機載氣象雷達的原理及常見故障分析

袁艷良

摘 要：隨著社會的發展，時代的進步，科學技術的不斷創新，雷達的種類越來越多，而且用途也形似各異。機載氣象雷達的主要作用就是探測航路的雷暴雨、冰雹等一些惡劣氣象區域。機載氣象雷達的安全性同整個機組系統和飛行安全之間具有十分緊密的聯系，而且機載氣象雷達也是機載導航中的重要組成結構，是民航客機中的一項關鍵的導航設備。若是機載氣象雷達出現問題，那么就對飛機在運行中的狀態造成影響，造成極其嚴重的損失和影響。對此，本文就機載氣象雷達的原理及常見故障進行科學合理的研究與分析。

關鍵詞：機載氣象雷達 原理 常見故障

中圖分類號：V249.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0002-02

機載氣象雷達能夠向飛行員提供飛機前行航路的氣象情況，對障礙提供平面顯示圖像，除此之外，氣象雷達也能夠根據飛機前方地表等方面的特征，協助飛行員辨別地標，對飛機的位置做出合理的評判。在實際的應用中，會受到環境、操作不當等因素的影響，導致出現故障的頻率較高。對此，就要強化對機載氣象雷達的原理以及故障的分析力度，這樣才能夠確保在飛機飛行中將其功效發揮到極致。

1 機載氣象雷達的組成及其原理的分析

1.1 機載氣象雷達的組成

機載氣象雷達的組件主要是由雷達收發組、雷達天線、控制盒、顯示器組合形成。機載氣象雷達在實際的應用中需要垂直陀螺提的支持，并且提供傾斜信號和俯仰信號，傾斜信號和俯仰信號也能夠通過單獨的垂直陀螺組件來完成，慣性基準系統也可以。雷達收發組是由雷達發射機、人雷達接收機形成的，雷達發射機在實際的應用中能夠產生周期性強的微波脈沖信號，通過收發開關再經由波導系統直接反饋到雷達天線輻射；而雷達接收機在工作中負責接收和處理天線接收的雷達回波信號，將接收電路中得到的回撥視頻脈沖信號傳輸至顯示器中。

1.2 機載氣象雷達的原理

機載氣象雷達是利用目標對電磁波反射從而確定目標的位置、特殊性質和距離等，物體對電磁波的反射能力與物體自身的性質、大小、電磁波的頻率等都有著直接的影響和聯系。目標導電系數高，那么反射面就會越大，回波強度也就越大。機載氣象雷達也是根據這一情況來判定雨量的情況，根據顏色之間的差異在ND中加以顯示。

2 機載氣象雷達的常見故障分析

2.1 顯示器超出溫度范圍致使圖像的缺失

因為飛機中的顯示器一般是利用陰極射線管來實現的，通風散熱是陰極線管的特點，雷達圖像在顯示圖像中是充當背景色的角色，對顯示器的發熱能夠造成一定的影響。若是顯示器散熱程度不夠強，在達到溫度極限后就要切斷氣象雷達顯示。在此基礎上，對通風在成影響的關鍵因素就是后方位置的濾紙堵塞。在A320系列飛機中，若是電子艙通風的抽氣和排風扇都放在超空位，也能夠對陰極射線管的散熱產生影響，雷達圖像的顯示也會自動切斷。另外，如果收發機的通風不能夠保持順暢，就可能出現溫度超高。在對飛機進行日常的維護中，機組經常會反應雷達的圖像弱，這種情況下就要時刻關注顯示器背景色旋鈕是否在應有的位置上。

2.2 機載氣象雷達以及地圖按鈕燈線路開關的故障

造成機載氣象雷達以及地圖按鈕燈線路開關故障的現象有：按壓EFIS控制面板中的氣象雷達要同開關保持連接的狀態，如果接通燈不能夠正常工作，但是EHSI中又可以顯示出氣象雷達的工作。按照氣象雷達各個系統的工作情況，雷達信息都能夠很好的顯示出來，根據氣象雷達接通燈不亮的現象，能夠確認兩個EFIS符號發生器沒有出現問題，可以說明收發機至少有一個是沒有任何問題的。因為收發機同時給兩個EFIS符號發生器發送信號，而這兩個符號發生器能夠把處理完善的信息傳輸給EHSI。EFIS控制面板的開關燈也只能夠確認氣象雷達系統的是否接通完好。這樣也就可以判斷出EFIS控制面板中的氣象雷達接通燈的具體情況，在實際的運用中更換燈泡就能夠開展正常工作。但是，也可能會出現更換燈泡之后，上述的故障仍然存在。雖然說接通燈只是在氣象雷達指示的接通情況，但是若是其自傲實際的工作中沒有效果也會給飛行人員帶來不必要的困擾，也增加了機務維護工作人員的危險性，導致不了解氣象雷達系統的狀態如何。

2.3 雷達顯示器中圖像的黑屏狀況

導致雷達顯示器中圖像的黑屏狀況出現問題的現象有：飛機在飛行的過程中轉彎角度都超出了10°，雷達顯示器中顯示的圖像就會有短暫黑屏的情況發生。飛機恢復到原來的工作狀態后，顯示也會恢復原狀。通過收集資料，對地面通電進行反復的檢查，發現飛機在地面上的狀態都是正常的，對各種部件進行更換之后，故障依然存在，這就是說明氣象雷達系統中部件都是完好無損的，應該是同飛機線路有著必要的聯系。在正常工作狀態之下，氣象雷達顯示功能開關要處在STBY位置上，平板天線會隨著垂直陀螺的變化而發生改變，把飛機前端看作是正方向，如果垂直陀螺俯視，天線會呈上仰的狀態；如果垂直陀螺仰視，那么天線呈下俯的狀態；如果垂直陀螺是呈現左右方向傾斜的角度，那么天線會保持不動的狀態。這樣就能夠保證不管平板天線呈現什么樣的狀態，穩定修正機構都可以把天線的波束軸維持在平面上。把雷達罩打開，將垂直陀螺在安裝支架中進行拆解處理，這個過程中可以通過手動模擬飛機運行狀態的形式來進行，如果飛機處在垂直陀螺向左右方向傾斜，就會呈俯視和仰視的狀態，如果天線動作相對較大，雷達系統就會保證呈現現在的姿態。如果飛機傾斜轉彎，天線波束軸在水平面上不會呈現穩定的狀態。因為天線修正機構的修正作用不是很好，所以也就出現了天線發射波束，一旦飛機姿態發生變化，要想收到回波信號就顯得極為困難，出現短暫的黑屏現象。而對平板天線進行更換，再次模擬飛機運行狀態，天線和垂直陀螺保持正常狀態，就說明故障已經解決。

2.4 雷達不能夠顯示出飛機前方的狀況

若是地面檢測工作中沒有發現問題和缺陷，就說明自檢除開的結果是良好的。進行收發機的更換之后也沒有絲毫的變動，就要進行雷達天線驅動組件的處理或者更換了，這樣故障就能夠處理完善。正常情況下，人們會認為雷達沒有顯示是收發機出現的問題。對于雷達系統而言，收發機是核心所在，信號的產生和接收都是憑借收發機來完成的。天線驅動組件的在實際中的作用就是在得到收發機傳輸之后，利用波導將控制信息準確的傳輸過來，通過天線對飛機進行掃描處理。所以信息接受存在故障，同驅動組件應該沒有什么聯系。此外，打開雷達罩之后會發現里面存積了不少水分，等到驅動組件換完只后就維持正常的運行，出現這種情況主要是因為天線驅動組件是由仰角驅動和方位角驅動組和形成，驅動的核心是驅動馬達的旋轉關節。其能夠確保天線實現自由的轉動，也能夠接收到回撥，通過波導管傳輸至雷達無線收發組。這個過程因為回波信號是非常弱小的，也不會出現什么差錯。若是雷達罩的密封性不夠好，就會有部分水滲透其中，在天線旋轉期間，就會有水氣進入波導管中，致使波導中波束反射的角度失控，會回撥的處理能力大大減弱，因此就不能夠產生顯示了。

3 結語

在進行機載氣象雷達的分析中，要重點檢查其故障情況，因為這與飛機運行的安全性有著直接的關聯，做好日常的維護工作，這樣才能夠保證機載氣象雷達在工作中的實效性。

參考文獻

[1] 秦娟，吳仁彪，蘇志剛，等.基于地形可視性分析的機載氣象雷達地雜波剔除方法[J].電子與信息學報，2012，34（2）：351-355.

[2] 王娟，樊智勇，蔡成仁，等.機載氣象雷達維護模擬系統的設計[J].計算機測量與控制，2009，17（8）：1632-1634，1637.

[3] 鐘睿，周維，鄭高群.機載氣象雷達導航信息顯示接口自動測試系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2008（8）：1074-1076.endprint