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揭秘——空军一号防核爆的秘密
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揭秘——空军一号防核爆的秘密

介绍

作者:王晨希  上海安世亚太高频电磁高级技术专家

本文共计2216字,阅读时间预计7分钟


编者按

作者分析了美国空军一号抵御核爆的秘密,包括如何抵御冲击波、核辐射以及电磁脉冲。在抵御电磁脉冲上,美国空军一号用了三层保护机制,可见对飞机这种精密电子飞行器杀伤力更大的当属电磁脉冲。

大名鼎鼎的美国空军一号,美国总统的专属座机,被誉为世界上最安全的飞机。这架不同于任何传统客机的总统专机,拥有世界上最顶尖的防御系统,包括防核弹冲击系统、反导系统、诱饵系统,内部设施包括总统生活区、飞行指挥中心以及大名鼎鼎的The nuclear football核弹密码箱等。

揭秘——空军一号防核爆的秘密

▲ 空军一号


空军一号有两架,飞行呼号都是Special Air Mission 28000和29000,当美国任何一个空中管制员听到这个呼号后都明白美国总统就在上空。空军一号曾一度是国家机密,用以在平常以及核战争时期充当美军的最高指挥中心。

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▲ 空军一号内部

那么作为世界上安保最全面的飞机,面对末日核打击,该如何保护总统及机上人员安全?下面为大家揭开空军一号抵御核爆的秘密。

揭秘——空军一号防核爆的秘密

▲ 核弹密码箱


首先需要说明的是,无论空军一号的防护多么完备,发生核爆时都不可能在原爆点存活。因为现今人类发明的最强隔热物质能够隔绝的温度不过几千摄氏度,而核爆原爆点几公里内的温度可以达到上千万摄氏度,热核武器甚至可以达到上亿摄氏度,所有的物质都会瞬间气化。空军一号对核爆的防护主要是针对的是冲击波、核辐射以及电磁脉冲。

 

抵御冲击波

今年8月份,在黎巴嫩首都贝鲁特发生了巨大爆炸,强大的冲击波造成了多栋房屋受损,玻璃震碎,港口完全被炸毁,距爆炸地点10多公里的总统府建筑也因此受损。与贝鲁特硝酸铵爆炸产生的冲击波相比,核爆产生的冲击波威力要强大得多,覆盖范围也要大非常多。

揭秘——空军一号防核爆的秘密

▲ 贝鲁特爆炸冲击波


揭秘——空军一号防核爆的秘密

▲ 核冲击波

 

为了抵抗核爆产生的冲击波,空军一号的机身使用特别加厚的特殊材质,这些特殊材质能够在不影响飞机起飞和续航的情况下加强机身强度,不至于在冲击波下分崩离析;同时空军一号使用的机身稳定系统是经过特别开发的,能够快速从冲击波中恢复到正常的飞行形态。


抵御核辐射

去年HBO拍摄的美剧《切尔诺贝利》热映,拿下了IMDB 9.6分的高分。剧中消防员遭受核辐射后的惨状以及列加索夫教授以子弹对核辐射的比喻让人记忆犹新。

揭秘——空军一号防核爆的秘密

▲《切尔诺贝利》中对核辐射的比喻


在核爆后核辐射杀伤也是核弹持续杀伤的重要手段。空军一号防核辐射的主要手段是使用屏蔽的方式,因为虽然核辐射对人体的杀伤力极大,但其中的物质粒子的穿透性相对较弱。空军一号外壁使用了特殊材质,就连窗户也添加了特殊涂层和夹层,使核辐射无法穿透机体对内部人员造成伤害。


抵御电磁脉冲

和冲击波以及核辐射相比,对飞机这种精密电子飞行器杀伤力更大的是电磁脉冲。


如果有玩过《使命召唤6:现代战争2》的小伙伴一定会对游戏中的一个场景印象深刻:一颗核弹在美国东海岸上空引爆,瞬间东海岸所有的地区全部陷入黑暗,车辆趴窝,飞机坠落,所有的电子设备全部失效,这就是核爆的电磁脉冲威力的真实写照。

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▲ 使命召唤6中核爆EMP


电磁脉冲强度极高

电磁脉冲从本质上就是一股非常强的电磁波,和我们手机收到的WIFI信号从原理上没有什么区别,最大的不同在于核爆电磁脉冲强度极高,高到几乎所有的电子产品都会永久毁坏。


举例来说:电磁波就像是声音,有的声音包含内容,例如人说话的语言,能够传递语音信息;有的声音不包含任何信息但能够让人感到不适,例如指甲摩擦黑板的声音。而核爆的电磁脉冲就像在某个人的耳边不加衰减地放出喷气飞机起飞的声音,那么这个肯定是他这辈子听到的最后的声音了。


电磁脉冲传播极快

另一方面,冲击波和粒子辐射都是物质传递,速度是相对较慢,而且传播距离较短,如果预警系统做得完备的话或许能够有几秒到十几秒的准备时间,而电磁脉冲传播可达上千公里,并且作为无质量的电磁波传输的速度是光速,因此完全不可能有任何的预警和准备时间。


空军一号对于电磁脉冲的防护

主要包含了三层


第一层是一套叫做防御盾的防EMP系统。

除了少数通信和探测用的雷达天线外,飞机外壳均使用全金属装甲,尽量屏蔽电磁波,而在不得不开孔的舷窗玻璃上采用了特殊的金属编织夹层,能够做得尽量不阻挡光线的同时屏蔽电磁波。


■ 飞机外壳使用全金属装甲

如下图所示,金属材质能够抵抗电磁波的穿透,金属壁越厚,能够抵抗穿透的效能就越强。

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▲ ANSYS EMA3D仿真飞行器EMP仿真

 

■ 舷窗玻璃上采用特殊的金属编织夹层

舷窗的金属编织夹层属于美国国家机密,但基本的原理从家电中就能找到应用,那就是我们常用的微波炉。打开微波炉的玻璃门都能看到一层黑色的网,这个网是由金属材质构成,玻璃门贴上金属网能够在不阻挡光线的同时阻碍微波炉里的电磁波穿透门向外传播。

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▲ 微波炉金属屏蔽网


第二层保护是在空军一号内部的电子设备上。

飞机电缆分散在机身的各个位置,只要有一个位置被突破,则有可能千里之堤溃于蚁穴。因此,飞机上所有的电子设备都是采用多层金属壳体包裹,减少电磁波进入的可能,而电缆则全部使用玻璃纤维作为传输介质,因为电磁波只能够影响金属材质而无法影响如玻璃纤维这样的介质材质。

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▲ ANSYS HFSS仿真金属屏蔽效应

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▲ ANSYS EMA3D航空器电缆仿真


第三层保护则是更加的釜底抽薪,空军一号可能是全世界唯一一个可以无需电子设备飞行的大型飞机。

空军一号所有的电控操作系统都包含了机械备份,当电子设备失效时,飞行员可以快速切换到机械控制继续飞行,不至于坠机。毕竟精密的电子设备都是脆弱的,在核爆期间,所有的电子设备都有失灵的可能,最好的保护方法就是不用。就像刚刚过去的双十一以及马上迎来的双十二,最省钱的方法就是啥也不买,立省100%。


揭秘——空军一号防核爆的秘密


现有的两架空军一号从1990年服役至今已经30年了,在民航客机中妥妥的属于老机型。在这次美国大选来临之际,美国空军开始基于波音747-8打造最新一代空军一号。新的空军一号包括两架飞机,共花费40亿美元,将于2024年服役。

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▲ 最新一代空军一号涂装


新的飞机将更大、航程更远、内部设施更豪华,当然安全设施也会更完备。美军甚至公布了下一代超音速的空军一号,该机最高时速达到5马赫,可以在5个小时内到达世界的任意一个角落。

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▲ 超音速空军一号

 

未来,空军一号为防御电磁脉冲还会装备哪些硬核的保护措施,让我们拭目以待。


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