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探討氣象雷達(dá)在浮空器保障中的應(yīng)用

2019-04-19 08:51王任
科學(xué)與技術(shù) 2019年13期
關(guān)鍵詞:保障

王任

摘要:隨著我國(guó)在航空領(lǐng)域的不斷探索,對(duì)飛行器的研究不斷成熟,對(duì)于浮空器的制造水平也不斷提高,但是浮空器很容易受到氣流的影響,當(dāng)浮動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí),氣象雷達(dá)是解決故障的主要方式,本文闡述了氣象雷達(dá)的基本情況、氣象雷達(dá)在浮空器保障中的應(yīng)用、氣象雷達(dá)在浮空器中的其他保障措施,旨在為氣象雷達(dá)在浮空器保障中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞:氣象雷達(dá)、浮空器;保障

目前,我國(guó)主要是以系留氣球?yàn)榇淼母】掌鳎捎诶孟盗魵馇虻母】掌骶哂羞B續(xù)滯空時(shí)間長(zhǎng)、成本低、載荷大等特點(diǎn),所以被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中,比如偵查情報(bào)、邊境監(jiān)控、大氣探測(cè)等方面,在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域中,浮空器也是重要的應(yīng)急裝備。浮空器在工作過(guò)程中會(huì)受到天氣的影響,會(huì)使浮空器的安全性出現(xiàn)問(wèn)題,保證氣象條件相同是浮空器安全穩(wěn)定的重點(diǎn),氣象雷達(dá)對(duì)大氣環(huán)境的探測(cè)可以有效的降低問(wèn)題發(fā)生的幾率,使浮空器更加安全穩(wěn)定。

1.氣象雷達(dá)簡(jiǎn)述

氣象雷達(dá)是雷達(dá)領(lǐng)域用于氣象方面的一個(gè)分支,氣象雷達(dá)的主要的功能是測(cè)風(fēng)、測(cè)云、測(cè)雨三大方面,這些功能應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,比如農(nóng)業(yè)、交通、航空航天等領(lǐng)域,氣象雷達(dá)的工作原理主要是向大氣中發(fā)射電磁波,通過(guò)雨滴、云層、雪花等不同狀態(tài)對(duì)電磁波的擴(kuò)散來(lái)判斷氣象情況及特征。

近些年,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,將更多的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在氣象雷達(dá)的研制中,使掃描與傳輸?shù)乃俣燃涌欤瑨呙杷俣瓤梢赃_(dá)到原來(lái)的6倍,而且可以從不同角度接收回傳的信號(hào),除了對(duì)常規(guī)的電磁波分析出云層的形狀、范圍、移動(dòng)速度等,還可以分析出水分子的直徑大小,判斷降雨量。目前所使用的氣象雷達(dá)還可以同時(shí)接收兩種氣象回波,通過(guò)回波的不同頻率與散射情況,可以提高對(duì)降雨量的探測(cè),而且,技術(shù)的進(jìn)步使車(chē)載的氣象雷達(dá)減小了盲區(qū)的范圍,有效的提高了空間分辨率。

2.氣象雷達(dá)在浮空器保障中的應(yīng)用

氣象雷達(dá)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,在浮空器保障中主要應(yīng)用于兩方面,分別是測(cè)風(fēng)雷達(dá)與測(cè)雨雷達(dá)。由于浮空器的自身的滯空時(shí)間長(zhǎng)、升空高度高、空域范圍小等特點(diǎn),對(duì)探測(cè)天氣變化的要求會(huì)特別高,因此對(duì)于浮空器一定要有一定的保障措施,降低浮空器發(fā)生事故的幾率。

對(duì)于浮空器來(lái)說(shuō),最大的影響因素就是低空風(fēng)切變和雷暴天氣,低空風(fēng)切是指在靠近地面高度低的位置風(fēng)向瞬間發(fā)生變化,這種變化的強(qiáng)度到,會(huì)對(duì)浮空器造成嚴(yán)重的影響,這就需要?dú)庀罄走_(dá)的準(zhǔn)確探測(cè)與預(yù)警并及時(shí)回避。通常出現(xiàn)風(fēng)切天氣時(shí)會(huì)伴隨著雷暴或者其他天氣異?,F(xiàn)象,這時(shí)氣象雷達(dá)需要探測(cè)風(fēng)速的變化以及雷暴的程度等等,要探測(cè)出位置、高度、速度、強(qiáng)度的變化,以及需要判斷移動(dòng)趨勢(shì)、冰雹可能出現(xiàn)的幾率、冰雹強(qiáng)度等等。

浮空器的最大特點(diǎn)就是可移動(dòng),氣象雷達(dá)在提供保障,探測(cè)氣象時(shí),需要根據(jù)浮空器的移動(dòng)路徑進(jìn)行提前預(yù)警,要確保探測(cè)結(jié)果的靈活性、可靠性,同時(shí)對(duì)于氣象雷達(dá)的制造也要提高經(jīng)濟(jì)效益,提高探測(cè)質(zhì)量。

2.1測(cè)風(fēng)雷達(dá)

測(cè)風(fēng)雷達(dá)的探測(cè)方式主要有激光雷達(dá)、聲雷達(dá)、微波風(fēng)廓線雷達(dá)這三種主要探測(cè)方式。

激光雷達(dá)的主要功能是向大氣發(fā)送激光脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)大氣中分子的散射后,再對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析,激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)三維風(fēng)場(chǎng)高精度、高時(shí)空分辨探測(cè),經(jīng)過(guò)分析可以獲得風(fēng)向、風(fēng)速等信息,可以對(duì)低空風(fēng)進(jìn)行有效的測(cè)量,但激光雷達(dá)的造價(jià)成本較高,探測(cè)的范圍小,探測(cè)深度不夠,性價(jià)比相對(duì)較低。

微波風(fēng)廓線雷達(dá)是探測(cè)風(fēng)場(chǎng)的主要方式,微波風(fēng)廓線雷達(dá)的工作原理主要是對(duì)不同的湍流發(fā)射電磁波,再接收由大氣湍流散射返回的回波,通過(guò)對(duì)反射回的回波進(jìn)行分析,可以計(jì)算出湍流的強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向等信息,而且,根據(jù)通過(guò)計(jì)算出湍流的方向與速度,可以推斷出風(fēng)的方向與速度,因?yàn)橥牧魇请S著風(fēng)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的,微波風(fēng)廓線雷達(dá)主要是流層內(nèi)水平風(fēng)向、風(fēng)速,提供實(shí)時(shí)連續(xù)的空中風(fēng)資料,主要是針對(duì)風(fēng)切變、急流等二次氣象現(xiàn)象。

微波風(fēng)廓線雷達(dá)的典型代表是WP-3000M型可移動(dòng)式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá),這款微波風(fēng)廓線雷達(dá)的主要工作原理是采用自動(dòng)高/低組合工作模式,可以用更快的速度對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行分析與計(jì)算,通常是對(duì)三維風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè),這款微波風(fēng)廓線雷達(dá)最大的探測(cè)高度可以達(dá)到5km,時(shí)間分辨率在2分鐘以內(nèi),風(fēng)速的最高探測(cè)可以達(dá)到60米每秒,水平風(fēng)向可以360°全面探測(cè),這款雷達(dá)的主要特點(diǎn)就是分辨率高、精確度高、可靠性高,能夠提供準(zhǔn)確的探測(cè)數(shù)據(jù),為浮空器提供良好的保障。

2.2測(cè)雨雷達(dá)

測(cè)雨雷達(dá)應(yīng)用的主要目的就是對(duì)降雨量、降雨面積進(jìn)行探測(cè),主要的工作原理是電磁波散射后云層、降水、晴空回波的不同進(jìn)行判斷,通過(guò)存在的差異進(jìn)行判斷,同時(shí),根據(jù)回波信號(hào)高頻存在的相位差可以判斷出電磁波的有效照射面積,從而得出降水量、運(yùn)動(dòng)速度等信息。

測(cè)雨雷達(dá)的代表有安徽四創(chuàng)電子股份有限公司研制生產(chǎn)的SCRXD-01型測(cè)雨雷達(dá),這款測(cè)雨雷達(dá)最大范圍可以探測(cè)高至24米,直徑300千米的范圍,可以判斷150千米以內(nèi)的位置、強(qiáng)度、速度、范圍等信息,可以對(duì)風(fēng)暴、暴雨、冰雹、中雨、小雨等天氣情況進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。

浮空器的保障主要是由測(cè)風(fēng)雷達(dá)與測(cè)雨雷達(dá)相互配合,共同完成,但測(cè)風(fēng)雷達(dá)與測(cè)雨雷達(dá)都有一定的范圍限制,所以除了利用測(cè)風(fēng)雷達(dá)與測(cè)雨雷達(dá)相結(jié)合的方式對(duì)氣象進(jìn)行探測(cè)外,還可以利用互聯(lián)網(wǎng)上的天氣預(yù)報(bào)的信息進(jìn)行參考,這樣可以擴(kuò)大氣象的探測(cè)范圍,使氣象探測(cè)信息更加準(zhǔn)確有效,

3.浮空器中的其他保障措施

浮空器的其他保障措施主要樹(shù)立氣象安全的意識(shí),正確認(rèn)識(shí)到氣象安全的重要性,要了解當(dāng)浮空器出現(xiàn)事故時(shí)的嚴(yán)重性,對(duì)浮空器安全高度重視,同時(shí)還需要做好問(wèn)題出現(xiàn)的應(yīng)急預(yù)案,一旦遇到惡劣天氣,使浮空器出現(xiàn)故障,要如何進(jìn)行解決,人員的安全如何保證,要將事故的損失降到最低,降低故障影響的范圍,降低社會(huì)成本,當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題后,要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論與研究,找出問(wèn)題出現(xiàn)的原因,避免再次出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題,及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),降低問(wèn)題發(fā)生的幾率。

結(jié)束語(yǔ):

隨著科技的不斷進(jìn)步,各種交通工具、航空器也在不斷發(fā)展,但是對(duì)于浮空器來(lái)說(shuō),惡劣天氣一定是最大的問(wèn)題,因此要對(duì)浮空器進(jìn)行一定的保障,保障浮空器的方式主要是利用氣象雷達(dá)探測(cè),氣象雷達(dá)主要從測(cè)風(fēng)、測(cè)雨兩方面進(jìn)行探測(cè),利用最新的科技,提高探測(cè)速度與探測(cè)范圍,測(cè)風(fēng)雷達(dá)主要是探測(cè)大氣中的風(fēng)速、風(fēng)力等,當(dāng)出現(xiàn)低空風(fēng)切變時(shí),可以及時(shí)進(jìn)行判斷,并且做出相應(yīng)的解決辦法。測(cè)雨雷達(dá)主要是探測(cè)大氣中的降雨量、降雨范圍、降雨速度等等,尤其對(duì)于冰雹、暴雨等極端天氣進(jìn)行預(yù)警。除了氣象雷達(dá)對(duì)浮空器進(jìn)行保障外,對(duì)于探測(cè)不到的范圍,可以利用互聯(lián)網(wǎng)的天氣預(yù)報(bào),利用多種方法對(duì)浮空器進(jìn)行保障。

參考文獻(xiàn)

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(作者單位:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所)

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