機(jī)載氣象雷達(dá)的原理及常見故障分析

袁艷良

摘 要：隨著社會的發(fā)展，時代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，雷達(dá)的種類越來越多，而且用途也形似各異。機(jī)載氣象雷達(dá)的主要作用就是探測航路的雷暴雨、冰雹等一些惡劣氣象區(qū)域。機(jī)載氣象雷達(dá)的安全性同整個機(jī)組系統(tǒng)和飛行安全之間具有十分緊密的聯(lián)系，而且機(jī)載氣象雷達(dá)也是機(jī)載導(dǎo)航中的重要組成結(jié)構(gòu)，是民航客機(jī)中的一項(xiàng)關(guān)鍵的導(dǎo)航設(shè)備。若是機(jī)載氣象雷達(dá)出現(xiàn)問題，那么就對飛機(jī)在運(yùn)行中的狀態(tài)造成影響，造成極其嚴(yán)重的損失和影響。對此，本文就機(jī)載氣象雷達(dá)的原理及常見故障進(jìn)行科學(xué)合理的研究與分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)載氣象雷達(dá) 原理 常見故障

中圖分類號：V249.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0002-02

機(jī)載氣象雷達(dá)能夠向飛行員提供飛機(jī)前行航路的氣象情況，對障礙提供平面顯示圖像，除此之外，氣象雷達(dá)也能夠根據(jù)飛機(jī)前方地表等方面的特征，協(xié)助飛行員辨別地標(biāo)，對飛機(jī)的位置做出合理的評判。在實(shí)際的應(yīng)用中，會受到環(huán)境、操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，?dǎo)致出現(xiàn)故障的頻率較高。對此，就要強(qiáng)化對機(jī)載氣象雷達(dá)的原理以及故障的分析力度，這樣才能夠確保在飛機(jī)飛行中將其功效發(fā)揮到極致。

1 機(jī)載氣象雷達(dá)的組成及其原理的分析

1.1 機(jī)載氣象雷達(dá)的組成

機(jī)載氣象雷達(dá)的組件主要是由雷達(dá)收發(fā)組、雷達(dá)天線、控制盒、顯示器組合形成。機(jī)載氣象雷達(dá)在實(shí)際的應(yīng)用中需要垂直陀螺提的支持，并且提供傾斜信號和俯仰信號，傾斜信號和俯仰信號也能夠通過單獨(dú)的垂直陀螺組件來完成，慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)也可以。雷達(dá)收發(fā)組是由雷達(dá)發(fā)射機(jī)、人雷達(dá)接收機(jī)形成的，雷達(dá)發(fā)射機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中能夠產(chǎn)生周期性強(qiáng)的微波脈沖信號，通過收發(fā)開關(guān)再經(jīng)由波導(dǎo)系統(tǒng)直接反饋到雷達(dá)天線輻射；而雷達(dá)接收機(jī)在工作中負(fù)責(zé)接收和處理天線接收的雷達(dá)回波信號，將接收電路中得到的回?fù)芤曨l脈沖信號傳輸至顯示器中。

1.2 機(jī)載氣象雷達(dá)的原理

機(jī)載氣象雷達(dá)是利用目標(biāo)對電磁波反射從而確定目標(biāo)的位置、特殊性質(zhì)和距離等，物體對電磁波的反射能力與物體自身的性質(zhì)、大小、電磁波的頻率等都有著直接的影響和聯(lián)系。目標(biāo)導(dǎo)電系數(shù)高，那么反射面就會越大，回波強(qiáng)度也就越大。機(jī)載氣象雷達(dá)也是根據(jù)這一情況來判定雨量的情況，根據(jù)顏色之間的差異在ND中加以顯示。

2 機(jī)載氣象雷達(dá)的常見故障分析

2.1 顯示器超出溫度范圍致使圖像的缺失

因?yàn)轱w機(jī)中的顯示器一般是利用陰極射線管來實(shí)現(xiàn)的，通風(fēng)散熱是陰極線管的特點(diǎn)，雷達(dá)圖像在顯示圖像中是充當(dāng)背景色的角色，對顯示器的發(fā)熱能夠造成一定的影響。若是顯示器散熱程度不夠強(qiáng)，在達(dá)到溫度極限后就要切斷氣象雷達(dá)顯示。在此基礎(chǔ)上，對通風(fēng)在成影響的關(guān)鍵因素就是后方位置的濾紙堵塞。在A320系列飛機(jī)中，若是電子艙通風(fēng)的抽氣和排風(fēng)扇都放在超空位，也能夠?qū)﹃帢O射線管的散熱產(chǎn)生影響，雷達(dá)圖像的顯示也會自動切斷。另外，如果收發(fā)機(jī)的通風(fēng)不能夠保持順暢，就可能出現(xiàn)溫度超高。在對飛機(jī)進(jìn)行日常的維護(hù)中，機(jī)組經(jīng)常會反應(yīng)雷達(dá)的圖像弱，這種情況下就要時刻關(guān)注顯示器背景色旋鈕是否在應(yīng)有的位置上。

2.2 機(jī)載氣象雷達(dá)以及地圖按鈕燈線路開關(guān)的故障

造成機(jī)載氣象雷達(dá)以及地圖按鈕燈線路開關(guān)故障的現(xiàn)象有：按壓EFIS控制面板中的氣象雷達(dá)要同開關(guān)保持連接的狀態(tài)，如果接通燈不能夠正常工作，但是EHSI中又可以顯示出氣象雷達(dá)的工作。按照氣象雷達(dá)各個系統(tǒng)的工作情況，雷達(dá)信息都能夠很好的顯示出來，根據(jù)氣象雷達(dá)接通燈不亮的現(xiàn)象，能夠確認(rèn)兩個EFIS符號發(fā)生器沒有出現(xiàn)問題，可以說明收發(fā)機(jī)至少有一個是沒有任何問題的。因?yàn)槭瞻l(fā)機(jī)同時給兩個EFIS符號發(fā)生器發(fā)送信號，而這兩個符號發(fā)生器能夠把處理完善的信息傳輸給EHSI。EFIS控制面板的開關(guān)燈也只能夠確認(rèn)氣象雷達(dá)系統(tǒng)的是否接通完好。這樣也就可以判斷出EFIS控制面板中的氣象雷達(dá)接通燈的具體情況，在實(shí)際的運(yùn)用中更換燈泡就能夠開展正常工作。但是，也可能會出現(xiàn)更換燈泡之后，上述的故障仍然存在。雖然說接通燈只是在氣象雷達(dá)指示的接通情況，但是若是其自傲實(shí)際的工作中沒有效果也會給飛行人員帶來不必要的困擾，也增加了機(jī)務(wù)維護(hù)工作人員的危險性，導(dǎo)致不了解氣象雷達(dá)系統(tǒng)的狀態(tài)如何。

2.3 雷達(dá)顯示器中圖像的黑屏狀況

導(dǎo)致雷達(dá)顯示器中圖像的黑屏狀況出現(xiàn)問題的現(xiàn)象有：飛機(jī)在飛行的過程中轉(zhuǎn)彎角度都超出了10°，雷達(dá)顯示器中顯示的圖像就會有短暫黑屏的情況發(fā)生。飛機(jī)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)后，顯示也會恢復(fù)原狀。通過收集資料，對地面通電進(jìn)行反復(fù)的檢查，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在地面上的狀態(tài)都是正常的，對各種部件進(jìn)行更換之后，故障依然存在，這就是說明氣象雷達(dá)系統(tǒng)中部件都是完好無損的，應(yīng)該是同飛機(jī)線路有著必要的聯(lián)系。在正常工作狀態(tài)之下，氣象雷達(dá)顯示功能開關(guān)要處在STBY位置上，平板天線會隨著垂直陀螺的變化而發(fā)生改變，把飛機(jī)前端看作是正方向，如果垂直陀螺俯視，天線會呈上仰的狀態(tài)；如果垂直陀螺仰視，那么天線呈下俯的狀態(tài)；如果垂直陀螺是呈現(xiàn)左右方向傾斜的角度，那么天線會保持不動的狀態(tài)。這樣就能夠保證不管平板天線呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)，穩(wěn)定修正機(jī)構(gòu)都可以把天線的波束軸維持在平面上。把雷達(dá)罩打開，將垂直陀螺在安裝支架中進(jìn)行拆解處理，這個過程中可以通過手動模擬飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的形式來進(jìn)行，如果飛機(jī)處在垂直陀螺向左右方向傾斜，就會呈俯視和仰視的狀態(tài)，如果天線動作相對較大，雷達(dá)系統(tǒng)就會保證呈現(xiàn)現(xiàn)在的姿態(tài)。如果飛機(jī)傾斜轉(zhuǎn)彎，天線波束軸在水平面上不會呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。因?yàn)樘炀€修正機(jī)構(gòu)的修正作用不是很好，所以也就出現(xiàn)了天線發(fā)射波束，一旦飛機(jī)姿態(tài)發(fā)生變化，要想收到回波信號就顯得極為困難，出現(xiàn)短暫的黑屏現(xiàn)象。而對平板天線進(jìn)行更換，再次模擬飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，天線和垂直陀螺保持正常狀態(tài)，就說明故障已經(jīng)解決。

2.4 雷達(dá)不能夠顯示出飛機(jī)前方的狀況

若是地面檢測工作中沒有發(fā)現(xiàn)問題和缺陷，就說明自檢除開的結(jié)果是良好的。進(jìn)行收發(fā)機(jī)的更換之后也沒有絲毫的變動，就要進(jìn)行雷達(dá)天線驅(qū)動組件的處理或者更換了，這樣故障就能夠處理完善。正常情況下，人們會認(rèn)為雷達(dá)沒有顯示是收發(fā)機(jī)出現(xiàn)的問題。對于雷達(dá)系統(tǒng)而言，收發(fā)機(jī)是核心所在，信號的產(chǎn)生和接收都是憑借收發(fā)機(jī)來完成的。天線驅(qū)動組件的在實(shí)際中的作用就是在得到收發(fā)機(jī)傳輸之后，利用波導(dǎo)將控制信息準(zhǔn)確的傳輸過來，通過天線對飛機(jī)進(jìn)行掃描處理。所以信息接受存在故障，同驅(qū)動組件應(yīng)該沒有什么聯(lián)系。此外，打開雷達(dá)罩之后會發(fā)現(xiàn)里面存積了不少水分，等到驅(qū)動組件換完只后就維持正常的運(yùn)行，出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)樘炀€驅(qū)動組件是由仰角驅(qū)動和方位角驅(qū)動組和形成，驅(qū)動的核心是驅(qū)動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。其能夠確保天線實(shí)現(xiàn)自由的轉(zhuǎn)動，也能夠接收到回?fù)埽ㄟ^波導(dǎo)管傳輸至雷達(dá)無線收發(fā)組。這個過程因?yàn)榛夭ㄐ盘柺欠浅Ｈ跣〉?，也不會出現(xiàn)什么差錯。若是雷達(dá)罩的密封性不夠好，就會有部分水滲透其中，在天線旋轉(zhuǎn)期間，就會有水氣進(jìn)入波導(dǎo)管中，致使波導(dǎo)中波束反射的角度失控，會回?fù)艿奶幚砟芰Υ蟠鬁p弱，因此就不能夠產(chǎn)生顯示了。

3 結(jié)語

在進(jìn)行機(jī)載氣象雷達(dá)的分析中，要重點(diǎn)檢查其故障情況，因?yàn)檫@與飛機(jī)運(yùn)行的安全性有著直接的關(guān)聯(lián)，做好日常的維護(hù)工作，這樣才能夠保證機(jī)載氣象雷達(dá)在工作中的實(shí)效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦娟，吳仁彪，蘇志剛，等.基于地形可視性分析的機(jī)載氣象雷達(dá)地雜波剔除方法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2012，34（2）：351-355.

[2] 王娟，樊智勇，蔡成仁，等.機(jī)載氣象雷達(dá)維護(hù)模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2009，17（8）：1632-1634，1637.

[3] 鐘睿，周維，鄭高群.機(jī)載氣象雷達(dá)導(dǎo)航信息顯示接口自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2008（8）：1074-1076.endprint