談飛機(jī)氣象雷達(dá)的作用論文
摘要：在雷達(dá)領(lǐng)域當(dāng)中，氣象雷達(dá)是很重要的一部分，多用于交通、氣象以及農(nóng)業(yè)等不同的領(lǐng)域當(dāng)中。在民航飛機(jī)當(dāng)中，氣象雷達(dá)有著很重要的作用，它主要專用于大氣探測，不僅可以對天氣情況進(jìn)行預(yù)報(bào)還可以探測出空風(fēng)切變等一系列的危險(xiǎn)因素，為中小尺度天氣系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)報(bào)和警戒，進(jìn)而有效保證民航飛機(jī)的順利、安全航行。近幾年隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，氣象雷達(dá)的性能也日益增強(qiáng)，探測功能也愈加廣泛。本文主要分析了新型氣象雷達(dá)的性能，進(jìn)一步體現(xiàn)新型氣象雷達(dá)探測性能的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞：民航飛機(jī)；氣象雷達(dá)；優(yōu)越性
一、前言
飛機(jī)氣象雷達(dá)通常用于大氣預(yù)測，是一種主動(dòng)式的微波大氣遙感設(shè)備，主要為中小尺度天氣系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)報(bào)和警戒。氣象雷達(dá)主要的探測范圍是飛機(jī)正前方的地形、氣象目標(biāo)以及其他目標(biāo)的存在情況和分布情況，并將探測目標(biāo)的距離、雷雨強(qiáng)度、輪廓以及方位等信息都在顯示器上面顯示出來[1]。近幾年我國的電子行業(yè)有了很大的發(fā)展，氣象雷達(dá)的性能也日益增強(qiáng)，探測功能也愈加廣泛。其基本工作原理是電磁波在遇到障礙物的時(shí)候回被反射回來。雷達(dá)發(fā)射機(jī)會(huì)在很短的脈沖持續(xù)期間內(nèi)產(chǎn)生功率非常大的射頻脈沖信號，再由天線將其匯聚成為圓錐形波束之后輻射到空中的某個(gè)方向[2]。接收和發(fā)射共用一個(gè)天線，收發(fā)是交替進(jìn)行的。通常來講，雷達(dá)發(fā)射X波段射頻信號，降雨區(qū)還有其他的空中降水氣象目標(biāo)可以對這個(gè)波段信號產(chǎn)生一定的反射，并產(chǎn)生具備能量的回波信號，進(jìn)而由雷達(dá)接收機(jī)所檢測到。
二、新型飛機(jī)氣象雷達(dá)
新型的飛機(jī)氣象雷達(dá)是每組發(fā)射多個(gè)脈沖來探測前方的風(fēng)切變和湍流。由于風(fēng)切變和湍流相對于飛機(jī)在速度方面會(huì)有明顯的變化，根據(jù)多普勒頻移原理，這會(huì)使接收信號的頻率相對發(fā)射信號的.頻率產(chǎn)生一定的偏移，進(jìn)而利用接收回波信號頻率變化來進(jìn)一步探測風(fēng)切變和湍流[3]。接收信號的頻移有的是降水云團(tuán)移動(dòng)速度引起的，有的是飛機(jī)的速度引起的，而新型雷達(dá)可以將飛機(jī)速度所引起的頻移過濾掉，進(jìn)而只測量降水云團(tuán)移動(dòng)速度所引起的頻移。
（一）新型飛機(jī)氣象雷達(dá)探測湍流的原理
湍流會(huì)對飛機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，在湍流區(qū)域，氣流的運(yùn)動(dòng)速度及方向急速多變，當(dāng)飛機(jī)遇到湍流區(qū)的時(shí)候，會(huì)使飛機(jī)受到很大的應(yīng)力，不利于飛機(jī)的操縱，這很可能會(huì)使飛機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。新型氣象雷達(dá)可以有效檢測出飛機(jī)前方的湍流區(qū)域，并將其及時(shí)提示給飛行員。湍流的目標(biāo)主要表現(xiàn)為微粒，其速度的變化范圍也很大，這會(huì)導(dǎo)致氣象雷達(dá)的接收回波信號的頻譜發(fā)生一定的變化，湍流越強(qiáng)則頻譜就越寬[4,5]。氣象雷達(dá)的湍流處理電路通常是由頻譜的展寬程度來對湍流目標(biāo)進(jìn)行判斷的。例如民用飛機(jī)警告門限值通常是5～6m/s，其中5m/s的門限值對應(yīng)著中度或者輕度的湍流，這種湍流會(huì)使飛機(jī)艙內(nèi)的食物和飲料溢出或者是對其產(chǎn)生一定的傷害。此外，氣象雷達(dá)為了得到比較精確的回波頻率偏移，通常會(huì)采集很多的回波取樣信號，這時(shí)的湍流方式，脈沖重復(fù)頻率會(huì)提高到幾千赫茲。而收發(fā)機(jī)就是利用這個(gè)原理，發(fā)射很多的脈沖來處理每個(gè)降水信息脈沖，并提供由降水云團(tuán)移動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒頻移，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的湍流數(shù)據(jù)。由于有著較高的脈沖復(fù)頻率，湍流探測的最大作用距離大概是幾十海里，這個(gè)距離門限可以恰好避免距離的不確定性，也就不會(huì)產(chǎn)生不必要的脈沖，使接收機(jī)發(fā)生飽和[6]。
（二）新型飛機(jī)氣象雷達(dá)探測風(fēng)切變的原理
風(fēng)切變就是在一段較短的距離范圍之內(nèi)，空中風(fēng)速或者風(fēng)向發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象，例如微流暴和巨流暴，這兩種風(fēng)切變都是由向下的氣流所引起的。風(fēng)切變會(huì)在很大的范圍內(nèi)發(fā)生，且會(huì)伴隨狂風(fēng)暴雨，有時(shí)會(huì)在較小的區(qū)域內(nèi)發(fā)生，尤其是在接近地面高度時(shí)會(huì)對飛機(jī)的起飛和著陸產(chǎn)生很大影響[7]。其中巨流暴在水平方向上延伸可以超過4km，是一種較大的向下的氣流，若其持續(xù)時(shí)間達(dá)到5～10min，其風(fēng)速可達(dá)到20nmiles/h。微流暴相對巨流暴氣流較小，其延伸不會(huì)超過4km，較強(qiáng)的微流暴風(fēng)速可達(dá)150nmiles/h，其持續(xù)時(shí)間不會(huì)超過10min。風(fēng)切變探測也是應(yīng)用多普勒頻移原理，當(dāng)飛機(jī)遇到頂風(fēng)時(shí)，產(chǎn)生正多普勒頻移，順風(fēng)時(shí)則產(chǎn)生負(fù)多普勒頻移，如果在一段較短的距離內(nèi)探測到頻移有政府變化，則可判斷有風(fēng)切變。飛機(jī)和風(fēng)切變的距離是由氣象雷達(dá)發(fā)射及和返回脈沖的時(shí)間差來確定的，所以氣象雷達(dá)需要發(fā)射更多的脈沖來收集風(fēng)切變數(shù)據(jù)。
三、總結(jié)
綜上所述，新型氣象雷達(dá)會(huì)有效提高飛機(jī)的飛行安全系數(shù)，使其更加舒適，還可以有效躲避起飛和著陸時(shí)的突發(fā)湍流及風(fēng)切變等一系列的天氣變化，有利于飛行員可以及時(shí)了解前方的危險(xiǎn)氣象區(qū)域，進(jìn)而提前采取有效的措施來保證飛行的安全。此外，新型氣象雷達(dá)還可以在起飛和著陸過程中使雷達(dá)收發(fā)機(jī)自動(dòng)開啟風(fēng)切變探測功能，若在過程中探測到風(fēng)切變就會(huì)及時(shí)向飛行員發(fā)送警告信息，有利于飛行員及時(shí)選擇更加安全的航路，進(jìn)而保障飛行舒適和安全。
參考文獻(xiàn):
[1]韓一魁.民航飛機(jī)氣象雷達(dá)顯示故障及排除[J].通訊世界,2015(5):204-205.
[2]李進(jìn)秀,賀寧龍,趙志葉,等.飛機(jī)氣象雷達(dá)天線罩雷電防護(hù)技術(shù)分析[J].電子制作,2013(21).
[3]孫卉芳.民用飛機(jī)氣象雷達(dá)的多普勒湍流檢測[C]//中國電子學(xué)會(huì)雷達(dá)專業(yè)委員會(huì)民用雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)信息交流會(huì).1988.
[4]蔡良元,王清海,溫磊,等.某飛機(jī)氣象雷達(dá)天線罩雷電防護(hù)技術(shù)的研究[J].玻璃鋼/復(fù)合材料,2010(5):66-70.
[5]劉小洋,黃賢英.機(jī)載氣象雷達(dá)風(fēng)切變下飛機(jī)著陸性能分析[J].計(jì)算機(jī)仿真,2014,31(7):45-48.
[6]李洪烈.氣象雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].飛機(jī)設(shè)計(jì),2008(04):57-60.
[7]林植平,榮衛(wèi)國.民用機(jī)載氣象雷達(dá)的現(xiàn)狀與展望[J].江蘇航空,1998(2):3-4.
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