美国电磁辐射对燃油危害标准简介

曹 斌 蔡明娟 范 凯

（1.中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011；2 海军装备研究院标准规范所 上海200235；3.海军装备部驻上海地区军事代表局 上海200135）

引 言

现代化舰船上的电子、电气设备和系统大量应用，通信、雷达等设备发射功率愈来愈大，频谱覆盖范围不断扩大，使舰船电磁环境变得十分复杂。实际使用中已反映出燃油存在受电磁能量影响的问题，即燃油暴露于电磁辐射环境中，较强电磁能量的电弧或火花足以导致挥发性易燃品的燃烧事故，出现电磁辐射对燃油的危害（HERF，Hazards of Electromagnetic Radiation to Fuel）问题。随着舰船上机用燃料日益增加，与之相关的各种作业活动在舰船上的普遍展开，暴露在舰船露天的航空燃料的易燃性直接导致电磁辐射危害的问题变得更加敏感和难以控制。

本文阐述电磁辐射对燃油危害的机理，归纳总结美军有关电磁辐射对燃油危害的相关标准规范及技术文件，对较重要部分标准及文件进行了简单介绍。

1 电磁辐射对燃油危害机理

电磁辐射引燃燃油的发生，需要同时满足以下三个条件：

（1）对于给定的环境温度，燃油蒸汽与空气混和物的比率必须恰当；

（2）必须有足够能量的电弧或火花以产生恰当的点火温度；

（3）电弧间隙必须有足够的长度和热量，足以引起火焰。

这三个条件反映了电磁辐射引燃燃油的要素，即燃油燃烧密切相关的特性有闪点、燃烧极限以及点火能量三个因素。 “对于给定的环境温度，燃油蒸汽与空气混和物的比率必须恰当”就是对燃油蒸汽与空气混和物关于燃烧极限的限定；“必须有足够能量的电弧或火花以产生恰当的点火温度”就是对燃油蒸汽必须达到闪点以上的限定。需要说明的是，闪点温度与环境温度有区别，即使环境温度达不到闪点温度，但由于点火源的因素可能使燃油蒸汽与空气混和物的温度超过闪点，从而引起燃烧。“电弧间隙必须有足够的长度和热量，足以引起火焰”是对点火能量的限定。

2 美军电磁辐射对燃油危害标准

1955年，针对美国海军舰队报告停放在CVA-42航母甲板上的飞行器受射频照射发生了电弧放电现象，美国海军开展了针对射频能量点燃燃油蒸汽的专项调查工作，在此基础上形成了《舰船上射频电弧使燃油蒸汽点火的研究》报告（报告编号：AD 233049）。以该报告为基础，美军开展了系列研究，最终颁布了一系列指令指示、标准文件、技术手册。

美国电磁辐射相关标准化文件范围主要包括燃油电磁辐射安全性要求及试验方法方面的相关标准、规范、指令、指示、军队技术文件资料、出版物等方面的标准化文件；与美军电磁辐射对燃油危害有关的可供参考的标准化文件等相关资料共计24份，具体如表1所示。

表1 美军电磁辐射对燃油危害相关标准参考目录

续表1

从整体来看，美军HERF相关标准化文件，除了一些基本的技术标准以外，还有很多是从海、陆、空各个部门的需要出发，用于指导实际工作的管理手册和指令指示文件，而在这些标准化文件中又引用了大量的技术性要求标准。美国HERF相关技术性标准化文件中，既有详细阐述电磁辐射对燃油危害问题的背景及经验数据的HERF专题技术文件，又有在各种设计、作业等过程中所涉及的技术性文件。通过这些文件，美军才能做到从实际出发，依据指令法规有序管理，利用多年来总结的经验数据，按照技术标准实施，从而最终实现电磁辐射对燃油危害的良好控制。

在这些标准化文件中，DoDD 3222.3《国防部电磁环境效应纲要》是美军HERF的纲领性文件，涉及HERF的专题性标准化文件主要是MIL-STD-464C《系统电磁环境效应要求》、NAVELEX 0101，106《电磁兼容及电磁辐射危害》、NAVSEA OP 3565 VOLUME 1《电磁辐射危害，第一卷——技术手册（对人员、燃油的危害）》等等。下面就主要标准及文件进行分析。

2.1 DoDD 3222.3《国防部电磁环境效应纲要》

美军非常重视电磁环境效应（E3）控制，通过DoDD 3222.3，美军从体制上建立了一套控制电磁环境效应（含电磁辐射对燃油危害）的机制，规定了明确的职责划分。从实践效果来看，该套机制发挥了巨大的作用，确保了美军电磁环境效应相关工作的顺利开展，有效地避免了美军电磁环境效应方面事故的发生。

2.2 MIL-STD-464C《系统电磁环境效应要求》

MIL-STD-464C作为美军系统电磁兼容性的总体要求标准，涉及电磁兼容性的诸多方面。对于电磁辐射对燃油危害，提出总的要求和试验方法，适用于所有军用设备、系统，并规定了电磁辐射对燃油危害的安全性要求及验证方法。附录A.5.9.2分别从要求理由、要求指南、检验指南、经验教训等几个方面对HERF问题作了进一步说明。

2.3 NAVELEX 0101，106《电磁兼容及电磁辐射危害》

NAVELEX 0101，106主要用于指导使用者设计新的设备安装布置（新研）或者在现有基础上增加设备（加装、改装），帮助使用者了解电磁干扰以及电磁辐射的危害，并为使用者提供相应的预防措施及技术手段。NAVELEX 0101，106详细介绍有关电磁辐射对燃油危害问题的发生原因，提供检测方法。但由于种种限制，该技术手册并未给出具体的电磁辐射对燃油危害的安全限值，使其实用性受到一定限制。

2.4 NAVSEA OP 3565《电磁辐射危害》

NAVSEA OP 3565第一卷电磁辐射对人员、燃油的危害介绍了电磁辐射对人员危害、射频灼伤、激光设备辐射危害生物效应、电离辐射及电磁辐射对燃油危害。

NAVSEA OP 3565提出的有关预防电磁辐射危害的安全电磁环境电平，是目前所有美军技术文档、标准要求中有关限值的来源。此外NAVSEA OP 3565还给出了计算方法，可与安全限值比较以预测舰船上的安全区域（相对于发射机天线的安全距离）。

由于NAVSEA OP 3565提出了比较具体的HERF预防措施以及有关电磁辐射对燃油危害安全电磁环境的具体限值，使得该手册实用性非常强。

2.5 AD 233049《舰船上射频电弧使燃油蒸汽点火的研究》

AD 233049报告主要内容包括电磁辐射对燃油危害问题的本质、在实船上试验的程序以及试验的过程、试验的结果、场强及功率密度的测量、最后是有关问题的讨论。

此报告的实船测量数据是依据1958年4月16日至4月21日期间，在CVA 42（富兰克林·罗斯福）船上进行的射频电弧发火场强研究试验，此外一些有关燃油特性方面的数据来源于试验室内的试验研究。该研究中最重要的发现是，在注油过程已知的条件下，飞机上拖出的射频电弧极有可能点燃燃油蒸汽，遵守良好的操作程序可减少中断（两个导体连接）的可能性。因此，AD 233049还给出了预防射频电弧点燃燃油蒸汽的建议。

2.6 其他相关标准及文件

MIL-HDBK-237D《采办过程的电磁环境效应和频谱保障性指南》是由美国国防部发布的一份用于指导设备、系统以及平台在全寿命期间建立电磁环境效应及频谱保障性项目的技术文件。该手册在电磁环境效应概述中阐述电磁环境、电磁兼容性、电磁干扰、电磁辐射危害、电磁易损性、沉积静电、静电放电等内容。在电磁辐射危害中说明电磁辐射对燃油危害的机理、影响因素。

MIL-HDBK-844A《海军飞机燃料加注手册》由美国国防部发布，供海军航空兵系统司令部、海军部及美军其他部门使用。手册正文共9章，分别为:范围、引用文件、定义、组织机构及培训、航空燃料规格特性、航空燃料的污染物、（燃油）质量的监测、燃料装卸过程中的安全事项、注释。

3 结 论

舰船电磁辐射对燃油危害问题不容忽视。美军尤其是美国海军非常重视电磁辐射对燃油危害问题。早在上世纪50年代，美军就已开展相关实验及研究，在此基础上发布了一系列相关技术手册用以指导舰船、飞机的设计、制造及使用维护，并将电磁辐射对燃油危害作为电磁兼容性的要求纳入相关标准。

美国作为世界上军事能力最强的国家，其HERF相关军用标准化文件内容全面、完整，在技术上发展得较为成熟，具有相当程度的先进性和广泛适用性，为我国舰船预防电磁辐射对燃油危害的研究及舰船设计提供了十分重要的参考。

［1］ DoDD 3222.3，DoD Electromagnetic Environmental Effects（E3）Program［S］.2004.

［2］ MIL-STD-464C，Electromagnetic Environmental Effects，Requirements for Systems［S］.2010.

［3］ MIL-STD-1399 408A，Interface Standard for Shipboard Systems Sectlon 408 Electromagnetic Radiatlon Hazards to Personnel and Fuels［S］.1973.

［4］ MIL-STD-1658，Shipboard Guided Missile Launching System Safety Requirements，Minimum［S］.1974.

［5］ MIL-HDBK-235C，Military Operational Electromagnetic Environment Profiles ［S］.2010.

［6］ MIL-HDBK-238，Electrom4gnetic Radiation Hazards ［S］.1973.

［7］ MIL-HDBK-237D，Electromagnetic Environmental Effects and Spectrum Supportability Guidance for the Acquisition Process ［S］.2005.