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圖 7.7-21氣象雷達系統的用途典型的氣象雷達系統由收發機、天線、波導管和控制板組成。系統的輸出信號在導航顯示器上顯示。
收發機用來發射脈沖和接收回波并對回波進行分析。氣象雷達系統是利用回波原理工作的,它向直升機前方 180°的范圍內發射脈沖,在這一區域內的目標,例如,水滴等,將脈沖反射回來,氣象雷達系統對回波進行分析,并將其分析結果在
ND上顯示 ,不同強度的信號用不同的顏色顯示。現代氣象雷達的發射的脈沖功率為 100W。
天線組件安裝在機頭的整流罩內,它包括天線和天線操縱組件。利用平板縫隙天線或拋物面天線產生窄波束。由于平板縫隙天線產生的波束比拋物面天線產生的波束更窄。因此,在現代氣象雷達系統中都采用平板縫隙天線。平板縫隙天線的另一個優點是旁瓣小,因為旁瓣大,會出現假目標。方位馬達驅動天線在 ±90°的范圍內掃描。俯仰傾斜馬達保持天線始終在水平面內掃描,而不受直升機姿態的影響,維持穩定的信號來自慣性基準系統或垂直陀螺。俯仰傾斜馬達也可以通過控制板上的俯仰旋鈕進行人工控制。
控制板主要用來選擇氣象雷達的工作方式。現代機載氣象雷達有 “氣象 ”、“氣象與湍流 ”、“地圖 ”三種工作方式,見圖 7.7-22所示。
圖 7.7-22湍流方式
“氣象 ”(WX)方式。是機載氣象雷達的基本工作方式。此方式的功用是在飛行中連續地向飛行員提供直升機前方航路及其兩側扇形區域中的氣象狀況及其它障礙物的平面顯示圖象。飛行員根據雷達顯示器上所顯示氣象目標的分布圖像,即可選擇安全的航線,避開危險的氣象區域或其它障礙物。在顯示器上,紅色表示非常嚴重的雷雨區,黃色表示中等雷雨區,綠色表示弱雷雨區。
“湍流 ”(TURB)方式。是現代氣象雷達的典型工作方式。湍流是一種對飛行安全極具威脅的危險氣象狀態。湍流區域中的氣流運動速度和方向急速多變,當直升機遭遇這類區域時,不僅難于操縱,而且還會經受很大的應力,可能導致直升機結構的破壞,所以是極其危險的。
氣象雷達工作于湍流方式時,雷達能檢測出危險的湍流區域,將其顯示為明顯的品紅色圖像,使飛行員易于識別。在有的雷達中,湍流區域被顯示為白色的圖像。氣象雷達湍流方式的檢測距離通常為 40海里。湍流區在 ND上用品紅色顯示出來, “地圖 ”(MAP)方式。用于觀察直升機前下方的地表特征圖形。地圖方式時,呈現在熒光屏上的是直升機前下方地面的地表特征,諸如山峰、河流、湖泊、海岸線、
大城市等的地形輪廓圖像。為此,應使雷達天線波束照射直升機前下方的廣大地區。在現代氣象雷達中,這是通過將天線下俯一定角度來實現的。此時天線所形成的波束仍為錐形窄波束,與雷達工作在氣象方式時的波束形狀相同。
當雷達波束指向地面時,利用地表不同地物對雷達電波反射特性的差異,可以在雷達顯示器上顯示出直升機前下方扇區內的地表特征的圖像,這就是氣象雷達工作于 “地圖 ”方式時的地形觀察功能。含有大量鋼鐵或其它金屬結構的工業城市具有比周圍大地更強的反射特性;河流、湖泊、海洋對電波的反射能力則明顯不同于其周圍或相鄰的大地表面。雷達電波投射到大地表面時,不同地表特征便形成了強弱差別明顯的雷達回波,根據雷達回波的這一特性,氣象雷達便可在顯示器上顯示出地表特征的平面位置分布圖形來。
“測試 ”(TEST)方式。氣象雷達均設置有 “測試 ”(TEST)方式,以判斷雷達的性能狀態。在測試方式,有的雷達發射機部分仍像正常工作時一樣產生射頻脈沖信號,但所產生的射頻能量被引導到等效負載上去耗散掉,天線并不向外輻射能量,因此當直升機停放在地面時,可以不受各種條件的限制而方便地檢查雷達的性能狀況;有的雷達則使發射機工作約 1秒鐘,以檢查收發組件的工作狀況。
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