISR系统、民用电力系统等,无论是否暴露,如无特殊防护,都可能遭到高空核电磁脉冲的破坏。美国一次威力为百万吨梯恩梯当量、400千米爆高的高空核试验,曾使距爆心约1400千米处的防盗系统误动作,并使输电网因过电压而跳闸。电子系统防护核电磁脉冲效应的措施包括:加强电磁屏蔽,尽可能使电子系统置于全屏蔽空间内;防止导体的传导电流穿透屏蔽体;使用高屏蔽性能的电缆并尽量缩短电缆等引线;用光缆代替电缆;选用抗电磁冲击强的电子元器件等。
发布者:中国军事百科全书编审室
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最新修订时间:2023-03-19 10:00
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