机载气象雷达发展趋势分析

1、机载气象雷达发展趋势分析j73,I,'机载气象雷达发展趋势析初晓军李淑李风兰罐蟹,机载气象雷达(又称为航行雷达)其主要功能是探测航线前方的降雨区,冰雹区等气象区域,观察飞机前下方的地形或发现航路上突立山峰等障碍物.自从1955年美国RCA公司生产的AVQ一10气象雷达装备民航机起,机载气象雷达已经历电子管时代,晶体管时代,彩色气象雷达时代和微机时代四个不同阶段.其功能和性能均有长足的发展.九十年代以来,随着科学技术的发展和飞机应用范围的扩大,机载气象雷达的发展趋势趋向多样化.其发展趋势主要体现在雷达功能多样化,航空电子一体化.两组件化和能够探测风切变和湍流四个方面,下面就来具体分析一下

2、.一.机载气象雷达功能多样化气象雷达的基本功能是气象回避及告警,搜索(或地图)以及自检功能等.随着TV扫描.计算机技术和总线的采用,机载气象雷达又根据用户需要增加了信标导航功能和辅助信息显示功能等.1.1信标导航功能BEND/KING公司的RDR一1柏OC和SPERRY公司的PRIMUS-_50o等气象雷达都具有信标导航功能.这些雷达装备在中小型飞机或直升机上.与装在机场.海岛,海上平台或汽车内的信标应答机配合,便能提供十分便利的信标导航功能.信标导航具有抗地杂渡能力强,作用距离远.显示画面清晰等优点.以RDR-1400C雷达为例.当雷达发射9375MHz向询信号时.信标机(X波段,ssT一1

3、8lE)回答93IOMHz的应答信号,雷达收发机内设有气象攫索接收机和信标接收机两个通道,分别对气象搜索目标回波和信标信号进行处理,最终在雷达显示屏幕信标机位置处显示信标符号和代码.如图1.雷达系统中设有信标,信标格式和信标代码等按钮,分别用来选择单独信标或信标复合状态.信标机的类型和不同的信标代码.飞行员根据雷达显示屏上的信标航线操纵飞机飞往机场,海岛等目的地,或与汽车里的政府要员保持联系.图1信标导航画面10度方位刻线5度方位刻线航向指标当前飞机头航向一12一图2导航显示画面1.2辅助信息显示功能该功能指雷达显示器可以像计算机终端一棒可以显示机载导航设备提供的导航信息和飞行日志,也可以是其

4、它机载设备所提供的图像信息或文字数据.以RDR-1400C雷达为例,通过IU-2023B导航接口能和TNL-7880卫星导航系统,LTN-72惯性导航系统,KN$660飞行管理系统等几十种机载导航系统交连.借以显示包含航路点(WPT),航向(HDG),预定航线(DTK),到下个航路点距离(DST),地速(6s),标准时间(GMT)和航偏差(HD)等导航信息,以及显示包含航路点经纬度信息的飞行日志.当然所交连的导航设备不同,显示的导航信息或飞行目志不完全相同.圈2给出一幅导航画面.RDR一1400C雷达若和CC一2024检查到示单元交连.能显示快速检查单.检查单中包括从起飞前,飞行中到着陆不同阶

5、段时飞机的发动机,操纵系统.仪表.座舱的工作情况和检查结果.二.机载气象雷达向航空电子一体化发展近几年来,航空电子技术的重大改进是用电子飞行仪表系统(EFIs)和发动机指示与机组警告系统(EICAS)来综合显示航行,姿态状态,监控等信息和数据.EFIS的广泛采用.使得现代大型飞机不再保留专用的雷达,导航,伏尔等设备的显示控制器.机载气象雷达等成为EFIS系统的传感器,是当前机载气象雷达的发展趋势.标志机载气象雷达向航空电子设备一体化方向发展.例如当前最先进的机载气象雷达是BENDIX/KING公司的RDR-4B雷达和WEsTINGHOUISE/HONEYwELL公司的MDR-3000雷达,RD

6、R一4B雷达只有一个天线收发单元,没有配置专用雷达显示器.MDR-3000雷达采用的平视或下视显示器也是部综台显示器.两组件气象雷达RDR一20o0虽然由ART-2000/2100天线收发单元和IN-182A显示器组成.但它和EFIS10,EFIS40/50交联时,可以不同IN-182A雷达显示器.RDR2000气象雷达能和电子飞行仪表系统EF1s10.EFIS加/50交联.这样雷达信息可以显示在EFIS的显示器上,而不需要IN182A雷达显示器.由EFIS系统的雷达控制面板完成雷达系统的控制.如果你想保留IN182A显示器也可以.饲如.如果RDR2000雷达和EFIS40/50交联,可去掉I

7、N182A显示器.由雷达控制面板CP466A/B来控制气象雷达;如果RDR20o0和EFIS10交联.也可去掉IN182A雷达显示器,由EFIS控制面板CP103或雷达控制面板CPl13来控制气象雷达.如果RDR2000和EFIS40/50交联,可以选择四种交联形式:1个IN182A雷达显示器和两个符号产生器SG465;3个符号产生器SG464/465和1个雷达控制面板CP466A/B(图3所示):3个符号产生器SG464/465和3个雷达控制面板CP466A/B:1个IN182A雷达显示器.2个符号产生器SG465和2个雷达控制面板Cp一13466A/B.-选控一再簟166A/B,美信号#1

8、#2蕾3天置吱囊单元liT2000/2100孝2ARlCl29ARIHC53ll蒋号产生善SGl64,46SRI斡C429ARIC4S3kRl阿cRIlIc429ARINct29ARfHC453符号产生墨鞴464/466乾蒋号产生墨SG484,465图3RDR2000和EFIS40/50交联如果RDR2000雷达和EF【sl0交联,可以选择两种交联形式:1个雷达显示器IN182A.2个符号产生器SG101B和2个EFIS控制面板CP103;3个符号产生器SG101B,1个雷达控制面板CPll3和2个EFIS控制面板CP103.上述六种交联形式都有1个ART2000天线收发单元,其回波数据通过A

9、RING453数据总线输往雷达显示器和EFIS符号产生器.EFIS符号产生器用以产生EFIS所需的各种显示信息,RDR2000气象雷达的ART20o0天线收发单元输出的视频信息也需经EF璐符号产生器控制和处理,然后送往EFIS显示器显示.小型飞机机载气象雷达的两组件化两组件化气象雷达由天线收发单元和显示控制单元组成.两组件化的关键是将常规气象雷达的天线驱动单元和收发分机合并为天线收发单元.将雷达显示器和控制单元合并为显示控制器.小型飞机特别是直升机要求机载电子设备体积小,重量轻.两组件气象雷达恰好是为了满足这个要求.机载气象雷达的两组件化基于以下几方面的技术:采用峰值功率小于5KW的小型磁控管

10、或全周态发射机.接收机.无论发射机,接收机还是天线驱动器大量采用大中型集成块.一l4一采用模块化结构及多达24层的多屡印刷电路板技术.采用8039,8086等檄电脑芯片进行信号处理和系统控制.采用先进的雷达信号处理技术及TV扫描显示技术.两组件化气象雷达具有以下特点:具有和太飞机装备的气象雷达相同的性能和工作模式,只是雷达的体积小,重量轻耗电低,适合小型飞机装机.均采用综合的显示控制组件,旋钮,开关等控制元件组装在显示器前面板上.节省掉天线到发射机,接收机间的传输波导,可减少射频能量的传输损耗.节省组件安装支架,分机联接电缆,以减少雷达成本.表l给出几种机载气象雷达性能对比峰值功率重量探测距离

11、型号生产厂家组件数装用机型(Kw)(KfN.M)PRIMUSB737-300SPERRYlO22.7330090Y7-100RDRl400BENDIXZ8,Y810l8324OC/KINGY7UY7-200BWXR3O0CoLLINS5l73300Y'7-200AKWX56NARCo3-5832160BENDIXRDR-2000392240MEtro-23/KING能够探测风切变和湍流能否探淝低空风切变和湍流是机载气象雷达先进与否的标志.风切变通常发生在600米以下,对飞机起降影响极大:如果在100米以下的飞行中遇到强风切变,则很难改出.一】5一往往机毁人亡.以往的单级振荡式发射机气象雷达,无法探测风切变和湍流.若采用主振放大式发射机能探测湍流和高空(航线上)的风切变,但可靠性低.表2给出目前几种能探测风切变:受湍流的机载气象雷达,它们都采用主振放大式发射机,并依据多勒频谱探测湍流.表2几种能探测风切变或湍流的机载气象雷选峰值功率风切变,重量型号生产厂家分机数(W)湍流探测(Kg)WXR-700XCOLL【NS125揣流332.1P砒MUSSPERRY120揣流327.0708BENDIX/RDR-4A125揣流3311KINGBENDIX/RDR-4B125风切变+湍流1KINGWES11NGHOUSEMDR3O0【)138风切变+湍流333.6HONEY