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机载气象雷达的原理及常见故障分析

时间:2017-11-23  作者:佚名

论文摘要:雷达的种类繁多,用途各异。机载气象雷达的基本功用是探测航路上的雷暴雨、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域。机载气象雷达(WXR)的安全性直接影响整机系统和飞行的安全。机载气象雷达是机载导航系统的重要组成部分,是民航客机上的一种重要导航设备。气象雷达出现故障极易造成飞机滑回、返航甚至坠毁等事故,因此必须加强对WXR的维护。本论文通过对机载气象雷达(WXR-700)基本工作原理的系统性总结,来全面地理解机载气象雷达相关知识,并对常见故障进行了总结、分析。

论文关键词:机载气象雷达,WXR-700,故障分析

0机载气象雷达概述

机载气象雷达是人们为防范气象风险,保证飞行安全而应用现代科学技术成果而研制的航空电子设备。机载气象雷达对保障飞行安全具有十分重要的作用,人们不遗余力地对设备进行改进、更新,使气象雷达的性能在近20年来得到了本质的提高。

目前装备飞机的最新气象雷达除了能探测雷雨等气象区域外,已经实现了对风切变、湍流的有效探测,进一步提高了在各种气象条件下的飞行安全性。正是凭借性能优越的机载气象雷达等一系列先进的航空电子设备,使飞行员能够“眼观千里,耳听八方”,驾驶飞机绕过各种危险的气象区域,安全、准确、舒适地把旅客和货物送往目的地。

不同型号的气象雷达所包含的组件可能不同,他们在各型飞机上的配置也有单系统、双系统等多种形式。气象雷达的基本组件为雷达收发机(Transceiver;缩略:XCVR),控制盒(Controller;缩略:CONT),天线驱动机构(ANTENNADRIVE),支架,天线(ANTENNA),波导管(WAVEGUIDE)以及显示器(IND)等组成。

1机载气象雷达的基本工作原理

1.1气象雷达方程

上式集中地表明了气象雷达最大作用距离与雷达系统的技术特性及目标性质的关系,对雷达使用和维护人员均具有实际指导意义。

1.2气象雷达基本工作原理

机载气象雷达主要用于探测航路上的恶劣气象区域。空中的雷雨区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域,就是机载气象雷达所要探测的目标,图1为气象雷达基本工作原理示意图。

雷达发现目标并测定其位置,基于无线电波传播所具有的以下基本规律:

(1)无线电波可以定向辐射和接收;

(2)无线电波遇到障碍物发生反射,产生回波;

(3)无线电波以光速在空间直线传播(实际上,电波在真空中的传播速度等于光速,在空气中的传播速度略小于光速,但通常视为近似光速);

(4)发射机产生电磁波信号(如正弦波短脉冲),由天线辐射到空中;

(5)发射的信号一部分被目标拦截并向许多方向再辐射;

(6)向后辐射再回到雷达的信号被雷达天线采集,并送到接收机;

(7)在接收机中,该信号被处理以检测目标的存在并且确定其位置;

(8)通过测量雷达信号到目标并从目标返回雷达的时间,得到目标的距离;

(9)目标的角度位置可以根据收到的回波信号幅度为最大时,窄波束雷达天线所指的方向而获得;

(10)如果目标是运动的,由于多普勒效应回波信号的频率会发生偏移。该频率偏移与目标相对于雷达的速度(径向速度)成正比。

1.3WXR-700型机载气象雷达原理

机载气象雷达主要用于探测航路上的恶劣气象区域。空中的雷雨区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域,就是机载气象雷达所要探测的目标。

WXR-700型机载气象雷达是美国罗克韦尔国际公司和柯林斯运输航空电子部(RockwellInternational,CollinsTransportationAvionics)研制的典型的现代机载彩色气象雷达。

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