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刘尚合，中国工程院院士 1937年4月出生山西省闻喜县人，现任强电磁场环境模拟与防护技术国防科技重点实验室王任、教授、博导、主要从事防电磁危害理论与技术研究方向的研究生教学和科学研究工作，先后获国家科技进步一等奖，全国科学大会奖和省部级科技进步一、二等奖9项，军队教学成果一等奖2项，国家发明专利6项，出版专著3部，发表学术论文130余篇，指导的博士研究生论文获全国百篇优秀博士学位论文，被评为全国优秀教师，全军优秀教员，全军英模代表，总装备部优秀共产党员，获中国静电研究与应用重大贡献奖和中国人民解放军专业技术重大贡献奖，荣立二等功一次，三等功二次!2000年11月江泽民主席签署通令荣立一等功一次。
现代战争中，电子战与精确制导武器、C4I系统并列为高技术战争的“三大支柱”，发挥着越来越重要的作用。从二战末期的箔条诱饵，到贝卡谷地的电子干扰，最后到伊拉克战争中的电磁脉冲炸弹，电子战已经逐渐被大家所熟悉。
但是您可能并不知道，电子战，只是军事电磁环境研究中的一部分。周围的民用或军用设备，甚至您自己，也可能制造出一种电磁干扰，让您的电台、雷达无法正常使用，“谢菲尔德”号就命丧于此。还有大自然。地球本身就是一个磁场，风雨雷电并不少见。它们也会干扰您的电台、雷达，甚至让一架先进的战斗机燃烧殆尽，
这些构成电磁环境的各种电磁干扰，会在用频装备的工作频段上形成压制性或欺骗性干扰，影响用频装备正常工作，造成通信中断、指挥瘫痪、雷达迷茫、制导失控等被动局面。因此，提高武器装备抗电磁干扰能力，包括抗电子干扰能力，才能取得战争胜利的主动权。目前，电磁环境效应已成为各军事强国重点研究的问题之一。
电磁环境和电磁环境效应
那么，何谓电磁环境呢?电磁环境(EME)就是存在于某场所的所有电磁现象的总和。美军对电磁环境的解释是电磁骚扰、电磁脉冲、电磁辐射对人员、军械和挥发性材料的危害，以及雷电和沉积静电等自然现象的综合。苏联对电磁环境的定义是：影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境，也指电子战双方使用各自电磁能构成的信号和信号密度总和。电磁环境主要取决于无线电装置及其部件的数量、工作状态、功率和辐射频率。概而言之，构成空间电磁环境的主要因素是自然环境因素和人为环境因素。
由于战场电磁环境受参战地域装备的分布状况、工作频率、辐射功率(场强)、辐射方式、所处地理环境、气象条件等多种因素的影响，所以战场电磁环境是复杂的、随机的，通常称为复杂电磁环境。它由分布密集、数量繁多、样式复杂、动态随机的多种电磁信号交叠而成，对装备、燃油和人员等构成一定影响。美军在其2000年出版的《联合电子战条令》中指出：军事行动是在越来越复杂的电磁环境中实施的。
而电磁环境对装备和易挥发材料及生物体等产生的作用效果就是电磁环境效应。它包罗所有的电磁学科，如：电磁兼容性与电磁骚扰，电磁易损性，电磁脉冲，电子防护，电磁辐射对人员、军械和挥发性材料的危害，以及闪电和沉积静电等自然现象效应，简称E3。众多研究表明：电磁环境效应会对军队、设备、系统和平台作战能力等产生严重影响。战场上的电磁危害源及其特点
构成战场复杂电磁环境的危害源主要包括：静电放电、沉积静电、雷电等自然危害源，核电磁脉冲、高功率微波等定向能武器产生的人为电磁辐射，以及用频设备和战场上敌对双方设置的人为电磁干扰等。
自然电磁危害源
主要是静电和雷电，因为静电放电、沉积静电、雷电是普遍存在于作战空间中，不可避免。静电放电有时可以形成高电位、强电场和瞬时大电流，产生强烈的电磁辐射而形成电磁脉冲。作为一种近场危害源，会干扰电子系统，使燃油、电爆装置意外燃烧、爆炸。
沉积静电是指由于空气、潮雾、空气中的粒子与运动的飞行器，如飞机、航天飞机等之间的电荷转移所形成的静电积累。沉积静电能使飞机表面的静电电位高达100-300千伏，导致电晕、电弧放电，产生严重的电磁干扰，影响飞机的通信或导航。
雷电也可以看作是大规模的静电放电，其放电电流持续时间长，可达100千安以上，与一般的静电放电相比，雷电脉冲场的频率较低(1千赫兹～10兆赫兹)，能量较大。战场上的电磁环境主要考虑雷电电磁脉冲场的作用。它是伴随雷电放电过程的电磁辐射，以瞬时大电流、浪涌电压等，通过电源线、信号线传导到电子装备上，也可以通过电容性耦合、电感性耦合或等效天线耦合将脉冲能量耦合到武器装备上。
太阳电磁辐射是指太阳射向地球的光能巨流，大约为18×1022尔格，秒(尔格是量子能量单位，1尔格6.25×1011电子伏特)。它以电磁波的形式传到地球表面，传播速度等于光速，到达地球表面的太阳辐射能量与纬度、海拔高度以及时间的变化有关。太阳电磁辐射对军事电子设备造成危害主要有两种，一种是热效应，一种是光化学效应。热效应可以引起电子设备的老化、氧化、裂缝及内部物质的化学反应等。由于太阳辐射所引起的高温或局部过热，导致产品的绝缘性能下降、过应力增大。光化学效应将导致电子设备所使用的材料，如涂料、油漆、塑料、纤维和橡胶等变形、褪色、失去光泽、粉化等。这两种效应对电子设备的电性能和机械性能造成危害。
太阳电磁辐射会对电离层产生强烈影响，比如说太阳耀斑爆发时，引起电离层强烈扰动，导致无线电联系和电视联系被中断，对通信系统造成干扰。比如2001年3月21日，受太阳风暴的影响，我国北方地区的满州里、长春、北京、兰州、乌鲁木齐等地发生了一次电离层暴，转播通信受到了大面积干扰。短波通信频率从上午8时以后严重下降，下降幅度普遍超过50％，其中满州里等地50％左右的短波通信开始出现中断现象，到下午6时左右尚未恢复。
地球和大气层电磁场也是重要的自然电磁危害源。地球大气中始终存在方向垂直向下的大气电场，这意味着大气相对于大地带正电荷，而地球带负电荷，大气和大地携带异性电荷是大气电场的成因。大气电场会对一些军事目标产生危害。例如，火箭在发射前竖立在接地的发射台上，由于大气电场的作用，火箭会感应出电荷。如果火箭接地不好，它对地呈现电位差。火箭起飞时，当火箭从大气电位梯度高的区域飞行到电位梯度低的区域时，感应的电荷在火箭表面上流动，以期达到更为均匀的分布。如果火箭各级和各段的表面之间搭接不好，电荷的流动受到阻塞，在相互绝缘的气隙间产生电位差，有时会发生火花放电，形成电磁干扰，对火箭的发射造成影响。
人为电磁危害源 人为电磁危害源的种类较多，其特点和作用机理也各 有不同，核电磁脉冲、非核电磁脉冲对武器装备具备“软杀伤”和“硬摧毁”的双重能力，严重影响武器装备的作战效能。
人为无意干扰源属于电磁兼容范畴，包括系统内电磁辐射干扰和系统外电磁辐射干扰。电磁兼容性(EMC)是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。
常见的战场环境下的电磁兼容问题主要有：我方雷达发射机工作时，其副瓣对我方临近电子系统的干扰；通信系统正常工作时，其发射的电磁波可能对一些电磁敏感系统产生干扰。这些战场电磁兼容问题解决不好，会造成巨大的伤亡事故。比如1967年7月29日，在越南北部巡航的美国航空母舰上，由于舰载雷达产生的高功率微波辐照，导致舰载机外挂导弹意外爆炸，死亡134人、伤62人，舰艇飞机严重受损，经济损失高达7200万美元。
人为有意电磁干扰的代表是高空核爆电磁脉冲(HEMP)，它强度大，覆盖区域广。传统的百万吨当量级的核武器在高空爆炸时，释放的电磁脉冲能量约为1×1011焦耳级，其作用范围覆盖上千千米。1962年7月8日，美国在约翰斯顿岛上空进行1400吨TNT当量的高空核试验，爆炸引起距离1300千米外的夏威夷瓦胡岛30多条路灯同时发生故障：电力线路许多断路器跳闸，数百个报警器误动作，檀香山与威克岛之间的短波通信中断；美军电子通信和指挥控制系统失灵，警戒雷达出现故障。鉴于核电磁脉冲的巨大破坏作用，目前，军事强国一方面研制小型核电磁脉冲武器，提高其电磁脉冲产生效率。一方面积极研制菲核电磁脉冲武器。目前，随着核技术的发展，核大国已研制出小型核武器，增强了其电磁脉冲效应。非核电磁脉冲危害源一般指超宽带(UWB)和高功率微波(HPM)等电磁脉冲武器。
电磁环境对军事装备的影响
海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争都已经证明，大量智能化武器和精确制导武器在战争中发挥了独特的作用，而这些高技术武器系统作战效能的发挥强烈地依赖于所处的电磁环境。因此有效地运用电磁频谱，控制电磁环境效应，夺取并保持电磁优势，是信息化战争中各方争夺的制高点。另外，电磁环境效应将对联合战役的组织实施产生深刻影响。未来联合战役的组织实施过程中必须科学地管理电磁辐射的频域、时域，根据各种武器装备的电磁兼容情况，合理地分配和使用频谱资源，以充分发挥其威力和作用。
概括地讲，电磁环境的作用就是电磁能量通过传导耦合和辐射(场)耦合影响电子装备、燃油和人员，包括热效应、强电场效应、电磁干扰效应和磁效应等。
电磁能量的热效应 电磁能量与燃油、人员、电子装备等发生相互作用，将电磁能量转换为热能而造成影响，尤其是快沿脉冲产生的热效应一般是在纳秒或微秒量级完成的，是一种绝热过程。作为点火源、引爆源。瞬时可引起易燃、易爆气体或电火工品爆炸：可使系统中的微电子器件、电磁敏感电路过热，造成局部热损伤，电路性能变坏或失效，甚至导致库存物资燃烧爆炸。如美国F-15战斗机在维修时，由于燃油系统接地不正确，人体未采取防静电措施，静电放电形成的电磁脉冲使飞机彻底烧毁。
强电场效应 电磁能量以快沿脉冲形式作用到系统内部的电子元器件上产生强电场，不仅造成电路失效，而且强电场效应造成载流子在器件表面态或缺陷态的迁移，从而形成潜在性损伤，对许多微电子器件和敏感电路的工作可靠性造成影响。
电磁干扰效应 在复杂电磁环境条件下，军事装备的自扰和互扰主要是由电磁干扰效应造成的。电磁辐射能量作用于电子信息系统，可使信息化设备产生误动作或功能失效，甚至使武器装备中电爆装置意外发火，造成恶性事故。例如，1986年英阿马岛战争中，英国驱逐舰“谢菲尔德”号上的卫星通信系统与警戒雷达系统不能兼容，在进行无线通信时必须关闭雷达。当该舰舰长同英国本土进行通信联络时，警戒雷达被下令关闭了。恰在这时，阿根廷战机发射的“飞鱼”导弹击中了该舰，使其沉没大海。
磁效应 静电放电、雷击闪电等引起的电流脉冲以及高功率电磁脉冲场在金属物体上感应的大电流可产生强磁场，由于对磁场的屏蔽更加困难，使电磁能量更容易耦合到系统内部，干扰电子设备的正常工作，因此，对信息化军事设备的设计和磁屏蔽材料的选择都提出了更苛刻的要求。
科学技术的发展使微电子器件、电爆装置和电磁辐射源大量应用于军事装备，导致军事装备的电磁敏感度大大提高。同时，未来信息化条件下的作战，战场预警、信息传递、指挥控制、武器制导和导航定位等用频装备部署密集，民用电磁辐射源众多，敌对双方电子对抗异常激烈，战场电磁环境极为复杂。所以，未来战争是在陆、海、空、天等有形战场和电磁空间、认知领域等无形战场展开的较量。研究复杂电磁环境，掌握它的作用规律，采取相应的对策，夺取战场的制电磁权，对掌握战争的主动权将具有十分重要的意义。
现代战争中，电子战与精确制导武器、C4I系统并列为高技术战争的“三大支柱”，发挥着越来越重要的作用。从二战末期的箔条诱饵，到贝卡谷地的电子干扰，最后到伊拉克战争中的电磁脉冲炸弹，电子战已经逐渐被大家所熟悉。
但是您可能并不知道，电子战，只是军事电磁环境研究中的一部分。周围的民用或军用设备，甚至您自己，也可能制造出一种电磁干扰，让您的电台、雷达无法正常使用，“谢菲尔德”号就命丧于此。还有大自然。地球本身就是一个磁场，风雨雷电并不少见。它们也会干扰您的电台、雷达，甚至让一架先进的战斗机燃烧殆尽，
这些构成电磁环境的各种电磁干扰，会在用频装备的工作频段上形成压制性或欺骗性干扰，影响用频装备正常工作，造成通信中断、指挥瘫痪、雷达迷茫、制导失控等被动局面。因此，提高武器装备抗电磁干扰能力，包括抗电子干扰能力，才能取得战争胜利的主动权。目前，电磁环境效应已成为各军事强国重点研究的问题之一。
电磁环境和电磁环境效应
那么，何谓电磁环境呢?电磁环境(EME)就是存在于某场所的所有电磁现象的总和。美军对电磁环境的解释是电磁骚扰、电磁脉冲、电磁辐射对人员、军械和挥发性材料的危害，以及雷电和沉积静电等自然现象的综合。苏联对电磁环境的定义是：影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境，也指电子战双方使用各自电磁能构成的信号和信号密度总和。电磁环境主要取决于无线电装置及其部件的数量、工作状态、功率和辐射频率。概而言之，构成空间电磁环境的主要因素是自然环境因素和人为环境因素。
由于战场电磁环境受参战地域装备的分布状况、工作频率、辐射功率(场强)、辐射方式、所处地理环境、气象条件等多种因素的影响，所以战场电磁环境是复杂的、随机的，通常称为复杂电磁环境。它由分布密集、数量繁多、样式复杂、动态随机的多种电磁信号交叠而成，对装备、燃油和人员等构成一定影响。美军在其2000年出版的《联合电子战条令》中指出：军事行动是在越来越复杂的电磁环境中实施的。
而电磁环境对装备和易挥发材料及生物体等产生的作用效果就是电磁环境效应。它包罗所有的电磁学科，如：电磁兼容性与电磁骚扰，电磁易损性，电磁脉冲，电子防护，电磁辐射对人员、军械和挥发性材料的危害，以及闪电和沉积静电等自然现象效应，简称E3。众多研究表明：电磁环境效应会对军队、设备、系统和平台作战能力等产生严重影响。战场上的电磁危害源及其特点
构成战场复杂电磁环境的危害源主要包括：静电放电、沉积静电、雷电等自然危害源，核电磁脉冲、高功率微波等定向能武器产生的人为电磁辐射，以及用频设备和战场上敌对双方设置的人为电磁干扰等。
自然电磁危害源
主要是静电和雷电，因为静电放电、沉积静电、雷电是普遍存在于作战空间中，不可避免。静电放电有时可以形成高电位、强电场和瞬时大电流，产生强烈的电磁辐射而形成电磁脉冲。作为一种近场危害源，会干扰电子系统，使燃油、电爆装置意外燃烧、爆炸。
沉积静电是指由于空气、潮雾、空气中的粒子与运动的飞行器，如飞机、航天飞机等之间的电荷转移所形成的静电积累。沉积静电能使飞机表面的静电电位高达100-300千伏，导致电晕、电弧放电，产生严重的电磁干扰，影响飞机的通信或导航。
雷电也可以看作是大规模的静电放电，其放电电流持续时间长，可达100千安以上，与一般的静电放电相比，雷电脉冲场的频率较低(1千赫兹～10兆赫兹)，能量较大。战场上的电磁环境主要考虑雷电电磁脉冲场的作用。它是伴随雷电放电过程的电磁辐射，以瞬时大电流、浪涌电压等，通过电源线、信号线传导到电子装备上，也可以通过电容性耦合、电感性耦合或等效天线耦合将脉冲能量耦合到武器装备上。
太阳电磁辐射是指太阳射向地球的光能巨流，大约为18×1022尔格，秒(尔格是量子能量单位，1尔格6.25×1011电子伏特)。它以电磁波的形式传到地球表面，传播速度等于光速，到达地球表面的太阳辐射能量与纬度、海拔高度以及时间的变化有关。太阳电磁辐射对军事电子设备造成危害主要有两种，一种是热效应，一种是光化学效应。热效应可以引起电子设备的老化、氧化、裂缝及内部物质的化学反应等。由于太阳辐射所引起的高温或局部过热，导致产品的绝缘性能下降、过应力增大。光化学效应将导致电子设备所使用的材料，如涂料、油漆、塑料、纤维和橡胶等变形、褪色、失去光泽、粉化等。这两种效应对电子设备的电性能和机械性能造成危害。
太阳电磁辐射会对电离层产生强烈影响，比如说太阳耀斑爆发时，引起电离层强烈扰动，导致无线电联系和电视联系被中断，对通信系统造成干扰。比如2001年3月21日，受太阳风暴的影响，我国北方地区的满州里、长春、北京、兰州、乌鲁木齐等地发生了一次电离层暴，转播通信受到了大面积干扰。短波通信频率从上午8时以后严重下降，下降幅度普遍超过50％，其中满州里等地50％左右的短波通信开始出现中断现象，到下午6时左右尚未恢复。
地球和大气层电磁场也是重要的自然电磁危害源。地球大气中始终存在方向垂直向下的大气电场，这意味着大气相对于大地带正电荷，而地球带负电荷，大气和大地携带异性电荷是大气电场的成因。大气电场会对一些军事目标产生危害。例如，火箭在发射前竖立在接地的发射台上，由于大气电场的作用，火箭会感应出电荷。如果火箭接地不好，它对地呈现电位差。火箭起飞时，当火箭从大气电位梯度高的区域飞行到电位梯度低的区域时，感应的电荷在火箭表面上流动，以期达到更为均匀的分布。如果火箭各级和各段的表面之间搭接不好，电荷的流动受到阻塞，在相互绝缘的气隙间产生电位差，有时会发生火花放电，形成电磁干扰，对火箭的发射造成影响。
人为电磁危害源 人为电磁危害源的种类较多，其特点和作用机理也各 有不同，核电磁脉冲、非核电磁脉冲对武器装备具备“软杀伤”和“硬摧毁”的双重能力，严重影响武器装备的作战效能。
人为无意干扰源属于电磁兼容范畴，包括系统内电磁辐射干扰和系统外电磁辐射干扰。电磁兼容性(EMC)是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。
常见的战场环境下的电磁兼容问题主要有：我方雷达发射机工作时，其副瓣对我方临近电子系统的干扰；通信系统正常工作时，其发射的电磁波可能对一些电磁敏感系统产生干扰。这些战场电磁兼容问题解决不好，会造成巨大的伤亡事故。比如1967年7月29日，在越南北部巡航的美国航空母舰上，由于舰载雷达产生的高功率微波辐照，导致舰载机外挂导弹意外爆炸，死亡134人、伤62人，舰艇飞机严重受损，经济损失高达7200万美元。
人为有意电磁干扰的代表是高空核爆电磁脉冲(HEMP)，它强度大，覆盖区域广。传统的百万吨当量级的核武器在高空爆炸时，释放的电磁脉冲能量约为1×1011焦耳级，其作用范围覆盖上千千米。1962年7月8日，美国在约翰斯顿岛上空进行1400吨TNT当量的高空核试验，爆炸引起距离1300千米外的夏威夷瓦胡岛30多条路灯同时发生故障：电力线路许多断路器跳闸，数百个报警器误动作，檀香山与威克岛之间的短波通信中断；美军电子通信和指挥控制系统失灵，警戒雷达出现故障。鉴于核电磁脉冲的巨大破坏作用，目前，军事强国一方面研制小型核电磁脉冲武器，提高其电磁脉冲产生效率。一方面积极研制菲核电磁脉冲武器。目前，随着核技术的发展，核大国已研制出小型核武器，增强了其电磁脉冲效应。非核电磁脉冲危害源一般指超宽带(UWB)和高功率微波(HPM)等电磁脉冲武器。
电磁环境对军事装备的影响
海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争都已经证明，大量智能化武器和精确制导武器在战争中发挥了独特的作用，而这些高技术武器系统作战效能的发挥强烈地依赖于所处的电磁环境。因此有效地运用电磁频谱，控制电磁环境效应，夺取并保持电磁优势，是信息化战争中各方争夺的制高点。另外，电磁环境效应将对联合战役的组织实施产生深刻影响。未来联合战役的组织实施过程中必须科学地管理电磁辐射的频域、时域，根据各种武器装备的电磁兼容情况，合理地分配和使用频谱资源，以充分发挥其威力和作用。
概括地讲，电磁环境的作用就是电磁能量通过传导耦合和辐射(场)耦合影响电子装备、燃油和人员，包括热效应、强电场效应、电磁干扰效应和磁效应等。
电磁能量的热效应 电磁能量与燃油、人员、电子装备等发生相互作用，将电磁能量转换为热能而造成影响，尤其是快沿脉冲产生的热效应一般是在纳秒或微秒量级完成的，是一种绝热过程。作为点火源、引爆源。瞬时可引起易燃、易爆气体或电火工品爆炸：可使系统中的微电子器件、电磁敏感电路过热，造成局部热损伤，电路性能变坏或失效，甚至导致库存物资燃烧爆炸。如美国F-15战斗机在维修时，由于燃油系统接地不正确，人体未采取防静电措施，静电放电形成的电磁脉冲使飞机彻底烧毁。
强电场效应 电磁能量以快沿脉冲形式作用到系统内部的电子元器件上产生强电场，不仅造成电路失效，而且强电场效应造成载流子在器件表面态或缺陷态的迁移，从而形成潜在性损伤，对许多微电子器件和敏感电路的工作可靠性造成影响。
电磁干扰效应 在复杂电磁环境条件下，军事装备的自扰和互扰主要是由电磁干扰效应造成的。电磁辐射能量作用于电子信息系统，可使信息化设备产生误动作或功能失效，甚至使武器装备中电爆装置意外发火，造成恶性事故。例如，1986年英阿马岛战争中，英国驱逐舰“谢菲尔德”号上的卫星通信系统与警戒雷达系统不能兼容，在进行无线通信时必须关闭雷达。当该舰舰长同英国本土进行通信联络时，警戒雷达被下令关闭了。恰在这时，阿根廷战机发射的“飞鱼”导弹击中了该舰，使其沉没大海。
磁效应 静电放电、雷击闪电等引起的电流脉冲以及高功率电磁脉冲场在金属物体上感应的大电流可产生强磁场，由于对磁场的屏蔽更加困难，使电磁能量更容易耦合到系统内部，干扰电子设备的正常工作，因此，对信息化军事设备的设计和磁屏蔽材料的选择都提出了更苛刻的要求。
科学技术的发展使微电子器件、电爆装置和电磁辐射源大量应用于军事装备，导致军事装备的电磁敏感度大大提高。同时，未来信息化条件下的作战，战场预警、信息传递、指挥控制、武器制导和导航定位等用频装备部署密集，民用电磁辐射源众多，敌对双方电子对抗异常激烈，战场电磁环境极为复杂。所以，未来战争是在陆、海、空、天等有形战场和电磁空间、认知领域等无形战场展开的较量。研究复杂电磁环境，掌握它的作用规律，采取相应的对策，夺取战场的制电磁权，对掌握战争的主动权将具有十分重要的意义。