一種小型近程低空預警雷達總體結構設計

趙克俊+鄭傳榮+張瑞玨+王向偉+劉文科

摘 要：給出了小型近程低空預警雷達總體結構設計，針對小型近程低空預警雷達的結構技術特點對總體結構的幾個主要組成部分進行了簡要的介紹。

關鍵詞：低空預警雷達；結構總體；轉臺；快鎖連接結構

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.252

0 引言

多次局部戰爭表明，探測戰斗中的低空飛行目標顯得越來越重要。特別是80年代以后出現的飛行器一般具有低空突防能力，如超低空飛機、低空導彈、巡航導彈、武裝直升機等等。各國對近程低空防御裝備具有強烈需求，用于反恐、邊防走私、緝毒及重點區域防衛等方面。另一方面，隨著現代化戰爭低空突防兵器的快速發展和我國低空空域的逐步開放，人民防空對低空、超低空預警能力提出了迫切需求。小型近程低空監視雷達就是一款專門針對低空、超低空目標探測的雷達設備，它能夠有效探測低空、超低空目標，實現布控區域內的全天時、全天候低空監視。

1 概述

小型近程低空預警雷達結構主要由天線陣面和轉臺組成，兩者均可拆分。雷達通過倒伏裝置固定在車頂行李安裝架上。運輸時將雷達的天線和轉臺通過雷達倒伏裝置中手動倒伏絲杠倒伏固定在載車頂的雷達行李安裝架上即可運輸。工作時再通過手動倒伏絲杠將雷達安裝至載車頂部即可。

雷達工作狀態如圖1所示。

2 結構總體設計

2.1 主要技術性能

2.1.1 環境使用條件

工作溫度：-40℃～+50℃；

相對濕度：環境溫度35℃時，相對濕度95%±3%；

抗風：風速≤25m/s，正常工作；

風速：≤35m/s，不破壞。

2.1.2 機動性要求

架設/撤收時間： ≤10分鐘/2人；

運輸方式：公路、鐵路。

2.1.3 天線轉速

天線轉速：6rpm，3rpm，扇掃；

調平精度：≤0.5°；

轉動精度：≤0.5°。

2.1.4 重量

天線單元總重：≤100kg；

轉臺總重：≤50kg；

倒伏裝置總重：≤50kg。

2.2 天饋系統結構設計

本天線單元應用了有源相控陣天線技術，陣面尺寸約為1650×1150×90mm3，包括天線、收發組件、功分網絡、收發模塊、伺服控制及電源等系統，集成度高；雷達為車載安裝方式，通過車載行李架安裝于車頂，各器件采取小型化、輕量化設計，滿足了車載剛強度要求。

進行天線單元總體布局時，天線正面等距排布32根BJ-100標準裂縫波導，線源的一端接匹配負載，另一端通過饋電波導耦合縫耦合饋電，使用電纜過渡到背面框架內。天線背面圍繞電源對各系統進行集中排布以利走線，如此布局也有利于天線整體的配重平衡。

天線背面系統設計的原則是：T/R組件、功分網絡、波控計算機、電源、GPS處理盒均要求單獨密封設計，信號處理板、接收機、網絡交換機放在一個盒體中，統一考慮散熱和密封。

2.3 轉臺結構設計

轉臺主要由轉盤、底座、軸承、電機減速機、編碼器及匯流環等組成。天線轉盤采用單機驅動裝置，變頻調速驅動控制系統；整個轉臺主要采用優質鋁合金鑄造而成。

轉臺與匯流環進行了一體化集成化設計。中心軸及軸承組由轉臺與匯流環共用，匯流環的內環直接安裝在中心軸上，在外殼與中心軸之間安裝電刷、電刷支架等匯流環的其他部件。相對于傳統的獨立匯流環設計減少了一個主軸及一對軸承，結構更加緊湊。此種形式結構緊湊，空間利用率高，同時有助實現轉臺的輕量化設計。

轉臺中集成伺服控制系統中使用的驅動器、電源、PLC模塊、空氣開關等。

此種結構系統中軸承主要承受較大的軸向、徑向負荷和傾覆力矩等。此轉臺結構減少了中間的傳動鏈，不僅能夠滿足性能指標，同時具有結構緊湊、減少摩擦、能量損耗小、效率高和動作靈敏迅速等特點。

2.4 收/發分系統結構設計

2.4.1 T/R模塊結構設計

該雷達包括8個四通道T/R，組成32個收發通道。8個四通道T/R排成一排安裝在散熱冷板上，冷板帶有散熱翅片的一側安裝多個風機，8個四通道T/R、冷板、風機組裝成一體后安裝在天線背部。

2.4.2 接收分系統結構設計

接收分系統由功放、接收機、波形產生、頻率合成器、開關網絡、控制模塊、隔離網絡、散熱冷板等組成。所有模塊均固定在散熱冷板上，散熱冷板安裝模塊的一側朝向天線骨架形成的密封腔體內，散熱冷板既作為接收模塊的安裝板和散熱板，又作為腔體的密封蓋板。模塊的熱量通過傳導方式導到散熱冷板外部的散熱翅片上，然后通過自然散熱把熱量導到周圍的空氣中。

2.5 快鎖連接結構設計

天線與轉臺之間連接采用新型錐面壓緊快鎖機構，該快鎖機構具有壓緊、鎖緊功能、還具有自動定心功能，不僅減小天線安裝鎖定難度，縮短天線安裝鎖定時間，同時提高天線的安裝精度。實踐證明，該快鎖機構具有操作簡單、使用方便、通用性強及可靠性高等優點，并可廣泛地應用到各個相關領域的產品中。

2.6 穩定性分析

當雷達在生存風速下時校核整車的穩定性，此時設備的總迎風面積包括天線和車輛單元之和，最大風阻力系數取Cx=1.4，風速v=35m/s，受力圖如圖2所示。

車身所受風力為：

天線所受風力為：

風力所產生的傾覆力矩為：

M風=F車風×0.945+F天線風×2.42=12989.5N·m

重力相對于單側輪胎的重力矩為：

M=G×0.74=19120×0.74=14149·m

因重力矩大于風力矩，即

M>M風

所以車輛滿足穩定性要求。

3 結論

該雷達采用一車結構，載車選用依維柯面包車，整體布局協調合理，全機外觀噴涂人防白漆，運輸狀態滿足鐵路、公路、輪船運輸要求，全機設備整體美觀大方，雷達可以實現快速架撤，可以作為高機動小型雷達結構設計參考。

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作者簡介：趙克俊（1965-），研究方向：雷達結構技術研究。endprint