電磁輻射對燃油危害相關(guān)標準探析范文

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摘要：通過介紹美軍有關(guān)電磁輻射對燃油危害的相關(guān)標準化文件，從飛機燃料加注、采辦過程、石油燃料設(shè)施、安全程序、接地/搭接等不同方面，提出了電磁輻射安全性要求和試驗方法，并對燃油危害進行詳細的分析。

關(guān)鍵詞：電磁輻射對燃油危害（HERF）；標準；安全

引言

一些處于電磁輻射場中的金屬構(gòu)件在接觸時會產(chǎn)生感應(yīng)電弧和火花，當這一能量達到引燃燃油蒸汽所需的最小點火能量時，會使燃油著火，可能引發(fā)火災(zāi)或者爆炸事故。上世紀五十年代，美國海軍艦隊停放在CVA-42航母甲板上的飛行器受電磁輻射發(fā)生電弧放電現(xiàn)象，由此美國海軍開展了關(guān)于射頻能量點燃燃油蒸汽的專項調(diào)查工作，并開始了電磁輻射對燃油危害的研究。

1美軍HERF標準概況

美軍以艦船上射頻電弧使燃油蒸汽點火現(xiàn)象為基礎(chǔ)開展了一系列的研究，分析了電磁輻射點燃燃油的機理，找出了電磁輻射點燃燃油的條件，提出了對應(yīng)的預(yù)防控制措施，并形成了一系列標準化文件。這些文件包括軍用標準、軍用手冊和技術(shù)文檔、指令指示等，涉及燃油的電磁輻射安全性要求和試驗方法等內(nèi)容。美軍的電磁輻射對燃油危害相關(guān)標準化文件不僅包含了基本的技術(shù)標準，還包含了用于指導(dǎo)實際工作的管理手冊和指令指示性文件，同時這些標準化文件中又引用了大量的技術(shù)性要求標準。在這些標準化文件中，既有詳細闡述電磁輻射對燃油危害問題的背景及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，又有在各種設(shè)計、作業(yè)等過程中涉及的技術(shù)性文件。電磁輻射對燃油的危害問題涉及所有軍種，但該問題對海軍更為突出。海軍的飛機尤其是艦載機處于一個相對較小的平臺上，而其它軍種使用的飛機在空間和時間上的靈活度更大，因此在相關(guān)的HERF標準化文件中，海軍對于電磁輻射的控制相對比較嚴格。從技術(shù)角度來說，艦載機起降平臺的電磁環(huán)境復(fù)雜，使得海軍實現(xiàn)HERF控制的難度更大，其相關(guān)標準化文件更有參考價值。

2美軍HERF主要標準分析

DODD3222.3《國防部電磁環(huán)境效應(yīng)綱要》是美軍電磁輻射對燃油危害的綱領(lǐng)性文件，MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》是系統(tǒng)的電磁兼容性技術(shù)要求、試驗要求和管理的軍用標準。此外在一些報告、軍用標準等標準化文件中，也有部分條款涉及到HERF問題。由于標準的范圍和使用對象不同，標準中關(guān)于電磁輻射對燃油危害的安全性要求和試驗方法的內(nèi)容詳略和要求也不同，各采標部門可根據(jù)自己的不同職能和裝備要求，進行標準的選擇和剪裁。

2.1DODD3222.3《國防部電磁環(huán)境效應(yīng)綱要》

DODD3222.3中明確了管理和實現(xiàn)電磁環(huán)境效應(yīng)的方向和責任，以確保海、陸、空和基于空間的電子電氣系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備在自然和人為的電磁環(huán)境中能相互電磁兼容以及有效地控制電磁環(huán)境效應(yīng)。該綱要確保美軍電磁環(huán)境效應(yīng)相關(guān)工作的有效開展，發(fā)揮統(tǒng)領(lǐng)性作用。

2.2MIL-STD-464C《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)要求》

MIL-STD-464C提出了航空、航海、航天和地面系統(tǒng)的電磁環(huán)境效應(yīng)中的接口要求和檢驗準則，對于三軍武器平臺（航空、航海、空間和地面平臺及系統(tǒng)）都是適用的。MIL-STD-464C提出了有關(guān)電磁輻射對燃油危害的要求，并在應(yīng)用指南中對這些要求提出原因進行了說明，使用者可了解電磁輻射對燃油危害問題的來源、可能的危害、相關(guān)的預(yù)防要求。其量化的指標要求包括：地網(wǎng)插頭和系統(tǒng)接地參考點之間的直流電阻不超過1.0Ω，用于燃油咀接地的插座應(yīng)安裝在位于以燃油入口處為中心的1.0m范圍內(nèi)等。原則性要求是燃油不應(yīng)在無意間被輻射電磁環(huán)境點燃。標準還明確了電磁環(huán)境包含艦船上發(fā)射機（輻射產(chǎn)生的電磁環(huán)境）和外部電磁環(huán)境，給出了通過試驗、分析或其組合來驗證符合性的驗證方法。MIL-STD-464C附錄A.5.9.2從要求理由、要求指南、檢驗指南、經(jīng)驗教訓等四個方面對HERF問題進行了進一步的說明；標準的其它要求條款中也涉及預(yù)防電磁輻射對燃油危害的內(nèi)容，包括外部接地、電搭接和其它可能點燃燃油蒸汽的情況及要求。針對預(yù)防電磁輻射對燃油危害的安全距離，標準應(yīng)用指南并未給出具體的安全限值以及計算方法，只給出了參考文件。由于引用的文件屬于非公開文件，因此，從MIL-STD-464C中不能得到完整具體的、預(yù)防電磁輻射對燃油危害的量化指標要求以及相應(yīng)的檢驗方法。

2.3AD0233049《艦船上射頻電弧使燃油蒸汽點火的研究》

AD0233049是美國海軍研究試驗室于1959年的有關(guān)電磁輻射對燃油危害的研究報告，也是美軍最早有關(guān)電磁輻射對燃油危害方面的研究報告，其主要內(nèi)容包括電磁輻射對燃油危害問題的本質(zhì)、在實船上試驗的程序以及試驗過程、試驗的結(jié)果、場強及功率密度的測量、以及相關(guān)問題的討論。研究報告的重要發(fā)現(xiàn)是，在注油過程中，飛機上拖出的射頻電弧極有可能點燃燃油蒸汽。報告中給出了消除射頻電弧造成的危害的程序和措施，例如“在加注燃油作業(yè)期間安全控制所有的發(fā)射機”、“在雷達波束區(qū)域進行飛機加注油是極其不明智的做法”、“飛機離發(fā)射天線越遠，那么它產(chǎn)生危險電弧的可能性將會越低”等，并指明遵守良好的操作程序可減小、中斷兩個導(dǎo)體連接的可能性。AD0233049中指出，由于沒有獲得足夠的場強研究數(shù)據(jù)，無法明確給出一個安全的距離。但從研究過程中的數(shù)據(jù)來看，飛機與功率低于500W的發(fā)射天線距離25英尺的條件下，將不大可能產(chǎn)生具有危險性的電弧，如保持更遠的距離將會提供更大的安全裕量。AD0233049還提出了消除火花形成及預(yù)防射頻電弧點燃燃油蒸汽的建議。

2.4MIL-HDBK-844A《海軍飛機燃料加注手冊》

MIL-HDBK-844A由美國國防部，供海軍航空兵系統(tǒng)司令部、海軍部及美軍其他部門使用。手冊第8章對燃料裝卸過程中可能點燃燃油蒸汽-空氣混和物的情況進行了分析，其中比較重要的因素是電磁能量。手冊對電磁能量可能造成的危害進行了說明：高頻發(fā)射設(shè)備以及安裝在飛機上的雷達、移動通信設(shè)備或地面上其他發(fā)射設(shè)備均可產(chǎn)生足以點燃燃油蒸汽的能量。因此，手冊提出，工作中的機載雷達設(shè)備100英尺范圍以內(nèi)、地面雷達300英尺范圍以內(nèi)，不可進行加油或卸油作業(yè)。附錄中，手冊還提出，為了預(yù)防電磁輻射對燃油的危害，在加注燃油之前，應(yīng)關(guān)閉所有無線電及電氣設(shè)備的開關(guān)，檢查確保飛機附近沒有為吊燈、探照燈、電動設(shè)備電纜等供電的外部設(shè)備；夜間加注燃油時，應(yīng)使用安全的照明設(shè)備。

2.5MIL-HDBK-237D《采辦過程的電磁環(huán)境效應(yīng)和頻譜保障性指南》

MIL-HDBK-237D是由美國國防部，用于指導(dǎo)全壽命期間的設(shè)備、系統(tǒng)以及平臺建立電磁環(huán)境效應(yīng)及頻譜保障性的技術(shù)文件，它介紹了在電磁環(huán)境/電磁頻譜測試中電磁輻射對燃油危害的測試方法，并比較了實際電磁環(huán)境的功率密度與規(guī)定的安全電磁環(huán)境功率。具體的方法及功率密度限值可參閱技術(shù)手冊O(shè)P3565《電磁輻射危害》（海軍）和技術(shù)手冊TO31Z-10-4《電磁輻射危害》（空軍）。

2.6MIL-HDBK-1022A《石油燃料設(shè)施》

MIL-HDBK-1022A主要用于指導(dǎo)專業(yè)的石油燃料設(shè)施的設(shè)計師、工程師以及建筑師進行液態(tài)、氣體燃料設(shè)施的設(shè)計和施工。第二章中對電磁輻射點燃燃油蒸汽的問題進行了如下闡述：無線電電臺、雷達等電磁發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的電磁能量對燃油的存儲、分發(fā)、處理設(shè)施都存在有點燃燃油蒸汽的潛在危害。強電磁輻射作用在固體材料上產(chǎn)生的電加熱效應(yīng)，作用在可產(chǎn)生諧振的連接處產(chǎn)生的電弧、火花，這些都可能引燃燃料蒸汽-空氣混和物。建議可按照如下幾點進行燃油設(shè)施的設(shè)計：（1）大功率天線布置時盡可能的遠離燃料存儲和運輸區(qū)域；（2）不在距離飛機告警雷達天線300英尺的范圍內(nèi)布置燃料儲存及運輸設(shè)施；（3）不在距離機場地面導(dǎo)引、控制設(shè)備500英尺的范圍內(nèi)布置燃料儲存及運輸設(shè)施；（4）不在距離空中雷達工作區(qū)域300英尺的范圍內(nèi)布置燃料儲存及運輸設(shè)施；（5）不在距離機場地面探測雷達設(shè)備100英尺的范圍內(nèi)布置燃料儲存及運輸設(shè)施。

2.7AFOSH-STD-48-9《射頻輻射安全程序》

AFOSH-STD-48-9由美國空軍部于1997年頒布的美國空軍職業(yè)安全要求的標準，主要是預(yù)防電磁輻射直接照射以及因電磁輻射作用于燃油、軍械產(chǎn)生事故對人員造成的傷害。程序中規(guī)定了美國空軍安全中心應(yīng)根據(jù)安全程序中有關(guān)預(yù)防電磁輻射危害（如電起爆軍械爆炸、燃油蒸汽被意外點燃、電磁干擾危害）的要求貫徹執(zhí)行相應(yīng)政策，并根據(jù)相應(yīng)的標準進行檢測。標準中要求對電磁輻射點燃燃油蒸汽的風險進行評估。對于現(xiàn)場檢測及測量調(diào)查，提出石油產(chǎn)品中的易燃氣體在電磁輻射場中的安全限值為5W/cm2（峰值功率）。標準還指出，更詳細的有關(guān)燃油蒸汽-空氣混和物在電磁輻射場中的安全限值應(yīng)查閱技術(shù)手冊TO31Z-10-4。

2.8TO00-25-172《飛機地面維護接地/搭接》

TO00-25-172是美國空軍針對飛機接地、搭接的一份技術(shù)手冊，手冊中介紹了接地、搭接不良可能造成的危害，以及如何進行接地、搭接。為預(yù)防電磁輻射對燃油的危害，標準中除要求飛機必須按照規(guī)定的方法進行搭接、接地外，還對飛機及其附近的電磁發(fā)射設(shè)備作了規(guī)定。除特殊情況外，在開展燃油加注操作的300英尺范圍內(nèi)，飛機上的雷達及短波電臺不應(yīng)處于發(fā)射工作模式。外部發(fā)射設(shè)備與燃油設(shè)施的安全距離至少應(yīng)保持50英尺，外部發(fā)射設(shè)備與飛機燃油孔出口的安全距離應(yīng)至少保持25英尺。

3結(jié)語

針對電磁輻射對燃油危害的問題，詳細分析了美軍的有關(guān)電磁輻射對燃油危害的相關(guān)重要標準、手冊、報告等標準化文件，DODD3222.3和MIL-STD-464C提出了統(tǒng)領(lǐng)性的總要求，MIL-HDBK-844A、MIL-HDBK-237D、MIL-HDBK-1022A、AFOSH-STD-48-9和TO00-25-172分別從飛機燃料加注、采辦過程、石油燃料設(shè)施、安全程序、接地/搭接等不同方面提出了安全性要求和試驗方法等，可為電磁輻射對燃油危害的相關(guān)研究提供參考和借鑒。

作者:蔡明娟 曹斌 李建軒 馮婷婷 單位:海軍研究院