淺談由散熱風扇引起多普勒雷達失鎖的分析與總結

郎需義，曹金華

（1.哈爾濱飛機工業集團有限責任公司；2.陸軍裝備部駐哈爾濱地區航空軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150066）

多普勒雷達是利用多普勒效應實現無線電導航的一種自備式導航設備。直升機多普勒導航雷達是專為直升機設計的四波束多普勒導航雷達。該雷達通常安裝在直升機腹部蒙皮表面，測量直升機相對地面運動而產生的多普勒頻率，檢測出直升機相對地面的地速和偏流角。當雷達失鎖后，不能輸出地速和偏流角。某型機雷達失鎖出現雷達失鎖故障，是由散熱風扇工作引起的。是一起比較典型的非成品設備故障，而是由其他設備工作導致的雷達失鎖故障。

1 故障現象

試飛時，飛行員發現雷達失鎖。后續試飛時，多架機飛行員均提出多次發現雷達失鎖。但對雷達進行地面檢查，未復現故障。經多次飛行觀察，摸清其故障現象：在地面開車、起飛時，雷達一直失鎖，逐漸升高并開始空中飛行時，雷達鎖定；飛行結束準備降落，漸近地面時，雷達失鎖，并到直升機落地，雷達一直處于失鎖狀態。

2 故障定位

在摸清故障現象的過程中，對直升機進行多次地面通電檢查及地面開車試驗，但故障均未復現。

通過假設分析法，可以確認雷達工作正常。進一步排驗證，更換一臺其他生產批次的雷達，進行試飛驗證，故障依舊存在。因此，雷達設備本身不存在故障。

對雷達工作原理分析，雷達失鎖是指雷達接收不到反射信號或者接收到的反射信號信噪比低于門限要求，導致雷達內部的頻率跟蹤電路不能有效準確地跟蹤多普勒信號，進而無法進行速度解算。分析其失鎖原因，應該是其發射信號或者接收到的反射信號被干擾，導致雷達不能有效準確地跟蹤多普勒信號，造成失鎖。

能夠影響無線電信號的，可能就是受外部環境、電磁干擾或機上其他設備影響，從這三個方面重新進行故障排查。

2.1 外部環境影響排查

在前期故障排查過程中，多架次地飛行觀察、多次地面通電檢查及開車試驗，其工作時間、地點均不相同，其外部環境也不同，但故障現象相同。因此，初步排除外部環境的影響。

2.2 電磁干擾影響排查

在飛行前，該型機已經進行電磁兼容檢查，檢查中雷達未出現失鎖問題。

著重檢查機上發射設備，如短波電臺、超短波電臺、無線電高度表、空管應答機，對雷達的干擾影響。在地面電源加電和地面開車試驗時，雷達工作正常，未出現失鎖。因此，初步排除電磁干擾的影響。

2.3 機上其他設備影響排查

在進行外部環境影響排查和電磁干擾排查時，啟動工作的機載電子設備，并未影響雷達工作。通過與飛行員溝通，發現上述干擾排查中，由于飛行準備和僅地面試車啟動的機載設備不同，結合前期排故過程，未啟動檢查的設備還有飛控系統和該型機新增供電的相關設備。

針對這些設備進行排查。

在近地懸停時，雷達失鎖，飛行員關閉飛控系統，雷達依舊失鎖，排除飛控系統的影響。

該型機新增供電的相關設備包括變壓整流器、電動絞車、散熱風扇。在地面依次使其工作，當散熱風扇工作時，雷達失鎖。初步定位故障源。

為充分驗證故障原因，機上僅啟動多普勒導航系統和散熱風扇進行檢查。多普勒導航系統單獨工作時，雷達鎖定，不失鎖；啟動散熱風扇后，雷達立即失鎖；散熱風扇關閉，3～4分鐘后雷達重新進入鎖定狀態，該時間為雷達由失鎖到重新建立信號鏈接并解算信號的時間；再次啟動散熱風扇，雷達再次失鎖。因此，雷達失鎖問題的根源是散熱風扇工作引起的。

3 干擾原因分析及排查

散熱風扇與多普勒導航系統無任何交聯，但安裝位置接近，如圖1所示。

圖1 設備位置

故障排查中進行電磁干擾檢查時，散熱風扇不是發射設備，未加電工作，因此，電磁干擾檢查中沒有發現該故障原因。

散熱風扇主要由電機帶動葉片旋轉，將行李艙中的熱風排出，功率較大。干擾的原因，一種可能是散熱風扇電源線電磁輻射干擾雷達工作，另一種是散熱風扇電機工作時，輻射的電磁波干擾雷達工作。

（1）電源線電磁輻射干擾雷達工作排查。新制電源線，用地面直流穩壓電源給原機風扇供電，電源線明線敷設。散熱風扇工作時，雷達仍然失鎖；更改電源線敷設位置，雷達仍然失鎖。因此，初步排除該干擾可能。

（2）散熱風扇電機干擾雷達工作排查。由于機上散熱風扇拆卸困難，用新的同型號散熱風扇進行干擾驗證。新散熱風扇外接電源供電。將新散熱風扇放到原機出風口附近位置，加電工作，雷達失鎖，說明新散熱風扇對雷達存在干擾。

將新散熱風扇放到行李艙內部靠近雷達位置，散熱風扇加電工作，雷達不失鎖；更改散熱風扇在行李艙內的放置位置，加電工作，雷達仍然不失鎖。初步排除該干擾可能。

重新梳理排查過程及雷達工作原理，分析另一種干擾可能：

在地面時，地面反射的雷達信號，被旋轉的散熱風扇葉片再次反射回地面，由于距離地面較近，被葉片反射的信號再次被地面反射，被雷達接收。被旋轉的葉片反射的信號，帶多普勒頻移，因此，雷達接收的信號中，既有帶多普勒頻移的信號，也有不帶多普勒頻移的信號，導致雷達不能正常解算，出現失鎖。在空中飛行時，直升機距離地面高度較高，被地面再次反射的葉片反射信號，不再被雷達識別，雷達不再失鎖。

對該分析進行驗證。

將新散熱風扇的葉片拆除后，重新放到原機出風口位置，加電工作，雷達不失鎖，調整其他位置，雷達不失鎖。重新安裝葉片，在原機出風口位置加電工作，雷達失鎖。

在散熱風扇和雷達之間用細銅網進行屏蔽隔離，使地面反射信號不能反射到散熱風扇葉片上。機上散熱風扇加電工作，雷達不失鎖，撤掉細銅網后，雷達失鎖；重新進行銅網隔離，3～4分鐘后雷達重新進入鎖定狀態。

因此，故障原因已查明，是散熱風扇葉片旋轉，反射的信號中帶多普勒頻移，被雷達接收，導致雷達不能正常解算，出現失鎖。

4 解決措施

根據故障原因，解決方法主要是阻斷風扇葉片對信號的反射，因此，提出以下幾種解決措施：

（1）更改安裝位置，使散熱風扇與雷達遠離。該批次直升機散熱風扇和雷達安裝完成，散熱風扇用于行李艙散熱，安裝位置更改余地不大。雷達必須安裝在直升機底部，當前已無其他合適位置。因此，該措施機上難以驗證并實施。

（2）調整散熱風扇安裝形式，使其葉片不對準地面。由立式安裝改為平放安裝，增加出風彎管。該措施改動量較大，需要更改散熱風扇固定形式，涉及成品硬件改動，新設計出風彎管及其安裝結構。該措施實施難度大，且需要驗證可行性，實施難度大。

（3）風扇葉片由金屬材質改為尼龍等非金屬材質，降低反射信號強度。重新設計尼龍材質的風扇葉片。安裝后試驗，未能解決該干擾問題，因此，該措施不可行。

（4）風扇葉片表面增加粗糙度，降低發射率。在風扇葉片噴涂皺紋漆，增加表面增加粗糙度。安裝后試驗，也未能解決該干擾問題，因此，該措施不可行。

（5）散熱風扇出風口增加屏蔽網，屏蔽反射信號。在故障原因排查的過程中，通過銅網隔斷，能夠解決干擾問題。因此，在散熱風扇出風口增加屏蔽網，屏蔽反射信號，理論上是可行的。通過試驗驗證，增加銅網后，能夠解決該干擾問題。

通過以上幾種解決措施的分析及驗證，解決該干擾問題的最有效措施為散熱風扇出風口增加屏蔽網。

5 結語

由散熱風扇引起雷達失鎖的故障，故障定位困難，故障原因出乎預料。在排查的過程中走了一些彎路，但也積累了經驗。本文通過剖析排故過程，分析故障原因，總結經驗教訓，希望能夠給一線工作者提供參考。