台灣機場軍事建築防護工程探討

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機場軍事建築防護工程探討
（作者：空軍少校倪文忠）

提要
「防護建築」是以建築物來防護敵人所予的各種攻擊，包括對傳統武器、核子武器及生物化學戰劑，以提供使用的人員、裝備及補給品某程度的防護。在第二次世界大戰以前，防護建築主要對象為炸彈，利用坑道及掩體等措施，即可獲得預期之防護措施；第二次世界大戰時，由於空軍之擴展，使炸彈成為防護建築之主要對象；第二次世界大戰以後，由於美國在日本廣島及長崎兩地投擲了原子彈，使得防護建築之主要對象轉變成為核子武器。「防護建築」在於提供適切之防護措施，用以減少結構物損害，達成防護之功能。


       戰爭之成敗是架構在戰爭武器之發展，而追溯上古時代之徒手、刀、箭、火砲，以至於近代之炸彈、飛彈，甚至於核子武器等。如何保存戰力是作戰考量之重要因素，而防護工程為我空軍設施人員應深入研究之課題。


防護工程基本觀念介紹

孫子云：『善守者，藏於九地之下』，藏於九地之下後仍要伺機將應有的戰力發揮出來，或用於與敵『決戰』之用。目前空軍在整體戰略上依國軍全般作戰指導，戰略上採守勢，並積極備戰，而戰術上採攻勢作為，於必要時刻採反制作為。因此，空軍必須能在戰爭第一時間內，依固安作戰計畫，採取至當的疏散或出擊作為，遭敵攻擊後，能迅速恢復各項戰備功能，使空軍的戰力保存能充分發揮1。在第二次世界大戰及後續戰爭發生，如1991年波灣戰爭，伊拉克機場遭受聯軍空中武力攻擊及破壞後，伊拉克空軍即採取疏散與掩蔽措施，將其空軍主要武器裝備分散部署至伊朗或藏於地下，故無法採取有效方法防護機場中各項設施。


一、防護工程之目標:
依據「空軍基地發展與設施工程教範」之分類，機場建築設施主要有跑道系統、滑行道、清除區、道肩與場面整平地區、停機坪及加溫坪，設施區域主要有修護區域、庫儲區域、補給與設施工廠設施、聯隊部、訓練地區、部隊營區、眷舍及招待所、俱樂部及康樂中心、福利中心、醫院、飛機油料儲存區、械彈區等。

防護建築為一種消極防護之手段，藉建築物之抗力減少各種武器破壞效應及加速敵攻擊後我軍之恢復。在此必須強調，防護建築本身並非一種目的，僅係為達到目的一種手段。依據張耀忠君所述之防護目標優先順序評估考量因素有下列四項：

1.重要性。

2.易損性。

3.復原性。

4.威脅性。

機場設施依重要性等級分類，影響聯合作戰為－－空軍機場跑道，影響整體防空作戰為－－雷達站，影響地區防空作戰為－－防空飛彈陣地，影響防空部隊作戰任務達成為－－儲存各類補給品之庫房，影響防空部隊作戰方式為廠（庫）房。指揮所；依易損性等級分類，極易受損為－－機場跑道，較易受損為－－軍品儲存庫、生產設施。

       易受損為－－如鐵路設施，不易受損為－－有抗炸能力之機庫，極不易受損為－－地下化之指揮所或目標隱匿峽谷山壁中等；而依復原性等級分類，無法復原如通信站，低復原性為橋樑，復原時間較長者為鐵路，需一段復原時間為編配有搶修人員與設備之機場跑道，復原時間較短為具備快速搶修機具之直昇機起降場；依威脅性等級分類，極具威脅為作戰指揮中心及空軍機場，較具威脅為雷達站及長程防空飛彈陣地，具威脅為中程防空飛彈，尚具威脅為橋樑，較無威脅如難民收容所等。

因此機場軍事建築防護工程需針對重要性、易損性、復原性、威脅性之防護目標優先順序，律定防護工程新建、修繕之優先順序，以保存戰力與戰力發揮。

二、防護建築措施:
作戰防護措施主要在適時供給有用之資料，從事適切之防護措施，以減少結構物的損害，因此為一種消極手段，而其針對傳統武器、核子武器及生化戰劑，需藉由建築物本身之抵抗力減輕武器效應，以提供使用人員、戰機、裝備及補給品某種程度的防護，而所採取之防護措施如下：

1.疏散：乃將各種重要設備置於適當分開之位置，以減少敵人攻擊時所遭受之損失。

至決定疏散之考量因素如下：

(1)敵軍攻擊和預想目標。
(2)已知或假定敵可用以攻擊武器之效能。
(3)原有設施之防護能力。
(4)可用以增進防護設施之天然阻絕物與資材。
(5)為保持原設之效能，對經濟、作業與行政之需求。
(6)可採行之防護工程標準如何。

其疏散方式如下：
(1)直線疏散。
(2)點式疏散。
(3)面式疏散。

2.加倍配置：乃在另一分開位置設置一最低限度之預備設備，俾當一處設備毀壞時，其任務可由另一處設備擔負。

3.隱蔽：包括減弱敵人偵知或辨別我設施之能力，以作為其目標所採取之所有設施。

4.重覆配置：各不同設施使其相互接近，各相同設施則使其分開，如此一部隊遭受攻擊後不致毀壞同類功能之兩不同設施。

5.距離：人員和設施與爆炸點之距離增大。



三、防護措施之選擇
對防護措施之選擇應考慮二因素：

1.為敵人在實施攻擊時能利用的資源。

2.為設施對敵人戰略的重要性。為使設施作最經濟價值的防護，常有以防彈片防護作有效的疏散，就能以合理費用提供整個設施的防炸彈防護。而防炸彈防護係針對某種範圍的炸彈所作的防護，術語上的「炸彈防護」通常是指這種防護。較大的炸彈可能摧毀該設施。

       機場設施主要有跑道系統、滑行道、停機坪；設施區域主要有修護區域、庫儲區域、補給設施、聯隊部、飛機油料儲存區等。而上述應作防護的結構及設施之方法依據TM5-855-1建議如下：

1.指揮所：
應採防炸彈防護，除緊急物質外補給品儲存在疏散的防彈片結構內。

2.掩蔽部：
依任務提供不同程度之防護。

3.防禦工事：
列砲、電力設備、通信及重要軍火儲存庫均採防炸彈防護，探照燈、防空設施及觀測所採防彈片防護。

4.野戰防禦工事：
一般採用疏散的防彈片防護。

5.補給庫：
採某種程度之疏散及防彈牆與障礙物。

6.軍隊駐紮地：
應疏散於森林中，並以防彈片牆及障礙作成防護。

7.空軍基地及機場設施：
設置抗炸彈攻擊之飛機庫在經濟效益上是較為不經濟，因為它只能防護少數飛機，而將飛機疏散至隱蔽的停機坪中是最容易的防護方法，但修護區域及勤務中心應採防彈片防護，以避免遭受彈片破壞。


武器之種類與效力
空軍機場之設置，乃空軍戰略最重要的問題之一，為空軍戰力的泉源，雖然空軍作戰的領域廣闊，但飛機有較長的時間停留於地面，各項支援措施均有賴於基地提供，脫離基地則空權將無從發揮，由於我國為一海島國家，往往受幅員的影響，無足夠的空間可供機場設立，對於戰略與戰術之運用，產生重大之影響與限制。

       空軍機場目標暴露，偽裝及隱蔽掩蔽困難，一旦遭敵攻擊，容易遭受嚴重損害，而海島一般縱深短淺，兵力部署缺乏彈性，若敵先採攻勢，則空軍戰力極易為敵所摧毀或癱瘓。因此，空軍基地及設施，在敵攻擊下，所能忍受的損害時程及能否保存及迅速恢復戰力，遂行作戰，攸關空權的運用至鉅。

       由於兩次波灣戰爭中，美國於開戰初期即使用精準巡弋飛彈，例如美國空軍的空射巡弋飛彈(ALCM)與海軍的戰斧式(Tomahawk)攻陸巡弋飛彈等，使美國部隊在空中作戰的開端用以攻擊伊拉克的防空中心、電力系統，以及指管陣地10。戰斧巡弋飛彈使用精密的全球定位系統，命中率超過90％，再加上它可以低空迂迴飛行，隱匿性高，是它功勳彪炳的最主要原因。

       因此，中共對美軍巡弋飛彈所獲致之輝煌戰果及效能，積極研發其自主之巡弋飛彈技術；中共新型巡弋飛彈計畫的發展，雖未有官方證實，然其進展應較預期為快。

      面對中共已發展的戰術彈道飛彈和可能大量部署的巡弋飛彈，可由下列探究得知吾可能遭遇的威脅：

1.其發射到攻擊落地時間極短，我偵測與反制困難。
2.來襲預警時間短。
3.我愛國者飛彈反巡弋及彈道飛彈能力微弱。
4.整體防禦系統不足。
5.巡弋飛彈的偵測不易和摧毀極難。
6.多面向攻擊、威力更強和命中率更高。

一、機場建築遭受攻擊之威脅
防護工程在受敵人攻擊時能利用的資源及受攻擊之方式，是所謂威脅分析。因此，機場軍事建築防護結構的設計基本上仍需考慮未來敵人使用之攻擊武器為基準。傳統火砲具有準確、輕度摧毀的能力，為攻擊時削弱防禦工事的主要武器。對機場建築而言，主要威脅來自空中攻擊之空對地武器，空中攻擊對於跑道、滑行道、停機坪、塔台、雷達站、修護棚廠及補給庫房之地面目標，造成嚴重損壞。在空中「精準打擊」扮演的角色益趨重要之際，將傳統的「面打擊」武器加以改良，使其具有與「點攻擊」性武器相同的精準度，而美軍在第一次波灣戰爭後，檢討其空襲成敗得失，學習其經驗後，在第二次波灣戰爭所採用空對地武器之種類及戰術，使用高科技武器更益精進；例如伊拉克有多處軍事基地都隱藏在地底，其中包括海珊總統的宮邸，美軍這次運用爆炸威力強大的鑽地炸彈，將其一舉摧毀；對伊戰爭開打，首波飽和攻擊的要角則是「聯合直接攻擊彈藥」。(Joint Direct Attack Munitions，簡稱JDAM)，以最簡單的方式加以解釋，就是相較於汽車裝上衛星導航系統，可以輕鬆地導引駕駛人到目的地，傳統空投炸彈裝上JDAM，就可利用全球衛星定位系統，將炸彈精準引導，攻擊目標；

     JDAM基本上是一組全球衛星定位套件，裝置在傳統炸彈尾部，使傳統炸彈馬上成為高科技衛星導引炸彈，能擴大攻擊面，並提高戰果　；美國更發展出「風偏修正彈藥散佈器」(Wind Corrected Munitions Dispenser WCMD)可使用於現有的各種集束炸彈，如CBU-87綜效彈藥、CBU-89反物質地雷，以及CBU-97「感應啟爆彈藥」(SFW)等，使其投彈後因彈道誤差、風力等產生的誤差，可以自動得到修正，讓掛載集束彈藥的攻擊機，可以在任何高度、天氣狀況下，對目標進行精準打擊12，尤其對於機場跑道、修護棚廠及掩體之破壞，更是威力強大。


二、傳統武器特性:
1.砲彈可概分為穿甲彈、高爆彈及其它彈。

(1)穿甲彈（AP彈）
　A.穿甲彈貫穿裝甲鋼板與鋼筋混凝土功效極佳，主要使用於直接火力，精密度甚高。

　B.AP彈之貫入度依撞擊速度及撞擊角度決定之。若低射速、大偏角則降低貫入度並造成砲彈跳彈，故防禦工事結構之暴露表面應以火力方向及設定武器之彈道產生最大的角度。

　C.AP彈能提供一堅韌的硬合金鋼彈頭使砲彈能承受高衝擊應力，增加貫入能力。

(2)高爆彈（HE彈）
A.高爆彈指裝置大量爆藥（約估15%彈殼重）能產生嚴重爆炸及碎片之彈體。

B.此種砲彈最大效力是以爆炸震波作用使混凝土破碎，剪斷鋼筋。在連續擊中時造成混凝土貫穿，混凝土內側的破碎會造成嚴重損壞。

C.其他破擊砲及槍榴彈裝置，彈殼重20至40%之爆藥時，可造成和HE彈相同的損害，但大的彈道角度與低速度貫穿力較弱。

2.炸彈
(1)高爆炸彈（HE炸彈）主要用於破壞，可概分為以下幾種：

A.穿甲高爆炸彈(APHE)具重外殼，貫穿混凝土或裝甲鋼板能力高。

B.半穿甲高爆炸彈(SAPHE)性質類似APHE彈，但貫穿效力不高。

C.通用炸彈（GP炸彈）藉由爆炸及碎片的效果作一般性的破壤，可貫穿輕鋼筋混凝土及薄鋼板，在貫入地面以後其爆炸力造成附近目標相當大的損害。

D.輕彈殼炸彈（LC炸彈）具有50%彈殼重的爆藥，是以爆震造成損害。

E.人員殺傷彈（F彈）主要以高密度破片殺傷人員，由爆炸所造成的損害並不大。

F. 在決定炸彈的貫入度時，速度與撞擊角為主要之考慮因素。



3.火箭與飛彈:

(1)火箭：
火箭的射速通常要比火砲發射的砲彈低，對裝甲目標的貫穿通常由成型裝藥的彈頭所形成，其效力只有相同口徑砲的一半。

(2)飛彈：
飛彈的貫穿能力列為各國機密，難以比較　。


三、核子武器特性

核子武器爆炸有下列特性：
1.爆震波
(1)形成與逸出：
核子武器爆炸所產生之火球膨脹極迅速，以致在其表面形成一高度壓縮空氣層，當該火球約達最大尺寸之一半時，其膨脹率降低，爆震波即自火球逸出，而繼續以高於音速之速率向外進行。

(2)超壓：
壓力在移動波面急遽升高，面向爆炸之內部方向逐漸降低，隨時間與距離而異。

(3)動壓力：
為隨震波而來之颶風之拖曳力，此種拖曳力受建築物之形狀與大小之影響，但一般均視動壓力之巔峰值及在一定位置之持續時間而定，動壓力與風速之平方及震波面後之空氣密度而成正比。

(4)反射壓力：
當爆震波之波前至較密介質處如水、陸地或固體牆面，則波前處之壓力由於反射波之形成，被瞬間加強此種反射壓力較入射壓力大二至八倍，確實的尖峰反射壓力值，依入射波之尖峰壓力大小及入射角而定。

(5)持續時間：
在某一特定位置處爆震波之持續時間，視核子武器爆炸之距離及其能量而定。
(6)依炸源高度可分圓形炸及半圓形炸兩種。

2.核射線：

核射線分類：
(1)初期核射線：
為核子爆炸後第一分鐘所放出者，係直接自核子爆炸初期分裂及熔合反應中放出，包括阿爾發(α)及其他(β)質點和珈瑪(γ)射線與中子外，其餘穿透力極弱，在軍事上均不重要。

(2)剩餘核射線：
為核子爆炸一分鐘後，由分裂產物（非分裂剩餘物）、沾染放射線之炸彈殼及空氣中灰塵所放出者。當核子武器在地面上或接近地面之處爆炸時，蕈狀雲內含有大量地面物料如泥土或水等，此等物料自蕈狀雲內下墜時並隨風飄盪。墜落放射性物料之區域內逐受高強度放射性污染。此種剩餘射線稱為落塵。另一種仍為核子爆炸所釋放之中子與土壤內所含之若干元素如鋁、鈉、鐵、錳及鉀等交互作用時，取誘使此等元素常有效放射而放出珈瑪射線，稱為誘導射線。

3.熱輻射：
核子爆炸時所釋放之熱及光能稱為熱輻射，以光速直線進行。此種射線之貫穿力極低，甚易吸收，減少分散或反射；熱輻射之吸收將使皮膚灼傷，木或紙等物質燒焦或可能點燃。各種建材周圍之樹木及建築物暴露部分會產生某種程度之損壞，稱為熱輻射效應。


三、電磁脈衝武器特性
       1934年，義大利物理學者費米(Enrico Fermi, 1901-1954)證實了以高速中子撞擊鈾原子，可引發原子核分裂，同時釋放出巨大的能量。美國在1945年完成二枚原子彈，其攻擊能量造成了日本長崎、廣島90%建物遭摧毀，此為核子武器的始祖；美國在太平洋上空之核爆，造成數百哩外夏威夷之路燈燒燬，也干擾了澳洲部分地區收音機收訊，蘇俄在北極新地島進行世界上最大的一次高空核爆測試，所產生的電磁脈衝使美國設在阿拉斯加、格陵蘭島預警雷達以及範圍四千公里內的遠程通信電子系統立即失效，並中斷24小時之久。據報導，美國在2003年伊拉克戰爭中，曾使用之脈衝彈(E-Bomb)攻擊伊拉克電視台，使其中止廣播幾個小時，但是其後即以較微弱的訊號恢復廣播。

1.電磁脈衝產生原理:

(1)電磁脈衝的形成
電磁脈衝產生原係一種自然現象，當空中帶電雲層堆積時，與地面間電場強度超過特定臨界值，就會產生局部的空氣絕緣崩潰，造成瞬間大電流導通的路徑，並在路徑附近感應出高強度的雷電電磁脈衝(LEMP，Lightning Elector Magnetic Pulse)，在落雷區附近地區受到的電磁破壞和電磁脈衝有關，雷電電磁脈衝上升時間約在微秒級、頻譜較窄，包括10MHz以下之低頻部分。

      太陽氣體風暴所產生旋渦狀氣流「太陽黑子」，亦會產生電磁脈衝而影響地球上的短波通訊(HF)，對UHF/VHF頻段較不影響。太陽黑子產生方式有兩種說法，其一為彼此太過接近而產生爆炸，另一為其附近會形成電子的磁場，並逐漸蓄積能量，當能量飽和時就會產生爆炸。活動劇烈時期的太陽核爆所引起的電磁脈衝亦為我們所熟知，但因距離遙遠，所產生的γ射線能到達地球的不多。

       核爆所產生的電磁脈衝，係因核子反應發生時所產生的瞬間γ射線核爆產生一股強大的珈瑪脈衝，其上升時間約在幾個10-9秒，這些珈瑪幻射線撞擊大氣分子，剝離其電子，產生所謂的「康普頓反彈電子流」其電流密度亦在10-9秒左右達到峰值，這股電流依馬可斯威爾電磁理論所述一般產生電磁脈衝。此核子電磁脈衝的頻寬可到10-9赫茲（是上升時間的倒數）。目前除了光纖通訊外，常見的無線電通訊（如VCF,LF,MF,HF,VHF, UHF）等頻譜都在其範圍內，亦即均受此核子電磁脈衝干擾。整個碰撞前後，依能量守恆定律，核子電磁脈衝所佔的能量僅1%左右。

由於核子電磁脈衝的威力與核爆高度有關，以下說明各種核爆下的電磁脈衝：

A.近地核爆的電磁脈衝
康普頓電子所造成的電流很強，其範圍幾公里。而電磁脈衝的電場強度在105（伏／公尺）這個量級磁場強度可高達100高斯，在10-3秒達到峰值，整個脈衝維持在10秒，這種脈衝對遠距離影響小近距離大，即可達數10公里外，此脈衝在最初10-2秒仍可達到10-3（伏／公尺），而隨後的10-4秒內也有2008（伏／公尺）的電場強度。因此，對電力設施、電子、資訊設備仍具威脅性，另外其穿透地面深度雖隨頻率的增加而降低，仍頗可觀，108赫茲分量可達12公尺，104赫茲的分量竟達15公尺，這個性質使得我們對地下的重要設施亦必須進行核子電磁脈衝防護工作。當然，電磁脈衝威脅涵蓋範圍大，使得電磁脈衝有可能沿配電線、長程電力、電纜線自遠處襲入設施的電子設備，也是使得必須對地下設施從事不等程度的防護。

B.中高度核爆的電磁脈衝：
由於在地表上空30公里處，其附近空氣密度在垂直方向的變化很小，所以這時核爆產生的電子流其產生的電磁脈衝互相抵消至影響甚小。這可由高斯定律推論而得。高斯定律中有個「高斯面」，在電磁脈衝中相當於源區的外緣表面，在這源區外電磁脈衝固然甚小，但裡頭則正好相反，源區半徑視該核彈能量大小而定，一般會有幾公里，但對飛行器像飛彈等幾乎所有各種不同的核子電磁脈衝環境都必須考慮。

C.高空核爆的電磁脈衝
此種電磁脈衝涵蓋範圍極大，100公里高的核爆，其涵蓋的範圍達1,100公里左右，500公里高的核爆下，則涵蓋半徑有2,400公里，以300公里高核爆為例，其涵蓋面積達107平方公里，涵蓋面積大的原因在於大氣密度在垂直方向變化大，亦即所謂「淨失稱因子」變得極大，導致此類電磁脈衝涵蓋面積大，此類電磁脈衝的大小在1.5 x 104到4.5 x 104（伏／公尺）維持10-6秒，然後衰減，但在10-5秒內仍有103（伏／公尺）的強度，頻率則60%以上在10赫茲以上的高頻，其在地面上的電場強度維持上空的1－10%，約有104（伏／公尺）的峰值，穿透地表的能力仍有其可觀之處。

D.人工造成的電磁脈衝
近年來，為國防軍事用途考量，人工造成的電磁脈衝，包括了人工核爆電磁脈衝、非核高爆電磁脈衝(EDEMP)、強力微波電磁脈衝(HPWEMP)等，統稱為電磁脈衝彈(E-Bomb)，已研發到可使C41SR系統裝備受到干擾或毀損失效之威力。電磁炸彈破壞模式係為在目標上方爆炸後，輻射出高強度的電磁脈衝，在其有效半徑範圍內之飛機、雷達、電子計算機、通訊設施等，幾乎所有電子設備皆無法正常工作，甚至造成難以修復的嚴重損傷。

       1枚千噸(kT)級的微型核彈若在距地40公里的平流層內引爆，瞬間釋出約900億焦耳能量的珈瑪射線與大氣層空氣作用，衍生出大量電子，均勻分佈在半徑100km的對流層頂。這些向地面加速的電子流，雖然只有短短毫秒的壽期，但卻在地表洋面間產生強大的電磁脈衝衝擊波，衍生的電場強度可達每米1萬伏特!含金屬導體的裝備設施外觀看似完好無恙，然內部的微記憶體、邏輯電路、積體電路、二極體、電晶體、切換器及放大器等原件，均因瞬間超載短路，造成無法修復的永久損壞。此外，電磁脈衝衝擊波涵蓋範圍內的無線電通訊，均因大氣層荷電密度的劇變，對頻率在超高頻以上的波段，干擾時段可長達1小時以上。


武器對防護建築之效應:

一、傳統砲彈、炸彈對防護建築之效應

　　　第二次波灣戰爭中，美軍大規模空襲伊拉克，除採用大量使用巡弋飛彈後，實施精準攻擊外，而由於第一次波灣戰爭經驗及戰爭前之情蒐得知，伊拉克有多處軍事基地都隱藏在地底，其中包括海珊總統的宮邸，美軍此次亦使用傳統砲彈及炸彈，例如GBU-24雷射導引炸彈，對依拉克堅固地下防禦工事，運用爆炸威力強大的GBU-27、GBU-28碉堡剋星(bunker-buster)雷射導引炸彈22。另外，隱藏於地底下的軍事設施，仍需要通風口散發熱能，因此美軍更使用熱導式炸彈，依據物體或氣體之溫度追蹤到地下建築物位置，利用GBU-27、GBU-28雷射導引炸彈轟炸，使得隱藏於地下之地底碉堡無法抵擋美軍攻擊。

       傳統炸彈在現代戰爭之運用，於阿富汗及二次波灣戰爭仍獲致相當豐碩的成果，因此，傳統炸戰對於機場建築破壞能力，猶不可忽略；尤其機場跑道、滑行道、停機坪等設施，由於所佔面積幅員廣大，防護能力薄弱，更易遭受傳統炸彈攻擊，再加以現今炸彈日益精良，例如集束炸彈、鑽地炸彈等，對於機場建築之破壞更是嚴重，因此對於傳統砲彈及炸彈對防護建築效應，應有所瞭解，方能尋求改善之道，而傳統砲、炸彈對防護建築之效應，可為下列四種：

1.衝擊：
(1)以高速打擊的砲彈其計算動能是極大的，在設計解構時，不可能以通常的方式來抵抗此等應力，其能量主要消耗在局部的作用中，部分能量將傳入結構系統，其大小依分布和結構及衝擊的性質有別。

(2)一般而言，衝擊作用的時間越長，分散在系統的能量就越多，重型鋼筋混凝土結構能吸收衝擊而不會遭到破壤。

(3)衝擊都會造成痂落，越厚的牆痂落越顯著，試驗顯示，當貫入超過70%時，就產生穿孔。

2.貫穿：
(1)貫穿問題對防禦與攻擊雙方都十分重要。
(2)影響貫穿或穿孔的因素包括：
A.彈的性質：重量口徑或彈徑形狀、抵抗力、引信安裝。
B.撞擊狀況：衝擊速度入射角及偏航。
C.目標材料的性質：強度（如壓力強度或硬度）、密度、延展性及孔隙率。
(3)對貫穿涉及脆性材料破壞模式，如鋼筋混凝土、塑性裝、污工及土壤、及較具韌性材料之延展性破壞模式，如軟鋼及裝甲鋼板。

(4)彈丸的變形及碎破
A.如果彈丸在擊中目標時產生變形或凹陷，它對目標的貫穿度就會減少，理論上視為無繼續貫穿的能力。

B.AP彈擊中目標不會變形。

C.小口徑有彈殼鉛彈（如30口徑）在擊中混凝實石完全變形。

D.HE高爆彈在擊中混凝土時有變形及爆開的傾向，變形的程度視彈頭的硬度及彈頭的厚度而定。

E.HE強的特種混凝土貫穿彈頭引信可使彈頭有效地貫入混凝土。

F.最易造成砲彈或炸彈變形因素如下：
(A)高撞擊速度。
(B)大的衝擊偏角。
(C射擊硬的目標。


3.爆炸：
(1)炸藥為混合劑或化學混合物，在熱或震動的影響下會產生下列型式的化學反應：
A.釋放大量的能。
B.轉變為高溫及高壓的氣體。
C.所產生的反應不需外力支援，如在適當狀況下起爆時，會擴張至全部材料。
(2)爆炸波的傳播：在未受到氣壓擾亂的區域，正負壓力由於距離的不同而產生甚大差別，概略依平均比定律計算。
(3)爆炸波的繞射：在小障礙物的上方會降低尖峰壓力。
(4)爆炸波的反射：當爆炸波打擊垂直於爆炸波進行方向的大型牆壁時，就會造成反射，且反射點的尖峰壓力超過入射波尖峰壓力二倍以上。
(5)直角、轉角、障礙物，減少開口尺寸。


4.彈片：
　　
　　當炸藥爆炸所產生的壓力炸裂彈殼時，產生了不規則的彈片，彈片對目標的效力視彈片的形狀、質量、初速、目標與爆炸點之間的距離及炸藥軸心相對於目標方向而定。




二、核子武器對防護建築之效應

核子武器效應主要有三：

1.震：
爆震所造成損害如下：
(1)直接損害:造成人員死亡須極高之超壓力，約100PSI或更高；而爆震波移動亦會造成損害，由於爆震波將人捲起拋入空中後，再落於地面造成傷亡，在掩體部分會造成被覆之土壤崩塌，損及機庫、機堡。

(2)間接損害：爆震波產生之飛擲物，對人員造成傷亡，亦會造成建築物倒塌。

2.核射線：
核射線對於人員之危害有直接核射線與散射核射線兩種，均對於人類為有害。

3.熱輻射：
熱輻射主要特性為下：
(1)以光速進行。（186,000哩／秒）
(2)依直線進行。
(3)穿透力極大。
(4)最易被吸收或減弱。
(5)可被散射或反射
而熱輻射對於人員及建築物之損害為下：
(1)對結構材料之破壞效應為引起燃燒。
(2)對人員產生傷害所需之熱能。


三、電磁脈衝對防護建築之效應
核子電磁脈衝的防護對象對於機場建築而言，下列建築設施必須進行防護工作：

1.作戰指揮中心。
2.塔台、雷達站。
3.電腦、資訊中心。
4.精密電子設備製造廠及庫房。
5.機房、通訊中心。
6.動力設施中心。

由於核子電磁脈衝不可見，威脅又極其嚴重，所以周嚴定期檢查防護效果是必須的。

而電磁脈衝武器效應主要有三：
(1)對電子系統影響：
對於電力線與有線電之影響而言，因電磁脈衝容易使電纜中的銅線感應電壓值而超過最大容忍限值，造成火花或短路現象，線路上終端設備，如電源供應器，交換器等，易遭受線路上累積的能量而燒燬。

　　對於無線電之影響而言，因電磁脈衝頻譜可涵蓋大部分的軍（民）用無線電通信波段，且無線電機的大型天線、饋線等，均為電磁脈衝良好的收集體，電磁脈衝能量，藉由該等路徑，進入電子電路中，造成電子元件燒燬、電路短路，進而使各項數位系統暫時失效或損壞。
對雷達系統之影響而言，電磁脈衝可影響電離層的穩定，當雷達波在掠過此一被擾亂的區域時，會使其傳播途徑彎曲，造成雷達所確定的目標位置可能與真正的目標位置有所差異，嚴重時，甚至產生吸收作用，使雷達信號中斷。

　　對於資訊系統而言，迅速而確實的情報，對軍事作戰來說是必要的，但是電磁脈衝可破壞儲存在半導體記憶器內的資料，或者是將裝置有「微處理器」的控制系統的功能破壞，造成整個資訊處理中心癱瘓，使戰場指揮官無法即時下達決心、命令，而延誤作戰時機；再加以機場內，戰機配置精密電子系統及武器，各維修工廠、塔台、通信機房、雷達站、天氣中心等，亦設置精密電子設備，電磁脈衝更是對機場設施影響極大。

(2)對人員影響：
　　電磁脈衝彈對軍事裝備和電子設備可以造成有效的損毀或失效，但其釋放電磁波頻率的速度在數毫微秒(ns)內，則對人體無害，但有可使現場人員受到電磁波的輻射會引起細胞序列紊亂，而引發癌症，且若系統操作人員，不慎接觸到一個聚集有大量電磁脈衝能量的收集體，會遭受到極高電壓灼傷而休克，嚴重時造成死亡。

(3)對日常生活影響：
　　敵以電磁脈衝為攻擊武器，其目的除了癱瘓我軍事設備之C4ISR、政府運作機制外，對於遭敵電磁脈衝攻擊第一時間之日常生活影響，以電力供應、油品供應、交通體系最為嚴重，金融業界與傳播媒體等亦遭癱瘓，受到極嚴重的影響。在遭受電磁脈衝武器攻擊時，國內之民防體系、政府機制等均會同時遭受嚴重影響，故政府對於建立防範電磁脈衝整體防護相關規範，應為當務之急，避免於遭敵攻擊時，造成無以彌補之損害。


建築防護原則
美國為因應第二次波灣爭，研製重達2萬1,000磅（9,450公斤）之傳統炸彈，用於攻擊地面上和地面下的重要目標。此次測試的新型傳統炸彈名為「巨型空中爆炸彈」(Massive Ordnance Air Blast ,簡稱MOAB)， MOAB在軍方被稱為「炸彈之母」，必須以C-130運輸機搭載，投射時先以降落傘拖出，接著降落傘脫離後以衛星導航。比起目前美軍最強大的傳統炸彈，越戰時期的「殺傷彈」(Daisy Cutter)威力提高40％，而且殺傷彈需要到目標地上空直接投下，MOAB則靠全球衛星定位系統導航，能更精準導引到距離目標13公尺以內。MOAB可用於攻擊大規模都市，防禦工事堅強之地上堡壘，以及深達地下掩體中之目標25；再加以美軍所用之「聯合直接攻擊彈藥」(Joint Direct Attack Munitions，簡稱JDAM)，對於傳統武器之防護更需加以深入。

建築物防護在選擇防護措施時，應考慮以下因素：

一、敵人在實施攻擊所使用之武器性能、破壞能力、速度及距離等。
二、軍事設施對敵人所望戰略價值之重要性。
三、敵未來武器之發展。
四、防護目標之機動性。
五、防護措施之防護效能及經濟效益。
為使設施能達到最具經濟價值之防護，各種防護結構防護程度的選擇為建立規範時最重要考慮因素之一，且須建立合理的等級以最經濟的人力、物力，對敵人最合理的武器作最佳的防護；常有以防彈片防護加上有效疏散就能以合理費用提供整個設施的防彈防護；而防炸彈防護係針對某種範圍的炸彈所作的防護。術語上的「炸彈防護」通常是指這種防護。

一、傳統武器防護原則：

建築物結構種類主要可區分為：

1.地面結構。
2.地下結構。
在選擇傳統武器攻擊時，建築物防護結構設計種類應考慮下列因素：
1.易於遮蔽。
2.對於敵所攻擊之砲彈、炸彈，防護能力甚佳。
3.易於利用交通要道、地下坑道與其它主要設施連繫。

　　對於傳統武器對建築破壞效應主要為1.衝擊2.貫穿3.爆炸4.彈片；而建築物需對上述四種破壞之特性，對其本身結構於設計規劃時及現有建築物，將防護重點作一改善，其防護原則如下：

1.屋頂應考量抗炸防護能力。
2.地上、地面之結構牆，必須提供並抵抗對砲火及炸彈接觸爆炸之防護。
3.防護性地坪，除能支持靜載重及活載重外，地坪應能抵抗地下爆炸所產生的力。
4.地坪易受重型炸彈經由地下貫入，形成Ｊ型曲線置入地面下方鄰近位置造成爆炸。
5.內牆必須具有充分強度以支撐屋頂的設計載重。
6.隔牆設計厚度應具有隔音效果。
7.裝備裝置應有隔震及防爆功能。
8.通道採用迂迴設計，以降低爆炸壓力，並防止彈片或砲彈直接進入結構內，另應在外側表面裝置鋼楞柵，並應牢固裝置，使不易立即拆除。
9.在地下建築物之主要出入口側方，應設置緊急出入口，出入口須偽裝良好，使敵人不易發現且避免直接攻擊。
10.防護門應能抵抗炸彈在附近爆炸壓力，可使用鋼板或鋼、混凝土或塑膠混合結構。


二、核子武器防護原則
核子武器效應對建築破壞效應主要有三：1.爆震2.核射線3.熱輻射。
1.防爆震建築之要求：

(1)設置於地下。
(2)適當利用地形。
(3)進出口需加防爆門封閉。
(4)地下建築物（掘開式）頂蓋上方之積土要與地面齊平。
(5)突出地面之建築物，須要有足以支承傾倒樹木或牆壁之頂蓋，並其頂蓋積土坡度至少為四分之一，伸出此建築物牆外之距離需二倍深度，而形成流線型。

2.防核線建築之要求：

(1)適當利用地形地物。
(2)建築物上方填土必須有相當厚度。
(3)進出口及通風管等需加以封閉。
3.防熱輻射建築之要求：
(1)避免使用易燃之建築材料。
(2)凡能防爆震及核射線者即可防熱輻射。

另外在核生化防護建築在設計上，需另考量下列因素：

1.佔住時間：
佔住時間必需能適應當時狀況之發展，舉凡長期佔住所需面積、體積、設備與補給等均應列入考慮，而生活所須之設備亦應顧及舒適，提高設計標準。但短時間使用者，如果設計標準過高，則形成浪費。
2.佔住人數：
佔住人數為防護建築物面積、容積、設備與補給儲存之主要依據。故應事先給與適切估計，若估計不準確，將影響其作業或居住人員之舒適性。由於設施任務不同，其佔住人數具有流動性，譬如會議或集合討論某些重要議題時，佔住人數將會增加，在設計時亦列入考量。


三、電磁脈衝的防護原則
電磁脈衝威脅之嚴重性，影響作戰極甚，因此對其工程防護設計及規劃上必須有效研究及探討；而電磁脈衝它的防護原則如下：

1.必需全天候防護。
2.嚴密確實進行防護工作。
3.周嚴定期檢查防護工作效果。
4.電磁脈衝與系統耦合之路徑逐段衰減至系統可容忍之程度。
所以全天候防護的原因，在於無法確知敵人的攻擊時間，以及電子設備的脆弱性。由於電磁波的穿透性強，干涉繞射乃至散射等效應，使得一有疏漏，整個防護效率就大為降弱。

由於核子電磁脈衝的防護對象對於機場工程人員而言，下列建築設施必須進行防護工作：

1.作戰指揮中心。
2.機房、塔台、GCA、通訊中心。
3.電腦、資訊中心。
4.精密電子設備製造廠及庫房。
5.醫院手術房。
6.電力及動力設施中心。
由於核子電磁脈衝不可見，威脅又極其嚴重，所以周嚴定期檢查防護效果是必須的，我們在考慮如何進行防護的依循原則乃是沿電磁脈衝與系統耦合之路徑，逐段衰減至系統可容忍之概念，對每個分段點作嚴密檢查是重點所在。

而電磁脈衝防護原則其基本概念有三：1.屏蔽2.接地與結合3.過濾。

1.屏蔽：
所謂屏蔽是將金屬物體置於兩特定區域之間，以達控制電磁波任意散佈的效果，可將金屬物環繞在雜訊產生物，以消滅電磁波能量的外洩，或將金屬物環繞在靈敏度高的裝備或設施，以防外界的電磁干擾而影響系統的正常運作。在防護核子電磁脈衝的任務上，屏蔽為最有關聯，例如：精密武器元件的庫房、通訊中心機房等，都是須要不同層次要求的核子電磁脈衝屏蔽防護。
屏蔽之所以產生作用是因為電磁波在穿透金屬是以衰減波之形成呈指數衰減此即所謂「超膚效應(Skin Effect)」，另外則是反射作用。

2.接地與結合：
接地是控制電磁干擾最基本的方法，若能將線路、裝備或系統予以適當接地，即可減少屏蔽與過濾的需要；接地主要是把大量的電流導入地面，避免過量的電流或電壓衝入系統造成損害。
結合是在兩金屬間建立一低阻抗通路，其目的在為電流提供一均勻的結構體，以避免在結合處有累積電荷，產生輻射和干擾，這與建構良好的屏蔽有關。

3.過濾：
過濾就是利用過濾器將不需要的訊號去除，而所謂過濾器基本上就是一些電阻、電感、電容器在不同組合下的等效電路，我們使用它主要在配電上。

歸納而言，為使用防護更有效，往往這上述的三種方法綜合使用。

　　電磁脈衝之防護，乃在使精密之電子通訊設備元件不受損壞，以保持通訊能力、射控能力、後勤補給、作戰指揮系統之完整，是現代戰爭必須遂行任務之一，總之，核子電磁脈衝防護之原則乃在以最惡劣情況來考量防護需求，減少與核子電磁脈衝耦合的機會，多層防護沿耦合分路逐段衰減脈衝能量。屏蔽、接地與結合、過濾是基本防護概念，實際的防護工程自需嚴格測試28。
而依據馬保明之研究，國軍現有建築設施防護作為可行之方法如下：就所在位置可區分為地面上、地面下二大部分，其中地面下的設施可再區分為地下及坑（山）洞，因大地阻抗值較高，對電磁脈衝能量有相當的降低能力，所以防護效果較佳。建築於地面上者，大部分為水泥基之材料建構而成，對於電磁脈衝之防護，即為三級防護之第一級防護，儘量減少進入C4ISR之設備系統或元件之電磁脈衝能量，以相對加強設備系統或元件之防護能力；而在水泥之設計基礎下，加入細骨材，成為水泥砂漿，再加入粗骨材，而成為混凝土，對於電磁脈衝的防護能力，依文獻可知，均有其一定的效能，若於其中再加入良好的導電、導磁材料或改變鋼筋設計以及加入金屬網等，則更可增加其屏蔽效能。


結論與建議
　　機場軍事建築設施主要有跑道系統、滑行道、停機坪及加溫坪等，設施區域主要有區分地面上設施如機庫、機堡、修護場庫、儲存庫、補給與設施工廠設施、指揮中心、部隊營區、醫院、油料儲存區、彈藥庫等；地面下設施如作戰指揮中心、通信中心等。而由於機場目標暴露，偽裝及隱蔽，掩蔽困難，一旦遭敵攻擊，容易遭受嚴重損害，因此，空軍機場建築設施，在敵攻擊下，所能忍受的損害程度、能否保存戰力及迅速恢復戰力，攸關空權發揮至鉅；針對現有機場建築防護之改善，為現今首要之課題；而建築防護主要建築物分類來規劃，其規劃如下：

一、道面設施
空軍戰力之發揮，端賴空軍機場之支持，戰機的完好並不代表戰機的戰力得以完全發揮；由於我國目前並無垂直起降戰機，現有戰機須依靠跑道起降，因此戰機能否昇空發揮戰力，端賴跑道是否完好，尤其台灣與大陸地理位置相近，跑道又目標明顯，無法隱蔽、掩蔽，遂成為敵人癱瘓我機場重點目標，一旦中共掌握我戰機停放重點機場的重要情資，還可選擇性的攻擊我重點機場跑道，癱瘓我主要戰力，因此跑道的破壞成為空軍戰力發揮最大的致命傷。

　　但跑道、滑行道、停機坪等設施，卻是最難以防護，尤其針對跑道道面攻擊現有的各種集束炸彈，如CBU-87綜效彈藥、CBU-89反物質地雷，以及CBU-97感應啟爆彈藥(SFW)等，因此上述設施不建議採取防護作為，惟於遭受破壞後，採用跑道搶修作業，作為道面修護作為；在跑道搶修作業上，小型彈坑修補施工方式可採用環氧樹脂與金鋼砂拌合、快乾水泥或是Silkal修補材31；大型彈坑可採用混凝土（例如法國之DALLEXPRESS系統、英國Croker系統）、鋁合金板（例如希臘之MICROTECH系統）、搶修包（例如美國M8A1、AM2搶修鋼板、FFMs摺疊式玻璃纖維墊）32、瀝青混凝土（例如AR4000、AR8000）。

二、地面上設施
　　機場地面上建築設施主要有機庫、機堡、修護場庫、儲存庫、補給與設施工廠設施、指揮中心、彈藥庫等；因其現有建築物結構已定型，如要能承受傳統武器、核子武器及電磁脈衝武器之攻擊，勢必需將原有建築物予以大幅度整修建，方能達到基本防護功能，在成本之考量下，是否符合投資效益，需有一客觀之衡量基準，可藉由防護目標優先順序評估作業方式，予以律訂防護優先目標；例如機庫，可將其原有覆土層予以加厚，並將原設計為清水模內牆而未設置內襯鋼板之機庫，加鋪抗炸鋼板，可增加抗炸能力，並能防止痂落情形。例如塔台，本軍現有機場塔台原設計僅一座，且其抗炸及防電磁脈衝猶待加強，可考慮於基地適當位置新建備用塔台，加強其抗炸及電磁脈衝防護能力，適時能移轉塔台管制能量。

　　針對鋼筋混凝土建築之建築物，例如指揮中心、彈藥庫等，其改善抗炸能力除利用內襯加鋪鋼板外，亦可運用玻璃纖維黏貼加鋪於內牆，延遲爆炸產生巨大衝擊；而新建建築物方面，可學習以色列，其家庭、工廠、學校及各種建築必須有地下掩蔽部，無地下室之建築，需予以改建，並須有附屬防護器材，諸如空氣清淨集塵器及防護面具等33，而在使混凝土材料部分，可參考運用於混凝土中摻入鋼絲纖維，增加混凝土其強度及抗貫穿能力34，亦可採用高強度混凝土(HSPC)、活性混凝土材料(SCM)35，減少混凝土設計厚度及防止痂落情形；在防止電磁脈衝波部分，在混凝土，加入良好的導電、導磁材料或改變鋼筋設計以及加入金屬網等，則可增加其屏蔽效能。而在建築物之初始規劃設計時，除配合地形、地貌，應於建築物或洞庫口週圍，於適當位置規劃設置鋼筋混凝土擋牆，增加防護能力。

三、地面下設施
　　機場地面下建築設施主要如作戰指揮中心、通信中心等。而由於機場地面目標暴露，偽裝及隱蔽，掩蔽困難，一旦遭敵攻擊，容易遭受嚴重損害，因此地面下設施之建立更益顯其重要性。回溯美軍在越戰期間投在越南境內的彈藥總量約250億磅，相當每一越南人接受了730磅。就算術上衡量，可將敵人消滅殆盡，惟事實不然，美軍仍難免一場屈辱的失敗；金門八二三砲戰，更可印證同一事實。波灣戰爭中，伊拉克自開戰後平均每天承受2,000架次空中攻擊達37天，若非戰場經營地下化落實，實難倖存。而中子彈防護卻以地下工事或鋼筋水泥所做的厚牆，較4-5吋裝甲之阻隔更為有效。因此機場設施應結合地形，逐步走向地下、半地下化，而建築核子防護建築為核子攻擊之最佳防護措施，其特點為下：一、必須能承受更高爆震波壓力，及能屏蔽核射線之直接穿越。二、須具有通風過濾系統，使空氣能自由進入內部，但核爆所生落塵仍被阻隔於通風系統之外。因此在規劃及設計地下建築時需將上述兩項列入考量；地下建築物之破壞，主要貫穿與爆炸，然而貫穿所造成之破壞對防護結構較為局部性，爆炸則可能造成全面性破壞，可於地下建築物上方，設計反射隔層，有效減少貫穿及減弱爆震壓力。

　　而在科索夫戰爭中，南斯拉夫雖處於劣勢，但為抗敵來自空中、地（海）面火砲、遠程精準飛彈之攻擊，把大量戰略物質及軍火深埋起來，有線電系統與分散在各地的地下指揮基地均十分堅固隱蔽，可承受任何空中攻擊；並針對北約巡弋飛彈與飛機的攻擊，利用境內複雜地形、多變的天候特性，對重要軍事設施實施偽裝及設置誘餌等欺敵措施，使北約偵察系統無法識別真假目標39，此種方式亦可供機場設施規劃作為參考使用。

　　美國國防部於「中共軍力報告」文獻中指出，「台灣軍備在質的優勢正不斷的流失，2005年至2008年將是關鍵期」，面對中共從不放棄以「武力犯台」之主張，再加上其積極發展導彈、巡弋飛彈，國軍面對中共武力威脅應採「料敵從寬」，甚至以「以敵為師」，對中共「速戰速決」之作戰方針，台海戰爭「首戰即為決戰」，機場設施為中共首波攻擊目標，國軍應對中共現有武器破壞能力加以研究，期能在針對規劃及設計機場建築防護工程時，考量防護措施之成本效益、壽期成本、施工性及可行性，能在有限之國防預算下，達到最佳防護效能。