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摘要：針對(duì)某型機(jī)動(dòng)式對(duì)流層風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)的設(shè)計(jì)要求，在結(jié)構(gòu)總體布局中嚴(yán)格控制運(yùn)輸界限，運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)解決其高集成、高機(jī)動(dòng)的難題。詳細(xì)闡述了天線(xiàn)骨架分層設(shè)計(jì)思想和天線(xiàn)陣面拼接設(shè)計(jì)方法，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線(xiàn)高精度輕質(zhì)化；同時(shí)論述了液壓自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整機(jī)工程實(shí)施驗(yàn)證及使用表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、安全性高、易于操作。

關(guān)鍵詞：高機(jī)動(dòng)；天線(xiàn)陣面；自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0引言

風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)是獲取高空風(fēng)和低空急流活動(dòng)特征，探測(cè)湍流、大氣穩(wěn)定度、中尺度大氣，并能夠提供高時(shí)空密度氣象信息的探測(cè)設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、水文水利、大氣監(jiān)測(cè)和軍事氣象等方面，有著廣闊的應(yīng)用前景［1］。出于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展的需要，風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)作為伴隨保障氣象裝備，其實(shí)戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性能要求隨之也越來(lái)越高。為此，在充分借鑒、繼承現(xiàn)有機(jī)動(dòng)雷達(dá)技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于“工業(yè)化”設(shè)計(jì)、“商品化”設(shè)計(jì)的理念，研制了一種新型高集成、高機(jī)動(dòng)車(chē)載風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)。該雷達(dá)具有系統(tǒng)單車(chē)集成、高精度輕質(zhì)化天線(xiàn)陣面、全液壓自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)，以及多種運(yùn)輸方式兼容等優(yōu)點(diǎn)。

1設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)了機(jī)動(dòng)式對(duì)流層風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)，其由相控陣天線(xiàn)陣面、T／R組件、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、終端設(shè)備、底盤(pán)車(chē)，以及輔助設(shè)備等組成。設(shè)計(jì)要求如下所述。天線(xiàn)陣面：3．5m×3．5m（長(zhǎng)×寬）。天線(xiàn)重量：1．6t。風(fēng)速：八級(jí)風(fēng)以下能正常工作，十級(jí)風(fēng)不會(huì)導(dǎo)致永久變形或破壞（生存）。雷達(dá)車(chē)架設(shè)／撤收時(shí)間：≤30min／2人。

2結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

2．1系統(tǒng)組成為了提高雷達(dá)機(jī)動(dòng)性，需對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)各單元進(jìn)行小型化、集成化設(shè)計(jì)，縮減運(yùn)輸單元數(shù)量。針對(duì)該雷達(dá)單車(chē)集成設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)用一體化設(shè)計(jì)理念，將雷達(dá)天線(xiàn)、電子設(shè)備方艙、電子機(jī)柜、自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)（伺服控制系統(tǒng)、調(diào)平系統(tǒng)和天線(xiàn)折疊機(jī)構(gòu)）、電站單元、底盤(pán)車(chē)和工作平臺(tái)等設(shè)備布置于1個(gè)運(yùn)輸單元。

2．2總體布局設(shè)計(jì)總體布局設(shè)計(jì)不是樂(lè)高式積木形的拼接，而是規(guī)劃各種邊界條件（運(yùn)輸要求、系統(tǒng)組成和外形包絡(luò)等）自頂向下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這是決定車(chē)載雷達(dá)的結(jié)構(gòu)方案成敗的關(guān)鍵［2］。機(jī)動(dòng)式風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)對(duì)機(jī)動(dòng)性和運(yùn)輸兼容性均有較高的要求，但二者又互相制約，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此在總體布局方案中，應(yīng)用一體化的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。一是將天線(xiàn)陣面分塊，折疊運(yùn)輸設(shè)計(jì)［3］。即天線(xiàn)沿寬度方向等分為2塊，運(yùn)輸時(shí)，一塊固定于方艙的頂部，另一塊折疊后依附在方艙的側(cè)部；工作時(shí)，通過(guò)天線(xiàn)展開(kāi)機(jī)構(gòu)將折疊天線(xiàn)從90°（與水平面成90°）展開(kāi)到0°，并與固定天線(xiàn)拼接成1套完整的相控陣天線(xiàn)。二是雷達(dá)車(chē)工作平臺(tái)與底盤(pán)車(chē)固定方式設(shè)計(jì)為快鎖機(jī)構(gòu)（蘑菇頭式鎖緊），調(diào)平撐腿通過(guò)支臂與底盤(pán)車(chē)大梁直接相連。當(dāng)需要鐵路運(yùn)輸時(shí)，撐腿收回，松開(kāi)快鎖機(jī)構(gòu)，平臺(tái)及其以上的設(shè)備可整體快速吊裝分離，置于鐵路運(yùn)輸平臺(tái)，工作平臺(tái)和底盤(pán)車(chē)2個(gè)運(yùn)輸單元都滿(mǎn)足鐵路運(yùn)輸要求。

3關(guān)鍵技術(shù)

3．1高精度輕質(zhì)化天線(xiàn)陣面天線(xiàn)陣面是雷達(dá)的核心部分，陣面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用是保證相控陣天線(xiàn)電性能的實(shí)現(xiàn)，也是整個(gè)雷達(dá)結(jié)構(gòu)中最復(fù)雜的部分。在天線(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，全面貫徹了“商品化”設(shè)計(jì)理念，在滿(mǎn)足功能需求的基礎(chǔ)上，盡可能地降低成本［4］。該雷達(dá)天線(xiàn)陣面采用相控陣體制，天線(xiàn)陣面主要由行／列天線(xiàn)單元、反射板、天線(xiàn)骨架和天線(xiàn)罩等組成。其中，天線(xiàn)單元為印制半波陣子天線(xiàn)，輻射單元和功分網(wǎng)絡(luò)集成一體化設(shè)計(jì)，由N行×M列組成，行和列天線(xiàn)單元的輻射單元呈90°垂直交叉排列，布置于反射板的正面。天線(xiàn)骨架作為天線(xiàn)陣面的承力結(jié)構(gòu)件，既需要保證天線(xiàn)單元安裝后的精度要求，同時(shí)，為方便天線(xiàn)陣面折疊設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行輕質(zhì)化設(shè)計(jì)。為滿(mǎn)足以上需求，提出了天線(xiàn)骨架分層設(shè)計(jì)理念和天線(xiàn)高精度拼接設(shè)計(jì)方法。

3．2自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)架設(shè)系統(tǒng)中的調(diào)平撐腿和折疊機(jī)構(gòu)在雷達(dá)系統(tǒng)起到了承上啟下的作用，不僅承擔(dān)了雷達(dá)天線(xiàn)的架撤任務(wù)，還是雷達(dá)車(chē)穩(wěn)定性的可靠保證［5］。考慮執(zhí)行元件的尺寸和重量，自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)采用了1套全液壓伺服控制系統(tǒng)。

4仿真分析

風(fēng)載荷是雷達(dá)工作時(shí)主要承受的負(fù)載之一，其帶來(lái)的天線(xiàn)變形是影響雷達(dá)性能指標(biāo)的重要因素。

5結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合某型機(jī)動(dòng)式對(duì)流層風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)的研制，從指標(biāo)要求、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)和力學(xué)仿真分析等方面進(jìn)行了闡述，對(duì)總體布局設(shè)計(jì)、高精度天線(xiàn)陣面和自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)做了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。雷達(dá)整機(jī)工程實(shí)施并試用表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，其綜合指標(biāo)滿(mǎn)足總體設(shè)計(jì)要求，對(duì)類(lèi)似雷達(dá)的研制工作具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］胡明寶，賈曉星．風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)有源相控陣天線(xiàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，10（增刊1）：84－89．

［2］房景仕，張根烜，王晨晨．一種車(chē)載高機(jī)動(dòng)雷達(dá)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)［J］．電子機(jī)械工程，2017，33（4）：6－9，17．

［3］陳常明，江偉，李德威．某相控陣?yán)走_(dá)車(chē)機(jī)動(dòng)性設(shè)計(jì)［J］．電子機(jī)械工程，2017，33（4）：14－17．

［4］楊聽(tīng)廣，洪濤，李明榮．風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)天線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］．雷達(dá)與對(duì)抗，2009（2）：35－37．

［5］江偉，王勁宣，嚴(yán)諾．新型高機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線(xiàn)架撤機(jī)構(gòu)的研制［J］．機(jī)械與電子，2018，36（1）：22－25．

［6］張潤(rùn)達(dá)，戚仁欣，張樹(shù)雄，等．雷達(dá)結(jié)構(gòu)與工藝：下冊(cè)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2007

作者：陳常明；丁飛；江偉 單位：安徽四創(chuàng)電子股份有限公司