某三坐標目標指示雷達結構總體設計

杜　勇

(中國電子科技集團公司 第三十八研究所，合肥　230088)

某三坐標目標指示雷達結構總體設計

杜勇

(中國電子科技集團公司 第三十八研究所，合肥230088)

摘要：針對某出口型三坐標目標指示雷達的結構特點以及國外用戶的需求，提出了一體化設計的理念；重點解決了適應C-130空運的雷達結構總體設計，天線陣面舉升/折疊一體化設計，空運專用設備設計和惡劣環境適應能力設計。通過外場測試驗證了雷達系統的可靠性。

關鍵詞：目標指示雷達；C-130；一體化設計

現代高科技戰爭是信息化戰爭，而戰場的信息主要靠雷達設備來獲取，雷達具有全天候快速檢測和定位功能，是現代戰爭中的力量倍增器。其中目標指示雷達具有較高的探測精度，和各類跟蹤雷達形成有效的互補，是中近程防空的核心裝備。隨著反恐形勢的嚴峻和地區沖突的不斷，高機動目標指示雷達的需求越來越多，具有廣闊的市場前景。

本文研究的某出口型三坐標目標指示雷達主要面向國際市場，是我所前期某雷達的出口型號。它采用先進成熟雷達技術和標準模塊，充分借鑒原雷達性能特點，結合國際用戶的需求，采用組合化、系列化、標準化的設計方法，設計中兼顧對空目標指示和航空管制功能，融合了航管雷達技術，快速完成產品開發，具有成本低廉、性能可靠的特點和良好的國際競爭力。雷達優化了整體布局，滿足國外環境下的運輸要求，強化了環境適應能力，提高雷達的可靠性。以下就雷達的總體結構設計、大陣面全自動舉升/折疊一體化設計、快速空運機動平臺設計以及惡劣環境適應能力設計進行詳細的論述。

1雷達結構總體設計

雷達的高機動性能有利于提高雷達的戰場生存能力，雷達采用陣面折疊的形式來滿足機動架撤及各種運輸要求(包括C-130空運)，而各種運輸方式又對天線的折疊方式有著許多限制。此外國外特殊的環境對雷達的可靠性、可維修性具有較高的要求。如何同時滿足機動性、大尺寸陣面和可靠性的要求是雷達整體結構設計的難點。為了解決這些問題，對以下幾點進行了優化設計：適應C-130空運的結構總體設計；大載荷大陣面全自動舉升/折疊一體化設計；雷達的機動性和運輸兼容性設計；惡劣環境適應能力設計。

首先針對天線陣面設備進行優化設計，重點是發射組件的整體設計。整個天線收發單元由天線陣面、運輸載車、平臺總成、天線座和旋轉組合五大部分組成。每一部分又由相應的設備組成。

1) 天線陣面。天線陣面分成天線上陣面和天線下陣面，作為天線陣面主承力件的天線骨架被分成下骨架、上骨架、背架和折疊機構。背架附著在上骨架的背面且可上下滑動一定的行程。而折疊機構固定于下骨架之上，通過鉸接鏈接于背架上。通過折疊機構實現背架翻轉，再通過固定于背架上的油缸的作用推動上骨架的滑動來實現上、下骨架的合攏與分離。整個天線骨架(除斜拉加強筋(或管)外)均用特高強度鋼板折彎對焊而成。由于C-130運輸機的載重有限(不大于19 t)，充分應用現有的力學分析軟件，在保證足夠的剛強度的前提下，以最小的重量為優化目標進行優化設計。為了有效地減輕天線骨架重量，除采取合理截面形式外，還從系統布置、元器件等方面進行優化設計。天線收發單元的的工作狀態如圖1所示。

圖1　天線收發單元工作狀態

2) 運輸載車。運輸載車選用泰安TA5310變型軍用越野車底盤，其越野性能優異；另外，還在該車型的底盤車上加裝發電裝置，以供天線架設時用電。發電機的動力取自汽車本身。汽車的自發電系統由汽車動力引出裝置、同步電機和調速裝置3部分組成。汽車進入陣地結束行駛狀態之后，用汽車發動機作原動力帶動同步發電機發電，發電功率12 kW，供架設時用電。

3) 平臺總成。工作平臺由高強度鋼板折彎拼焊而成，具有足夠的剛強度，能保證天線可靠的工作。工作平臺上端面安裝有仿生支腿、液壓泵站、調平控制箱、舉升門架、定北儀機箱、配電及轉接箱和綜合小艙。平臺下端面通過6個旋鎖與改裝車連接，可在短時間內實現與載車分離(圖2)。

4) 天線座。天線座是由底座、轉盤、回轉軸承、電機以及減速器等組成。其上端面與陣面相聯，下端面與舉升門架連接。該天線座通過采取單機驅動的形式，轉盤與底座均采用鋼板焊接的方式。根據風洞實驗結果和要求使用的工況，經計算，可選用為功率11 kW驅動電機。

5) 旋轉組合。旋轉組合由一個中頻匯流環和一個3路低功率鉸鏈組成。其中匯流環的低頻環和電源環采用差動式結構方式，中頻環采用柱式結構方式，其目的是增加隔離度，提高幅相一致性。

圖2　平臺總成

2天線陣面折疊設計

由于天線陣面的尺寸較大，為滿足C-130的空運必須對天線陣面進行折疊。陣面折疊機構的原理與結構形式采用經典的造型機工作臺翻轉器的杠桿機構。它的特點是簡單可靠，利用一個90°的旋轉來實現180°的天線翻轉。

圖3　天線折疊機構示意圖

天線上陣面固定于擺桿和連桿上端，而擺桿和連桿下端固定于天線下陣面上。由圖3(a)可見，油缸1收縮帶動擺桿轉動，由于連桿的作用天線上陣面在跟隨擺桿轉動的同時還圍繞著連桿的支點做自轉。當油缸1帶動擺桿轉動90°時，天線上陣面形成了圖3(b)的姿態，即天線上陣面轉動了180°。這時升降機構開始工作把天線上陣面向下推，使天線上陣面和天線下陣面之間形成足夠的預緊力。預緊力使得天線上下陣面4個定位銷充分吻合，確保X、Y、Z和X旋轉、Y旋轉5個自由度的定位精度和定位剛性。另外預緊力使得擺桿和連桿的轉動關節預緊并構成穩定結構姿態，這樣可以完成Z旋轉自由度的限制和定位。圖4是天線骨架展開和收攏狀態圖。

3空運專用設備設計

國外用戶普遍要求雷達能夠滿足公路、鐵路和空運要求，而雷達的潛在客戶所使用的運輸機主要是IL-76、米-26和C-130，表1是這3種運輸機的幾何數據和載重量。

圖4　天線骨架折疊狀態圖

機型貨艙尺寸長/mm寬/mm高/mm貨艙大門寬/mm高/mm最大載重量/t貨艙距地面高度/mmIL-76200003450340034503400502200C-130121903120274031202770191120米-26125003260317032603500201270

從表1中可知3種運輸機中C-130貨艙尺寸最小，故只要拆分后的各單元能裝入C-130就能順利裝入其他兩種運輸機。因此將重點介紹雷達如何實現C-130運輸機的空運。C-130運輸飛機的貨艙相關結構示意圖如圖5所示。

圖5　C-130貨艙主要尺寸

在各裝機單元進艙前，對貨物自身進行緊固。雷達空運時，天線收發單元、電子方艙單元和電站方艙單元與載車脫離，其中運輸載車依靠自身動力倒入飛機貨艙。另外貨艙前端還有2個電動卷揚機，每個卷揚最大拉力為15 t，能把貨物從地面沿貨橋(斜面)拖入艙內。運輸載車到位后，由飛機機械師進行緊固。

而對于天線上裝、電子方艙和電站方艙，由于質量和尺寸較大，并且C-130貨艙和地面有一定的高度差，無法依靠飛機和機場提供的裝備進行裝機，故應配置裝機配套設備。裝機配套設備主要有如下兩種：

1) 雷達運輸專用平臺。此平臺具有前后角度可調功能(飛機有微小傾角，尾低艙高，大尺寸雷達單元難以平進平出)，平臺上有便于移動的滾輪組，且兩側有系固點，如圖6所示。

圖6　空運升降平臺

2) 雷達運輸單元的艙內滾輪。雷達運輸單元尺寸較大，采用滑撬已經滿足不了整體尺寸要求，所以必須采用在貨艙內用滾輪移動雷達運輸單元的方法，滾輪通過雷達運輸單元平臺的四個角件連接，行走輪機構的外形尺寸見圖7所示。

圖7　行走輪機構與尺寸

即使采用分拆的方式，由于運輸單元的外輪廓和C-130運輸機的運輸邊界非常的接近，因此在空運過程中，應注意以下事項：

1) 在天線上裝裝拆行走輪的過程中，千斤頂及墊木的支撐部位要平整，在受力狀態下不能傾斜和打滑，如發生傾斜現象應立即卸載，重新調整后再操作。地面不平需墊平穩妥后再進行下一步操作。

2) 在使用千斤頂和墊木舉升或落放平臺的過程中，要有人統一指揮，步調一致，4個千斤頂升降要同步，高差不能大于20mm左右。升降時平臺下面必須有墊木保護，防止意外事故發生。

3) 在天線上裝由飛機絞盤牽引沿飛機貨橋拖行至升降平臺上時，應有4人用操縱桿嚴格控制行走輪的方向，確保行走輪沿正確的方向前進。另外還需4人手持三角木在行走輪兩側隨時準備將三角木墊在行走輪后面保護。拖行停止時應及時將三角木墊在行走輪后面。

4惡劣環境適應能力設計

由于本雷達在野外工作，將面臨風沙、雨雪等各種惡劣環境條件，因此必須進行環境適應性設計。針對出口型雷達的潛在工作環境，為了提高雷達的可靠性和可維修性，將從以下幾點進行強化設計：室外設備的蓋、門、轉接板等處均有密封設計，不漏水滲水，防水、防砂；機電設備控制系統均采取抗干擾措施；傳動結構件(如絲桿等)采用防護套防沙塵；收發組件、功分網絡等重要腔體結構采取氣密結構形式；為防止狹縫腐蝕，避免有狹縫的焊接結構；直接接觸的金屬形成電化偶，其電位差不得超過0.25 V；大型結構件采取噴砂、噴鋁等表面防護處理工藝。

5結束語

該三坐標目標指示雷是我所某雷達的延伸型號，是新一代出口型三坐標目標指示雷達。通過對此雷達的研究，主要解決了適應C-130空運的結構總體設計，天線陣面舉升/折疊一體化設計，空運專用設備設計和惡劣環境適應能力設計，滿足國外用戶要求，為同類外貿雷達設計有一定的參考意義。

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(責任編輯周江川)

收稿日期：2015-03-17

作者簡介：杜勇(1986—)，男，工程師，主要從事雷達機電傳動技術研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.07.008

中圖分類號：TN95

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0707(2015)07-0028-04

本文引用格式：杜勇.某三坐標目標指示雷達結構總體設計[J].四川兵工學報，2015(7):28-31.

Citation format:DU Yong.Structure Design of Three-Coordinate Acquisition Radar[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(7):28-31.

Structure Design of Three-Coordinate Acquisition Radar

DU Yong

(The 38thResearch Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Hefei 230088, China)

Abstract:According to the structure characteristic of the export-oriented three-dimensional acquisition radar and the needs of people in foreign countries, the concept of integrated design was proposed. The overall spatial layout design adapting to C-130 air transportation, antenna lifting/fold integration design, air transportation special equipment design and harsh environment adaptation design were mainly discussed. The outfield tests verify the reliability of radar system.

Key words:acquisition radar; C-130; integration design

【裝備理論與裝備技術】