淺談某車載雷達結構總體設計范文

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摘要：針對某型機動式對流層風廓線雷達的設計要求，在結構總體布局中嚴格控制運輸界限，運用關鍵技術解決其高集成、高機動的難題。詳細闡述了天線骨架分層設計思想和天線陣面拼接設計方法，從而實現雷達天線高精度輕質化；同時論述了液壓自動架設系統的設計。整機工程實施驗證及使用表明，該系統性能穩定、安全性高、易于操作。

關鍵詞：高機動；天線陣面；自動架設系統；結構設計

0引言

風廓線雷達是獲取高空風和低空急流活動特征，探測湍流、大氣穩定度、中尺度大氣，并能夠提供高時空密度氣象信息的探測設備，已經廣泛應用于航空航天、水文水利、大氣監測和軍事氣象等方面，有著廣闊的應用前景［1］。出于現代戰爭發展的需要，風廓線雷達作為伴隨保障氣象裝備，其實戰機動性能要求隨之也越來越高。為此，在充分借鑒、繼承現有機動雷達技術的基礎上，基于“工業化”設計、“商品化”設計的理念，研制了一種新型高集成、高機動車載風廓線雷達。該雷達具有系統單車集成、高精度輕質化天線陣面、全液壓自動架設系統，以及多種運輸方式兼容等優點。

1設計要求

設計了機動式對流層風廓線雷達，其由相控陣天線陣面、T／R組件、數據處理設備、終端設備、底盤車，以及輔助設備等組成。設計要求如下所述。天線陣面：3．5m×3．5m（長×寬）。天線重量：1．6t。風速：八級風以下能正常工作，十級風不會導致永久變形或破壞（生存）。雷達車架設／撤收時間：≤30min／2人。

2結構總體設計

2．1系統組成為了提高雷達機動性，需對雷達系統各單元進行小型化、集成化設計，縮減運輸單元數量。針對該雷達單車集成設計的要求，應用一體化設計理念，將雷達天線、電子設備方艙、電子機柜、自動架設系統（伺服控制系統、調平系統和天線折疊機構）、電站單元、底盤車和工作平臺等設備布置于1個運輸單元。

2．2總體布局設計總體布局設計不是樂高式積木形的拼接，而是規劃各種邊界條件（運輸要求、系統組成和外形包絡等）自頂向下的系統設計，這是決定車載雷達的結構方案成敗的關鍵［2］。機動式風廓線雷達對機動性和運輸兼容性均有較高的要求，但二者又互相制約，給結構設計帶來了嚴峻的挑戰。為此在總體布局方案中，應用一體化的理念進行設計。一是將天線陣面分塊，折疊運輸設計［3］。即天線沿寬度方向等分為2塊，運輸時，一塊固定于方艙的頂部，另一塊折疊后依附在方艙的側部；工作時，通過天線展開機構將折疊天線從90°（與水平面成90°）展開到0°，并與固定天線拼接成1套完整的相控陣天線。二是雷達車工作平臺與底盤車固定方式設計為快鎖機構（蘑菇頭式鎖緊），調平撐腿通過支臂與底盤車大梁直接相連。當需要鐵路運輸時，撐腿收回，松開快鎖機構，平臺及其以上的設備可整體快速吊裝分離，置于鐵路運輸平臺，工作平臺和底盤車2個運輸單元都滿足鐵路運輸要求。

3關鍵技術

3．1高精度輕質化天線陣面天線陣面是雷達的核心部分，陣面系統結構的作用是保證相控陣天線電性能的實現，也是整個雷達結構中最復雜的部分。在天線系統的結構設計過程中，全面貫徹了“商品化”設計理念，在滿足功能需求的基礎上，盡可能地降低成本［4］。該雷達天線陣面采用相控陣體制，天線陣面主要由行／列天線單元、反射板、天線骨架和天線罩等組成。其中，天線單元為印制半波陣子天線，輻射單元和功分網絡集成一體化設計，由N行×M列組成，行和列天線單元的輻射單元呈90°垂直交叉排列，布置于反射板的正面。天線骨架作為天線陣面的承力結構件，既需要保證天線單元安裝后的精度要求，同時，為方便天線陣面折疊設計，需要進行輕質化設計。為滿足以上需求，提出了天線骨架分層設計理念和天線高精度拼接設計方法。

3．2自動架設系統架設系統中的調平撐腿和折疊機構在雷達系統起到了承上啟下的作用，不僅承擔了雷達天線的架撤任務，還是雷達車穩定性的可靠保證［5］。考慮執行元件的尺寸和重量，自動架設系統采用了1套全液壓伺服控制系統。

4仿真分析

風載荷是雷達工作時主要承受的負載之一，其帶來的天線變形是影響雷達性能指標的重要因素。

5結束語

結合某型機動式對流層風廓線雷達的研制，從指標要求、結構總體設計、關鍵技術和力學仿真分析等方面進行了闡述，對總體布局設計、高精度天線陣面和自動架設系統做了較為詳細的設計分析，實現了雷達的結構設計指標要求。雷達整機工程實施并試用表明，系統穩定可靠，其綜合指標滿足總體設計要求，對類似雷達的研制工作具有一定的參考意義。

參考文獻：

［1］胡明寶，賈曉星．風廓線雷達有源相控陣天線的設計與實現［J］．解放軍理工大學學報（自然科學版），2009，10（增刊1）：84－89．

［2］房景仕，張根烜，王晨晨．一種車載高機動雷達結構總體設計［J］．電子機械工程，2017，33（4）：6－9，17．

［3］陳常明，江偉，李德威．某相控陣雷達車機動性設計［J］．電子機械工程，2017，33（4）：14－17．

［4］楊聽廣，洪濤，李明榮．風廓線雷達天線系統結構設計［J］．雷達與對抗，2009（2）：35－37．

［5］江偉，王勁宣，嚴諾．新型高機動雷達天線架撤機構的研制［J］．機械與電子，2018，36（1）：22－25．

［6］張潤達，戚仁欣，張樹雄，等．雷達結構與工藝：下冊［M］．北京：電子工業出版社，2007

作者：陳常明；丁飛；江偉 單位：安徽四創電子股份有限公司