機(jī)載高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目試飛研究

郭丞

摘 要：沉積靜電放電產(chǎn)生的高頻電磁輻射會(huì)對(duì)機(jī)載電子設(shè)備尤其是高頻通信系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生干擾。在沉積靜電環(huán)境下的機(jī)載高頻通信系統(tǒng)科目試飛在國(guó)內(nèi)民機(jī)試飛領(lǐng)域尚屬首例，也無(wú)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)方法可以參考。本文通過(guò)研究咨詢(xún)通告AC25-7推薦的試飛氣象條件（高卷云、干燥的雪、沙塵暴），詳細(xì)敘述了高頻沉積靜電試飛科目的背景和沉積靜電的原理，介紹了高卷云氣象的定義、產(chǎn)生和類(lèi)型，結(jié)合了機(jī)載氣象雷達(dá)的顯示條件和地面氣象臺(tái)站預(yù)報(bào)的天氣情況，以我國(guó)民機(jī)試飛現(xiàn)有條件和實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，摸索總結(jié)出一套符合要求而又切實(shí)可行的試飛方法，為未來(lái)民機(jī)試飛實(shí)踐提供具體指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： HF，高頻，沉積靜電，放電，（高）卷云，氣象雷達(dá)，氣象臺(tái)站，試飛

中圖分類(lèi)號(hào)：TM89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1概述

民機(jī)高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目試飛，在波音和空客的成熟機(jī)型上，均是按照咨詢(xún)通告AC25-7中建議進(jìn)行的。本文結(jié)合AC25-7的氣象條件要求和國(guó)內(nèi)民機(jī)試飛的具體情況，研究符合國(guó)內(nèi)民機(jī)試飛實(shí)際的試飛方法。

2高頻沉積靜電試飛科目背景

咨詢(xún)通告AC25-7《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)合格審定飛行試驗(yàn)指南》中規(guī)定：第六章設(shè)備第一節(jié)總則170.功能和安裝-25.1301條款b.程序-通信（2）HF系統(tǒng)（ii）應(yīng)考慮沉積靜電的影響。這種類(lèi)型的靜電通常是在高卷云、干燥的雪、沙塵暴區(qū)域中出現(xiàn)。

高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目的另外兩種氣象：干燥的雪、沙塵暴氣象，相對(duì)來(lái)說(shuō)更為罕見(jiàn)，因此建議使用（高）卷云作為高頻通信系統(tǒng)沉積靜電科目的氣象條件。

3高頻沉積靜電的原理

沉積靜電是指飛機(jī)因與云中質(zhì)點(diǎn)（水滴、雪、霰、冰雹）或塵埃等大氣微粒碰撞而沉積于飛機(jī)表面的靜電。其充電電流，決定于質(zhì)點(diǎn)濃度、質(zhì)點(diǎn)帶電量、飛機(jī)速度和有效撞擊面積沉積的靜電最多，飛經(jīng)高卷云、干燥的雪、沙塵暴時(shí)沉積的靜電最多。

當(dāng)飛機(jī)表面曲率半徑較小的尖端突出部位及邊緣達(dá)到空氣擊穿電壓，就會(huì)發(fā)生電鰻式放電或電火花、打閃和響亮的爆炸。因空氣絕緣強(qiáng)度隨高度減小，在較高高度上空氣擊穿電壓值減小，可在較低電壓下產(chǎn)生電暈。

沉積靜電所產(chǎn)生的放電產(chǎn)生高頻電磁輻射，對(duì)機(jī)載電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)可使高頻通信聯(lián)絡(luò)中斷。

4卷云氣象基本信息

4.1簡(jiǎn)介

圖1 卷云

卷云，分離散開(kāi)處呈白色細(xì)絲狀，或白色（或主要是白色）碎片狀或窄條狀的一種基本云型。

卷云是高云的一種，是對(duì)流層中最高的云，平均高度超過(guò)6000公尺。所以清晨當(dāng)太陽(yáng)還沒(méi)有升到地平線(xiàn)上或傍晚太陽(yáng)已下山后，光線(xiàn)都會(huì)照到這種孤懸高空而無(wú)云影的卷云上，經(jīng)過(guò)散射后，顯現(xiàn)出漂亮的紅色或橘紅色的霞象，在夏日的晴空中十分常見(jiàn)。

4.2產(chǎn)生

卷云產(chǎn)生的高度很高，屬于高云族，云底高度為4500～10000m，有時(shí)也可高達(dá)17000m或低至20000m以下。在這樣的高度上，空氣溫度很低且水汽很少，云由細(xì)小且稀疏的冰晶組成，故比較薄而透光性較好，潔白而亮澤，常具絲縷結(jié)構(gòu)。卷云因?yàn)樵茖犹?，即使生成小水滴，下降過(guò)程中很容易蒸發(fā)，不會(huì)抵達(dá)地面，故在地面上不會(huì)感到下雨，象征一整天都會(huì)是晴朗的好天氣。

4.3類(lèi)型

根據(jù)外形結(jié)構(gòu)特征，卷云可分為毛卷云、密卷云、鉤卷云、偽卷云四類(lèi)。

圖2 云的分類(lèi)

卷云屬于高云的一種，云的分類(lèi)中并未對(duì)高卷云做出定義。由此可推斷，所謂高卷云，不過(guò)是對(duì)卷云屬于高云族屬性的描述。高卷云也就是卷云，兩者并無(wú)差異。而且廣義的卷云更是卷云、卷層云、卷積云的總稱(chēng)，也就是高云。

5機(jī)載氣象雷達(dá)

機(jī)載氣象雷達(dá)可提供降雨和地圖顯示，但并不能顯示云（包括卷云等）的氣象信息，機(jī)上也無(wú)其他設(shè)備可以提供實(shí)時(shí)的有關(guān)云的氣象信息。以機(jī)載RTA-4118氣象雷達(dá)系統(tǒng)為例，其主要為機(jī)組人員提供陀螺穩(wěn)定的四色（綠、黃、紅和洋紅）降雨顯示。四色用來(lái)表示遞增的降雨量，洋紅色表示每小時(shí)增量為2英寸或更大。氣象雷達(dá)系統(tǒng)提供路徑衰減補(bǔ)償（PAC）告警，指示未知降雨量區(qū)域，并能抑制地面雜波。氣象雷達(dá)系統(tǒng)還可提供飛機(jī)前方的地圖顯示。由于機(jī)載設(shè)備不能直接提供云的信息，試飛氣象條件應(yīng)該提前由地面氣象臺(tái)站實(shí)時(shí)獲得。

6地面氣象臺(tái)站

一般試飛氣象站預(yù)報(bào)天氣的幾大因素為：云（云量、云狀、云高）、能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象（風(fēng)、雨、雪、霧、霾等等），其他非常規(guī)預(yù)測(cè)包括氣溫、場(chǎng)溫、場(chǎng)壓（視具體情況而定）。除了每天的總體氣象情況預(yù)報(bào)，還有每個(gè)小時(shí)的預(yù)測(cè)表以便觀察時(shí)刻發(fā)生的氣象變化。

對(duì)于云的預(yù)報(bào)格式通常為云量+云狀+云高，一個(gè)典型的云的氣象預(yù)報(bào)的例子為：6-9個(gè)量的卷云5-7千米。一般云量小于5個(gè)單位的晴朗天氣會(huì)預(yù)報(bào)為碧空。云量大于等于6的云一般足夠試飛使用，覆蓋范圍往往綿延幾百公里。云狀是指云的種類(lèi)，比如說(shuō)高層云、高積云、卷云等等。預(yù)報(bào)云高是基于云底高度，通常在預(yù)報(bào)卷層云和卷積云的時(shí)候，其上方也都會(huì)伴有卷云，且高云所屬的各個(gè)云種（卷云、卷層云、卷積云）可以互相轉(zhuǎn)化，這也是為什么每個(gè)小時(shí)都需要詳細(xì)的氣象預(yù)報(bào)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，卷云通常在晴朗的好天氣出現(xiàn)，而且在夏季和秋季并不少見(jiàn)。預(yù)報(bào)的卷層云和卷積云的天氣約占所有對(duì)于云的預(yù)報(bào)的氣象條件的50%左右。因此，（高）卷云的氣象條件嚴(yán)格意義上不算是特殊氣象，對(duì)于試飛沉積靜電科目非常有利。

7試飛方法綜述

由于氣象條件處于實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)變化當(dāng)中，需要將高頻沉積靜電試飛科目作為常備科目，掛在試飛任務(wù)單上以便依據(jù)天氣情況決定是否試飛。綜合各方面的因素考慮，建議的試飛氣象：預(yù)測(cè)為大于等于6個(gè)量的卷云（或者卷云高積云），高度大于4500m。具體操作為：飛行過(guò)程中，飛行員目擊云層后，駕駛飛機(jī)穿越摩擦云層，依據(jù)預(yù)先給定的頻點(diǎn)和工作模式進(jìn)行高頻通信，驗(yàn)證通話(huà)是否正常清晰，是否對(duì)其他電子設(shè)備無(wú)干擾。

參考文獻(xiàn)

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