WR增雨防雹火箭作业培训

中国航天第四研究院陕西中天火箭技术有限责任公司二○一三年WR系列增雨防雹火箭培训主讲：袁敏2主要内容国内外增雨防雹火箭应用现状及发展WR系列火箭作业系统组成及功能WR系列火箭的工作原理发射控制器的功能、操作及维护外场作业程序系统常见故障及排除3国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

改变天气、呼风唤雨一直是人类的梦想，在中国古代的神话故事中就出现了可以随意改变天气的神灵，然而基于科学原理的人工影响天气的历史迄今只有70多年，1933-1938年，贝吉龙提出液相和冰相混合云发生降水的著名理论，揭开了现代云物理研究和应用的序幕。4国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

人工影响天气的科学活动始于1946年美国人谢弗（V.J.Schaefer）和温乃古特（B.Vonnegut）的伟大发现，谢弗尔发现作为制冷剂的干冰可促使过冷水滴降至﹣39℃而自发冻结，随即成功地进行了飞机在冷云中播撒干冰的试验。几乎与此同时温乃古特发现，AgI是最好的成核剂，而且他在研究AgI烟粒发生方法方面起了先导作用，使AgI成功地应用于人工影响天气。5国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

1973年世界气象组织塔什干会议奠定了举行国际人工影响天气问题会议的基础，从那时起每5年定期举行这样的会议，第5次会议于1989年5月在北京举行。鉴于当前世界各地淡水资源紧张的情况，开发和利用大气水资源已经提上议事日程，1990年“第二次世界气候大会”在其科技声明中也把云和水循环列为应加强研究领域的首位，排在CO2

等温室气体之前。近10年来随着探测技术，催化剂播撒技术,试验和评估技术的提高，人工影响天气活动在缺水国家掀起一个新的高潮。6国内外增雨防雹火箭应用现状及发展前苏联的防雹火箭

前苏联于1956—1962年开始研究火箭—雷达结合的作业技术，1963—1966年开始应用试验，从1967年开始大规模的工业化的防雹作业。随着火箭技术的日益成熟，逐步将高炮淘汰，先后研制了“勃根”、“云”式、“天空”、“阿拉让”、“晶体”等型号火箭，其中尤以“阿拉让”和“晶体”技术为成熟，晶体”火箭携带焰弹，逐个燃烧并释放，释放间隔350m，焰弹垂直下落700m，这两种火箭都采用自毁方式。7国内外增雨防雹火箭应用现状及发展8国内外增雨防雹火箭应用现状及发展中国增雨防雹火箭的发展历程

我国的人工影响天气科学研究始于1956年，1958年进行了第一次飞机作业，从这一阶段到1966年文化大革命开始，主要是理论研究与基础研究阶段。70年代后期，由于受极左思潮的影响，出现了盲目作业、片面夸大效果的历史性高潮，土火箭、土炮一拥而起，所用的型号达20多种，因为技术水平低，这些工具射程低、可靠性差，最低射程只有600m，最大不超过4000m，所用材料为木头、纸、塑料、铁丝等，安全事故层出不穷，给这项事业带来很大的负面影响。从70年代末起，开始采用高炮进行增雨防雹作业。9国内外增雨防雹火箭应用现状及发展随着作业技术水平的提高，高炮射程低、作业效率差的缺点已越来越成为提高作业效率的障碍。80年代后防雹火箭的研究再兴高潮，并相继有古田、JBR等火箭出现，但这些火箭依然存在技术水平低、催化剂效果差、射程低的缺点，相继销声匿迹。90年代起，BR-91-Y高效催化剂和WR-1B火箭的问世将我国增雨防雹火箭的水平推上一个崭新的高度，成为真正安全可靠、射程高、催化效率高的火箭。WR-1B火箭的成功，也带动了其它火箭厂向高水准火箭靠拢的积极性，相继有BL-1火箭、RY-6300火箭等型号问世。10国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

针对WR-1B火箭在外场使用中出现的一些问题，进行了设计改进，型号命名为WR-98，由于可靠性大幅提高，使用地区日益增多，目前已在全国28个省、市、自治区广泛使用，布置发射点1000多个。针对不同地区用户需求，又相继开发了射高较低的系列产品WR-1A和WR-1D型火箭，并正在进行射高10km的子母式火箭的研制。目前我国在用的增雨防雹火箭基本上都是单级的燃烧播撒式火箭，安全方式主要有降落伞式和爆炸自毁式两种。11国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

根据世界气象组织（WMO）的统计，到目前为止，全世界共有约50多个国家进行增雨、防雹或消雾作业，广泛采用的催化剂是AgI，作业方法有三种：12国内外增雨防雹火箭应用现状及发展火箭或高炮作业方法火箭或高炮能够迅速有效地将足够数量的人工晶核送入云中指定部位，可全天侯作业，不受气象条件限制，主要用于前苏联的乌克兰、摩尔达维亚、乌兹别克斯坦等共和国以及保加利亚、克罗地亚、中国、巴西等国。由于作业技术水平的差异，导致播撒催化剂的部位、时机、数量不同，作业效果会产生巨大的差异，损失减少率从20%到90%。13国内外增雨防雹火箭应用现状及发展地面播撒系统

即采用地面烧烟的方法，靠上升气流将催化剂微粒送入云层底部，无需空域申请，其作业效率不能保证。主要用于法国、西班牙、意大利、加拿大等国的小型种植园。

14国内外增雨防雹火箭应用现状及发展15国内外增雨防雹火箭应用现状及发展飞机发生器或发射焰弹飞机作业可从云层底部或顶部进行播撒催化，受飞机起飞条件的限制，只有约60%的情况可以作业。飞机作业主要用于美国、德国、澳大利亚等发达国家。16国内外增雨防雹火箭应用现状及发展17国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

采用火箭作为播撒工具始于上世纪50年代，前南斯拉夫和前苏联分别于1953-1958年和1958-1959年使用了最初型号的防雹火箭进行防雹试验，以后逐步扩大规模。到80年代，在这些国家防雹火箭已发展成为主要的作业工具。与此同时，对雹云中成雹机理、观测方法、催化剂防雹原理及效果评估的研究，防雹火箭的设计和生产都有了长足进步，并逐步形成了火箭—雷达作业体系。18国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

归纳目前国内外增雨防雹火箭的特点，可以进行不同的分类。按播撒方式分有：爆炸式燃烧播撒式焰弹式19国内外增雨防雹火箭应用现状及发展

按安全方式分：爆炸自毁式降落伞式燃烧壳体式按火箭结构分：单级火箭两级火箭20国内外增雨防雹火箭应用现状及发展降落伞式火箭

降落伞式火箭的典型是WR系列增雨防雹火箭，目前设计定型的WR系列火箭有WR-98、WR-1D、WR-1A三个型号。21国内外增雨防雹火箭应用现状及发展WR-98

WR-98增雨防雹火箭作业系统是目前国内应用最广泛、技术最成熟的火箭作业系统。经过10余年的应用和持续改进，产品质量不断提高，获得广大用户的肯定，目前已在我国28个省、市、自治区推广使用，取得了巨大的社会效益和经济效益。火箭参数见下表。型号口径

mm全长

mm重量

kg射高km(85゜)催化剂质量g

AgI含量

g燃烧时间

s

AgI-10℃成核率/g

WR-988214508.28.572536≥351.8×1015

22国内外增雨防雹火箭应用现状及发展WR-1D

WR-1D增雨防雹火箭作业系统是针对西部高原地区开发研制的低射高火箭作业工具，由于采用了制式发动机技术，成本大幅降低。与WR-98不同之处：①火箭采用赋旋式弹翼，极大地提高了火箭的射击精度；②播撒系统位于火箭头部，安全着陆系统位于火箭中部；③火箭采用管式发射，火箭初速提高，提高了火箭飞行稳定性。WR-1D是一款价廉物美的作业工具。性能参数见表。型号口径

mm全长

mm重量

kg射高km(85゜)催化剂质量g

AgI含量g燃烧时间

s

AgI-10℃成核率/g

WR-1D5710704.36.022011301.8×1015

23国内外增雨防雹火箭应用现状及发展爆炸自毁式火箭

爆炸自毁式火箭的典型是BL-1型火箭，其安全处理方式采用三炸自毁。BL-1型火箭由播撒系统、自毁装置、发动机及整体尾翼组成，其工作过程为：火箭弹点火升空后，延期点火机构点燃催化剂，沿火箭飞行弹道连续播撒人工晶核，播撒结束后，自毁装置工作，火箭在弹道拐点附近空中实行三炸自毁。24国内外增雨防雹火箭应用现状及发展发展趋势展望综合国内外增雨防雹火箭的研究及应用情况，结合我国人工影响天气事业的发展趋势，增雨防雹火箭的发展方向可以概括如下：

火箭的应用将越来越多。由于火箭采用燃烧播撒，具有成核率高、播撒路径长、用弹量少、操作维护简单等优点，火箭的发展呈逐年上升趋势，应用将越来越多。25国内外增雨防雹火箭应用现状及发展射高系列化。由于不同地区云层高度不同，对火箭的射高要求不一。高海拔地区要求射高在5～6km，而低海拔地区射高要求在8～10km，而且同一次作业的不同阶段对射高的要求也不同。因此射高系列化将是增雨防雹火箭发展的必然趋势。品种多样化。对于不同的作业目的、不同的作业情况，对火箭的个性化要求在逐步增多。如对雹云的催化，希望能加入爆炸效应，而对层状云的催化，希望火箭的弹道平直，这些要求都促进了火箭设计的多样化。26国内外增雨防雹火箭应用现状及发展抛射焰弹将是未来的主要播撒方式。实验风洞研究得出，当火箭飞行速度大于100m/s时，活性晶核生成率将大大下降，前苏联“晶体”火箭成功地解决了这个问题，它采用抛出焰弹的方式播撒，焰弹在下落过程中以自由落体速度下降，其速度小于50m/s，成核率达到或接近实验室静态试验的水平。因此焰弹式播撒是发挥催化剂性能的最好方式。27国内外增雨防雹火箭应用现状及发展暖云的催化将提上议事日程。目前火箭的作业云体主要是冷云，但是在我国南方地区，缺水正成为制约经济发展的瓶颈，对暖云的催化也日益受到重视。目前对暖云的催化主要是采用飞机播撒吸湿性巨核，还没有火箭作业工具。随着暖云催化剂技术以及催化理论研究的进展，用火箭催化暖云是必然的趋势。28WR火箭作业系统的组成及功能WR型增雨防雹火箭作业系统是由火箭、发射架、发射控制器组成，与天气雷达和天气监控系统相配合，可向目标云层播撒催化剂，影响云物理结构变化，达到增雨防雹的目的．国内已广泛使用有WR-98及WR-1D型增雨防雹火箭弹。29火箭弹的组成及功能

动力装置：提供火箭飞行的动力，将播散装置推动到云层中。播撒装置：云层中燃烧播撒催化剂，达到影响天气的目的。安全着陆系统：回收火箭残骸，确保对地面的人和物无损伤。稳定尾翼：保证火箭稳定飞行。30WR-98、1A火箭结构图31WR-1D火箭结构图32WR-98、WR-1D增雨防雹火箭实物照片

33发射架组成及功能发射架采用模块化设计，地面、车载、牵引以及98、1D、98/1D组合定向器等多种形式，根据用户要求可自由组合。发射架由定向器、托架、升降机构、回转机构和底座等组成。34发射架各部件功能定向器：定向支撑和赋予火箭出膛射向及速度，稳定火箭出膛。托架：支撑定向器。升降机构：调整火箭发射俯仰角。回转机构：调整火箭发射方位角。底座：固定或起连接作用。3536发射架系列图

37发射架系列图

38WR-98型火箭船载发射系统39发射架的保养维护1活动机件，每年应分解擦拭、涂油1～２次，定向器不许分解；2不使用时，防止曝晒、雨淋，以防锈蚀或电路损坏；3点火线路插接部分及电缆焊接处，应常检查，防止损坏。

40WR系列火箭的工作原理、安全注意事项及操作WR型增雨防雹火箭工作原理火箭点火升空，经过一个设定的延迟时间，催化剂点燃，火箭携带的含AgI高成核率催化剂采用燃烧播撒方式对云层释放含晶粒烟雾，并向周边迅速扩散。

在整个播撒过程中，催化剂在云层中形成三维空间催化带，影响云微物理结构变化，达到增加降水或减弱（消除）冰雹灾害的目的。

催化剂播撒结束时，在设定的开伞时间，开伞机构工作，降落伞被拉出张开，并携带火箭残骸以安全的速度着陆。如图14142WR火箭安全注意事项防火防跌落防静电43WR火箭安全注意事项火箭弹在装填和退架时的安全注意事项火箭装填过程中的安全操作要求

1持弹时要轻拿轻放，防止跌落和撞击而导致箭体结构损伤；

2为保证人身安全，在火箭装填过程中必须关闭控制器电源；

3在上架时，操作人员的身体不要面对火箭喷管，要侧身装填。火箭退架时的安全操作要求火箭退架前一定要关闭控制器电源；把定向器俯仰角降低，握紧翼片在发射架侧后方把火箭退出，并用短路铜箔或导线把两触片短接。44WR火箭安全注意事项火箭弹储存保养的注意事项

a.储存库房必须防火、防潮，并将火箭与其他易燃易爆品分开存放；

b.严禁存放在强磁场或高射频环境中；

c.不许长时间曝晒或雨淋；

d.每年要定期检查。45发射控制器的功能、操作及维护发射控制器是火箭作业系统地面发射控制系统的组成部分，主要是检测作业系统点火线路并为火箭提供点火能量，保证火箭安全可靠点火。现生产使用的发射控制器WR-FKQ是WR-1发射控制器的改进产品。

46发射控制器的功能、操作及维护发射控制器的电路组成及工作原理发射控制器（WR-FKQ）由检测电路，升压电路，控制转换电路及充电电路四部分组成。检测电路的主要功能是检测线路电阻，显示电阻值；升压电路主要是将直流电逆变为交流电，然后升高电压为储能元件储存能量，升压电路工作时蜂鸣器报警，储能元件电压达到额定值时指示灯亮；控制转换电路控制检测状态和点火状态的切换，通道切换，及点火电路的通断；充电电路为内部镍氢充电电池充电，充电完成自动切断电路并指示充电结束，避免过充损坏电池。由配备的16V稳压电源提供充电电源，接通该电源为内部充电电池充电，打开电源开关也可作为直流电源为整机提供电能。47发射控制器的功能、操作及维护发射控制器结构（FKQ）发控器采用注塑机壳，为上下合盖结构，电池箱体相对发射控制器壳体独立，打开后面板上的电池盖板可方便更换电池。面板为薄膜面板，按键采用薄膜开关。面板上有8个指示灯，分别指示通道，点火升压，电源，点火等状态。四个按键分别为通道、复位、背光、发射。48495051

前面板按键功能列表按键功能表示通道按键转换通道轻触式薄膜开关，按一下通道转换一次，通道转换次序为0→1→2→3→4→0（0表示所有通道都断开），转换通道时，对应通道指示灯亮。背光按键背光按键轻触式薄膜开关，按住后显示器背光灯打开，松开背光灯灭。复位按键通道复位到0通道轻触式薄膜开关，按一下，使通道复位到0，所有通道都断开。开机自动复位。发射按键给出发射电信号轻触式薄膜开关，按一下，接通点火线路，点火指示灯亮，0.5s后自动灭，点火线路断开。52开关状态表示电源开关“开”打开电源，电源指示灯亮。“关”关闭电源，电源指示灯灭。升压开关“开”升压电路工作，蜂鸣器报警，为储能元件储存能量，达到额定电压时，升压指示灯闪烁。“关”关闭升压开关，升压电路停止工作，泄放电容储存能量。侧面板开关功能列表53发射控制器的功能、操作及维护54发射控制器的功能、操作及维护发射控制器的使用操作程序a按发射器电池盒中所示+—极方向装入8节5号碱性干电池。b接电缆，将电缆插头插入通道输出口；c关闭升压开关，打开电源开关；d按通道按键至欲检测通道，从显示屏读电阻值，电阻值在10Ω内，该通道检测正常，准备发射，电阻值超过10Ω，找故障原因，排除故障后重新检测；e需继续检测其它通道，重复d步骤；f检测完毕，按一下复位按键，通道复位，等待发射命令，若立刻发射可直接转入g步骤；g接到发射准备命令，按通道键至欲发射火箭通道，（切记此时若未按发射按键，点火指示灯非正常点亮，则禁止打开升压开关！）打开升压开关，指示灯闪烁后，按一下发射按键发射该通道火箭，需连续发射，直接按通道按键至欲发射火箭通道，按一下发射按键发射该通道火箭（发射间隔大于4s），发射完毕，关闭升压开关，按一下复位按键，处于复位状态；关闭电源，停止作业。55发射控制器的功能、操作及维护发射控制器（WR-FKQ）维护a.控制器（含电缆）应存放室内，贮存温度:-10～+50℃，相对湿度为45%；b.控制器开机连续工作时间不应超过2小时；不作业时必须将干电池取出，以防电池流液损坏元器件；接通外接直流电源时，必须取出内部非充电电池，以防引起电池漏夜或发生爆炸；c.控制器存放不得在强磁场环境中；防止强烈冲击和震动；d.防止雨水渗入；如果受到雨淋并渗入壳体内，要待内部水分蒸干后方可使用；56发射控制器的功能、操作及维护发射控制器（WR-FKQ）维护e.不要频繁按发射按键或者长时间按住不放，轻轻按一下即松开，0.5s后方可再次按下，频繁按动后若发现指示灯指示不正常，关机重新打开消除故障；f.打开电源开关前必须确保升压开关关闭；严禁在点火指示灯非正常点亮时，打开升压开关及按动通道选择按键；g.运输和贮存时使按键、开关和接口处于自然状态，禁止碰撞和挤压按键、开关和接口；h.非电气技术人员严禁拆卸发射控制器。作业参数修正

环境风对火箭飞行弹道影响较大，作业时必须根据风情进行参数修正。为方便修正，将风向量分解为发射方向（或发射反方向）和横侧方向，发射方向（或反方向）的风影响发射仰角（顺风使火箭抬头，逆风使火箭低头）57作业参数修正横侧方向的风影响方位角，使

火箭飞行弹道偏离发射平面，火

箭偏向来风方向。修正量应根据当时风速与发射角

由风速修正表查得。对于顺风，

需调低发射仰角；对于逆风，应

调高发射仰角；5859WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项场地选取现场布置；火箭作业系统连接调试自检；火箭弹的处理和装填；实弹检测；空域申请；等待口令进行发射；未火箭弹处理。60WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项1.选取发射场地a.远离村庄、集市等人口密集地区；b.远离油库、仓库及其它重要建筑设施；c.远离强磁场和高射频区域；d.地面要求平整坚固，无易燃物；e.考虑收益区的上风方向。61

98型火箭发射.6298火箭发射6398火箭发射6498火箭发射6598火箭发射661D火箭发射67WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项2.现场布置为保证发射现场人员安全，对现场划分了安全区和禁区。指挥人员应严格执行这一安全规则，同时禁止闲杂人员围观。具体方法为：前方180度、半径100M，后方120度、半径50M范围为禁区，两侧30度夹角范围且大于30M的区域为安全区。68

发射场地的布置（安全区和禁区）发射方向R100m180°风向120°控制器安全区>30m禁区禁区R50m69WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项3.火箭作业系统连接调试自检将长电缆线一端与控制器连接，另一端与发射架上的插座连接。为了保证发射顺利，在发射前，应对连好后的发控系统进行一次检测。具体方法是把发射架导轨上的两个触点短接。打开控制器电源，选择检测工作状态，分别检查各通道的线路电阻，电阻值应不超过6Ω。

70WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项4.火箭弹的处理和装填

“一听二看三查四记”4.1火箭弹开箱检查

a.核对产品合格证，产品质量跟踪卡；

b.核对火箭表面标识；

c.依据合格证核对火箭数量及编号；

d.火箭外观质量，箭体完整，表面没有裂纹和凹坑。

71WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项4.2火箭弹的装填a.小心取出火箭，轻立于平整地面上，拆除射表；b.操作者消除自身静电后，小心剥离点火触片短路铜箔；c.用水磨砂纸打磨清洁点火触片；d.记录火箭号（注：编号WR-98/008-019-0106的意义是

2001年6月生产的第8批、第19枚WR-98增雨防雹火箭；这样做的目的是便于产品质量跟踪，对用户负责)e.侧身将火箭轻轻推入定向器，推动火箭时，确定火箭是否滑动自如，火箭完全推入定向器轨道内后，合上尾端挡弹器。72WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项5.实弹检测确保相关人员撤离禁区后，打开控制器电源，置检测状态，检测装弹后各通道电阻值。检测电阻R<7Ω(火箭电阻一般小于1Ω)。

73WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项6.申请空域操作人员检测整个线路状态正常后，选择发射通道，通知指挥人员申请空域；

空域申请关乎到安全责任，在空域没有批准之前绝不能作业。74WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项7.等待口令进行发射空域批准后，操作人员打开升压开关，确认点火指示灯亮，指挥人员下倒计时发射口令；按发射按钮，火箭发射；关闭升压开关，按下通道复位开关，关闭电源；

WR型火箭作业系统外场作业程序及注意事项8.未发射火箭弹处理由于申请空域失败等原因，已装填的火箭未能发射，需操作人员关闭电源，除去自身静电后卸下火箭弹，并用铜箔将火箭短路。如有未能发射成功的火箭，关闭电源，等待5分钟后才可到发射架处取下火箭，分别检测火箭弹电阻和发射架线路，确定故障部位，在有条件的情况下排除故障。

如出现火箭弹在架燃烧，不但要关闭电源，等待5分钟，还需注意，严禁上前灭火，因焰剂自身带有氧化剂，无法扑灭，只有待火箭弹停止燃烧，发射架冷却后人员再上前处理。7576系统常见故障及排除火箭弹故障：故障现象原因排除方法检测正常，发射通道正确而火箭发射不出去点火电压不足更换电池。发射架、控制器正常，控制器显示电阻为“1”火箭内部电路断路更换火箭连续发射时，个别火箭未出架点火间隔时间短，点火电压不足间隔4秒以上，继续发射其它火箭。发射后火箭不离架而开始播撒、开伞火箭内部发动机点火器线路断路待开伞后15min取下故障火箭表5.1火箭常见故障原因排除方法5.3.2发射架77常见故障及排除发射架常