在新技術戰爭條件下， 電力系統成為導電纖維彈攻擊的首要目標， 如何做好電力系統的防護， 是新時期打贏未來高科技局部戰爭的一個重要課題。 本文介紹了導電纖維彈現狀、發展趨勢， 概述了導電纖維彈的戰鬥應用方式， 並根據其獨特的戰鬥應用方式探討了幾種有效的防護方案， 其中重點討論了風幕式防護方案。
電力系統是影響國家經濟發展和社會穩定的重要經濟基礎設施， 是現代社會發展的重要基礎和人民正常生活的重要保障。 導電纖維彈是近年出現的專門攻擊對方電力系統的軟殺傷武器。
它的作用機理是：在炸彈爆炸後拋散出導電纖維絲， 具有強導電性的纖維絲搭在電氣設備、傳輸線等上， 產生短路， 並伴隨強烈的電弧燒傷電氣設備， 破壞電力系統， 從而造成對方供電中斷， 軍事通信、指揮、防空系統失靈、人民的經濟活動和社會生活陷於癱瘓。
伊拉克和南聯盟戰爭中兩次成功的例子表明導電纖維彈對電力系統的破壞力極其大， 搶修難度很大， 而且受損電力系統在短時間內難以修復。 因此， 在新技術戰爭條件下， 探討電力系統防護導電纖維彈顯得尤為重要。
1.1目前我國電力系統的狀況
我國電力系統特點是大型化、集中化、特徵顯著、抗毀性差、易識別， 一旦某個地區的局部電力系統設施遭受攻擊， 就會迅速波及該地區整個電力網絡。
1.2電力系統的重要地位
電力系統是包括生產、變換、輸送、消費電能的發電機、變壓器、電力線路以及各種用電設備等聯繫在一起組成的統一整體， 它與國民經濟、人民生活的聯繫非常緊密，
1.3導電纖維彈的破壞力強
導電纖維彈的破壞力之強， 可從海灣戰爭以及科索沃戰爭中窺見一斑。 90年代初， 美軍使用導電纖維彈對伊拉克的電力系統進行攻擊， 造成全國85%的供電系統癱瘓。 1992年5月2日， 美軍使用導電纖維彈對南聯盟的電力系統實施攻擊， 致使南聯盟全境70%的電力系統癱瘓， 時隔五日， 美空軍對南聯盟5個大的電站和輸變電系統再次攻擊，
因此， 必須對導電纖維彈給予足夠的重視， 研究電力系統防護導電纖維彈對策也迫在眉睫。
2．導電纖維彈概述：
2.1 導電纖維彈的現狀及其發展
最初的導電纖維彈的材料是普通碳纖維， 90 年代初,海灣戰爭中， 美軍使用碳纖維彈攻擊伊拉克電力系統， 使伊拉克全國供電系統85％癱瘓。 由於普通碳纖維的導電能力稍差， 而直徑也比石墨絲要大得多， 所以普通碳纖維絲由石墨纖維絲代替， 石墨纖維的直徑僅僅為0.05mm～0.1mm。
在1999年5月2日， 美軍使用石墨炸彈對南聯盟的電力系統實施攻擊， 造成南聯盟全境70％ 的電力系統癱瘓， 隨後在5月7日， 美國空軍再次使用石墨炸彈對南聯盟5個大的電站和輸變電系統進行攻擊，
目前美軍使用導電纖維彈的編號為CBU-94型， 是由SUU-66／B戰術彈藥布撒器和BLU-114／B子彈組成。 筆者認為下一代導電纖維彈的發展趨勢是：
1）導電介質方面：下一代導電纖維彈的材料的要求是：密度小， 電阻率小， 熔點高， 強度大的材料， 比如納米碳纖維、導電高分子複合材料等。
2）炸彈本體方面
（1）防區外發射：CBU－94型導電纖維彈使用的子母彈是由SUU－66／B戰術彈藥布撒器（母彈）和BLU－114／B（子彈）構成。 因為該炸彈是風力修正子母彈， 為了增加彈藥的精確度， 飛機就必須降低高度， 飛機很容易受到短程地對空導彈和防空炮火的襲擊， 為了飛機和飛行員的安全就必須提高投射高度， 但高空投射的子母彈誤差極大，因此，下一代導電纖維彈使用的子母彈應該使用增程風力修正，增加子母彈的射程，由於射程有所增加，子母彈具有了防區外發射的能力，這對未來的防空作戰至關重要。
（2）制導方式：制導方式應從單一的慣性制導轉變為，慣性制導＋GPS＋地形匹配＋數位景象匹配的多種複合性制導方式，有利於提高攻擊目標的精度和載機的生存能力，從而實現防區外攻擊。
3）釋放導電纖維絲的時機
以CBU－94型導電纖維彈為例，其子彈是在落到某個高度後，自動拋撒出導電纖維絲，即在子彈落地之前已經爆炸。反彈拋撒纖維絲，即在子彈落地之後反彈拋撒出導電纖維絲，以這種方式釋放導電纖維絲能使其利用率更高，減小了纖維絲在空中飄離目的地的概率。
2.2導電纖維彈的戰鬥應用方式
以CBU－94型導電纖維彈為例，其攻擊過程如下所示：（1） 導電纖維彈到達1～2千米高度，打開並釋放202顆子彈，每個子彈長度20cm，直徑6cm，如圖1；（2） 子彈向四面拋出，每一個子彈尾部帶有一個降落傘隨即開啟，使得子彈減速並保持垂直穩定，如圖2；（3） 子彈穩定後，降落傘脫落，小型爆炸裝置起爆，使子彈底部炸開，導電纖維絲在空中展開，互相交織成網狀，如圖3；（4） 導電纖維絲具有強導電性，當其搭在高壓電力線路上即產生短路現象，造成供電設施崩潰，如圖4；
根據導電纖維絲的作用機理以及戰鬥應用方式，對導電纖維彈的防護可以分為主動防護和被動防護。
3.1主動防護
主動防護方面可以分為兩個階段，第一階段：對導電纖維彈進行有效的攔截。要求我們的預警設備精良，導彈防禦系統完備；第二階段【5】：在第一階段失效的基礎上，將裝有聚乙烯的武器發射至導電纖維絲附近，這種武器爆炸後噴出的泡沫膠條具有強黏附力，可將纖維子彈或者纖維絲固化，即使纖維絲落到電氣設備或輸電線路上，也不會產生短路。
3.2被動防護
經過主動防護這個階段，如果仍有部分導電纖維絲漂向電氣設備；可以考慮以下被動防護措施：
（1）提高電力系統本身的抗擊能力
目前電力系統的脆弱性太高，一個小小的故障就有可能導致整個電力網的暫時甚至永久故障。一方面，做好電力設備自身的絕緣保護工作，排除可能出現閃絡的危險情況；另一方面，對於給重要負荷供電的發電廠或變電站，可以考慮將電纜、變壓器等重要設施置於地下。
（2）重視備用電站的建設
備用電站能在緊急境況下提供電能，而傳統的柴油發電站存在很多弊端，以國防地下工程的備用電站為例，其出口很高的溫度在戰時容易被紅外制導的導彈探測，從而導致備用電站遭到導彈的攻擊，如果改裝PEMFC氫能發電機，不僅能起到作為應急電源的目的，而且還能很好地解決出口偽裝的問題，這對國防地下工程具有重要的現實意義。
（3）做到快速搶修
南聯盟遭受導電纖維彈打擊後，南聯盟的電力工程師們花四五個小時才將纖維絲基本清理完，恢復重要負荷的供電。在戰時，幾個小時的停電會使戰場的情況瞬息萬變，所以做到快速搶修及其重要。在進行快速搶修時，可以利用鐳射武器高的燒蝕作用和激波效應來切除和粉碎導電纖維絲團絲絮。
（4）遮蔽式防護
針對某個變電站的變壓區域或者發電廠的升壓區域，在其上空拉一道輕絕緣材料做成的布，這樣可以徹底地將導電纖維絲與電器設備進行物理隔離。
（5）風幕式防護
常規石墨纖維密度在1.7-2.0g/cm，如此輕的纖維絲使導電纖維彈必須在無風或者微風的情況下投放，因此，可以採用風幕式防護方案。空氣幕[6]是利用條形空氣分佈器噴出一定速度和溫度的幕狀氣流，藉以封閉大門、門廳、通道、門洞和櫃檯等，減少或隔絕外界氣流的侵入，以維持室內或某一工作區域的環境條件，同時還可以阻擋粉塵，有害氣體及昆蟲的進入。空氣幕的隔熱、隔冷、隔塵和隔蟲特性不僅可以維護室內環境而且可以節約建築能耗。
風幕式防護可利用空氣幕隔絕外界氣流侵入的特徵，將風口架設在電力系統設施之上，應用計算流體力學的相關知識，利用FLUENT軟體進行防護目標的氣場保護區域的數值模擬模擬，確定風力大小和保護範圍，並以此為依據進行流場的設計和風幕機的架設。當導電纖維絲飄落至電力系統設施上空時，風幕產生的橫向隔斷空氣射流可將重量極輕的導電纖維絲吹走，避免導電纖維絲接觸電力設施，造成短路破壞。
首先，由於體積微小、數量眾多，現有的攔截或清理等防護措施無法對短切型導電纖維絲進行有效防護。風幕式是針對導電纖維的基本特性進行防護的，可以在根本上解決導電纖維絲對電力系統設施的侵入破壞。通過計算改變風力大小和保護範圍，無論是長條型導電纖維絲束還是短切型導電纖維絲都無法穿透風幕形成的防護區域實現毀傷目的，結合攔截和清理措施能在很大程度上減小電力系統設施遭受導電纖維彈攻擊後的毀傷概率；
其次，計算流體力學的理論基礎和實踐經驗成熟，且風幕技術在有毒有害車間污染源隔離、高大空間的分層空調等方面已有成功的應用先例。通過對變電站實際情況的模擬設計將風幕技術應用於變電站導電纖維彈的防護上，完全可以實現，既能在平時滿足電力設施正常運作的要求，又可在戰時有效地防護導電纖維彈的攻擊，具有重要的實用價值。
4．結論本文首先對導電纖維彈進行了概述，包括其現狀、發展趨勢及其戰鬥應用方式；其次，針對導電纖維彈的破壞機理以及戰鬥應用方式，提出目前總體防護方案，可分為主動防護和被動防護，而主動防護又分為兩個階段，重點探討了被動方式防護的幾種行之有效的防護措施：提高電力系統本身的抗擊能力，重視備用電站的建設，做到快速搶修，遮蔽式防護，風幕式防護等。
（摘編自《電氣技術》，原文標題為“導電纖維彈及電力系統防護方案探討”，作者為徐宏林、徐曄。）
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但高空投射的子母彈誤差極大，因此，下一代導電纖維彈使用的子母彈應該使用增程風力修正，增加子母彈的射程，由於射程有所增加，子母彈具有了防區外發射的能力，這對未來的防空作戰至關重要。（2）制導方式：制導方式應從單一的慣性制導轉變為，慣性制導＋GPS＋地形匹配＋數位景象匹配的多種複合性制導方式，有利於提高攻擊目標的精度和載機的生存能力，從而實現防區外攻擊。
3）釋放導電纖維絲的時機
以CBU－94型導電纖維彈為例，其子彈是在落到某個高度後，自動拋撒出導電纖維絲，即在子彈落地之前已經爆炸。反彈拋撒纖維絲，即在子彈落地之後反彈拋撒出導電纖維絲，以這種方式釋放導電纖維絲能使其利用率更高，減小了纖維絲在空中飄離目的地的概率。
2.2導電纖維彈的戰鬥應用方式
以CBU－94型導電纖維彈為例，其攻擊過程如下所示：（1） 導電纖維彈到達1～2千米高度，打開並釋放202顆子彈，每個子彈長度20cm，直徑6cm，如圖1；（2） 子彈向四面拋出，每一個子彈尾部帶有一個降落傘隨即開啟，使得子彈減速並保持垂直穩定，如圖2；（3） 子彈穩定後，降落傘脫落，小型爆炸裝置起爆，使子彈底部炸開，導電纖維絲在空中展開，互相交織成網狀，如圖3；（4） 導電纖維絲具有強導電性，當其搭在高壓電力線路上即產生短路現象，造成供電設施崩潰，如圖4；
根據導電纖維絲的作用機理以及戰鬥應用方式，對導電纖維彈的防護可以分為主動防護和被動防護。
3.1主動防護
主動防護方面可以分為兩個階段，第一階段：對導電纖維彈進行有效的攔截。要求我們的預警設備精良，導彈防禦系統完備；第二階段【5】：在第一階段失效的基礎上，將裝有聚乙烯的武器發射至導電纖維絲附近，這種武器爆炸後噴出的泡沫膠條具有強黏附力，可將纖維子彈或者纖維絲固化，即使纖維絲落到電氣設備或輸電線路上，也不會產生短路。
3.2被動防護
經過主動防護這個階段，如果仍有部分導電纖維絲漂向電氣設備；可以考慮以下被動防護措施：
（1）提高電力系統本身的抗擊能力
目前電力系統的脆弱性太高，一個小小的故障就有可能導致整個電力網的暫時甚至永久故障。一方面，做好電力設備自身的絕緣保護工作，排除可能出現閃絡的危險情況；另一方面，對於給重要負荷供電的發電廠或變電站，可以考慮將電纜、變壓器等重要設施置於地下。
（2）重視備用電站的建設
備用電站能在緊急境況下提供電能，而傳統的柴油發電站存在很多弊端，以國防地下工程的備用電站為例，其出口很高的溫度在戰時容易被紅外制導的導彈探測，從而導致備用電站遭到導彈的攻擊，如果改裝PEMFC氫能發電機，不僅能起到作為應急電源的目的，而且還能很好地解決出口偽裝的問題，這對國防地下工程具有重要的現實意義。
（3）做到快速搶修
南聯盟遭受導電纖維彈打擊後，南聯盟的電力工程師們花四五個小時才將纖維絲基本清理完，恢復重要負荷的供電。在戰時，幾個小時的停電會使戰場的情況瞬息萬變，所以做到快速搶修及其重要。在進行快速搶修時，可以利用鐳射武器高的燒蝕作用和激波效應來切除和粉碎導電纖維絲團絲絮。
（4）遮蔽式防護
針對某個變電站的變壓區域或者發電廠的升壓區域，在其上空拉一道輕絕緣材料做成的布，這樣可以徹底地將導電纖維絲與電器設備進行物理隔離。
（5）風幕式防護
常規石墨纖維密度在1.7-2.0g/cm，如此輕的纖維絲使導電纖維彈必須在無風或者微風的情況下投放，因此，可以採用風幕式防護方案。空氣幕[6]是利用條形空氣分佈器噴出一定速度和溫度的幕狀氣流，藉以封閉大門、門廳、通道、門洞和櫃檯等，減少或隔絕外界氣流的侵入，以維持室內或某一工作區域的環境條件，同時還可以阻擋粉塵，有害氣體及昆蟲的進入。空氣幕的隔熱、隔冷、隔塵和隔蟲特性不僅可以維護室內環境而且可以節約建築能耗。
風幕式防護可利用空氣幕隔絕外界氣流侵入的特徵，將風口架設在電力系統設施之上，應用計算流體力學的相關知識，利用FLUENT軟體進行防護目標的氣場保護區域的數值模擬模擬，確定風力大小和保護範圍，並以此為依據進行流場的設計和風幕機的架設。當導電纖維絲飄落至電力系統設施上空時，風幕產生的橫向隔斷空氣射流可將重量極輕的導電纖維絲吹走，避免導電纖維絲接觸電力設施，造成短路破壞。
首先，由於體積微小、數量眾多，現有的攔截或清理等防護措施無法對短切型導電纖維絲進行有效防護。風幕式是針對導電纖維的基本特性進行防護的，可以在根本上解決導電纖維絲對電力系統設施的侵入破壞。通過計算改變風力大小和保護範圍，無論是長條型導電纖維絲束還是短切型導電纖維絲都無法穿透風幕形成的防護區域實現毀傷目的，結合攔截和清理措施能在很大程度上減小電力系統設施遭受導電纖維彈攻擊後的毀傷概率；
其次，計算流體力學的理論基礎和實踐經驗成熟，且風幕技術在有毒有害車間污染源隔離、高大空間的分層空調等方面已有成功的應用先例。通過對變電站實際情況的模擬設計將風幕技術應用於變電站導電纖維彈的防護上，完全可以實現，既能在平時滿足電力設施正常運作的要求，又可在戰時有效地防護導電纖維彈的攻擊，具有重要的實用價值。
4．結論本文首先對導電纖維彈進行了概述，包括其現狀、發展趨勢及其戰鬥應用方式；其次，針對導電纖維彈的破壞機理以及戰鬥應用方式，提出目前總體防護方案，可分為主動防護和被動防護，而主動防護又分為兩個階段，重點探討了被動方式防護的幾種行之有效的防護措施：提高電力系統本身的抗擊能力，重視備用電站的建設，做到快速搶修，遮蔽式防護，風幕式防護等。
（摘編自《電氣技術》，原文標題為“導電纖維彈及電力系統防護方案探討”，作者為徐宏林、徐曄。）
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