某機動式雷達自動架設液壓系統設計

王虎

現代戰爭對雷達的機動作戰能力要求越來越高，隨著雷達天線口徑和載核重越來越大，對雷達天線的自動架設提出了更高的要求[1]。相比機電驅動系統，液壓驅動系統具有結構緊湊、承載能力大、傳動平穩、控制簡單且能實現復雜運動等優點，因此，在地面高機動雷達天線舉升中得到了廣泛應用[2-4]。

某機動式雷達在執行對抗試驗任務中，為雷達電子戰裝備、導彈電子突防裝置等被試裝備效能考核提供作戰對象，整車滿足公路運輸的要求，雷達陣面實現0°～90°舉升、邊塊0°～90°折疊等自動架設功能。

1? ? 主要指標要求

主要指標要求有以下7點。

（1）天線陣面尺寸：5 m（寬）×6.4 m（長）。（2）天線重量：≤15 t。（3）天線陣面舉升/撤收動作：≤5 min。（4）天線邊塊展開/撤收動作：≤2 min。（5）防生臂收/放：≤1.5 min。（6）天線陣面油缸推力：≥22 t（單缸推力）。（7）邊塊陣面油缸推力：≥3 t（單缸推力）。

2? ? 液壓系統方案

2.1? 組成及原理

液壓系統由液壓泵站、液壓油缸以及各類功能閥塊、連接管路、線纜等幾部分組成，雷達天線工作如圖1所示。

液壓泵站采用雙聯齒輪泵，大泵用于各驅動油缸供油，小泵用于鎖緊油缸的開鎖，大泵設定18 MPa和8 MPa兩檔壓力，用于適應天線舉升各階段的負載要求。小泵用于鎖緊油缸開鎖供油，小泵設置23 MPa壓力，小泵高壓設置目的是保證油缸可靠解鎖，并在回路中設置了壓力傳感器檢測解鎖狀態。陣面油缸及防生臂油缸動作時的力臂會發生較大的變化，因此，采用電液比例閥控制，提高穩定性，液壓原理如圖2所示。

2.2? 陣面自動架設

2.2.1? 陣面0°～70°動作

陣面0°～70°時為雷達工作狀態，陣面舉升油缸采用具備任意位置鎖緊功能的油缸驅動陣面的展開與撤收，鎖緊油缸內部集成鎖緊套，鎖緊套液壓缸屬于機械式鎖緊，特點是鎖緊可靠、鎖緊力矩大、不受油溫變化和泄漏的影響，鎖緊后能夠長時間保持天線陣面的位置，不受自然環境的影響。舉升油缸結構如圖3所示。

2.2.2? 陣面70°～90°動作

陣面處于90°狀態時屬于雷達維修位置，要求液壓油缸全部伸出到位，通過油缸行程到位滿足陣面90°仰角狀態。陣面70°～90°運動過程中油缸由“壓載”變化為“拉載”，為減少因負載變化引起的晃動，油缸增加電磁節流閥調整流量。當陣面70°～90°運動時電磁節流閥得電，使油缸有桿腔保持一定的背壓，平穩過渡負載變化帶來的沖擊。

2.2.3? 邊塊0°～90°折疊動作

邊塊采用具備伸出到位自鎖功能的油缸驅動邊塊的折疊，通過系統設置的分流集流閥保證左右陣面運動的同步性，達到同步收放的美觀效果。折疊到位后，油缸內部機械鎖緊裝置閉合，保證陣面拼接精度，同時通過液壓插銷鎖緊邊塊與基座位置達到雙重保護功能。油缸鎖緊機構集成在液壓油缸內部，不需要另外器件控制鎖緊器，簡單可靠（見圖4）。

2.2.4? 油缸運動的同步性協調

主陣面結構為箱型結構鋼梁，此結構剛度好，陣面設備載荷分布均勻，但為更好地保證機構運動過程的平穩，系統中設置了分流集流閥，分流集流閥能夠均勻分配流量，可實現雙缸同步功能，分流集流閥在載荷及結構剛度較差情況下控制精度仍可達到5%。

2.2.5? 到位減速功能

機構運動接近終點位置時，需要減速以避免因慣性引起的沖擊。在系統中通過限位開關發出的信號反饋給電液比例閥的比例放大板，通過調整比例換向閥減小油液供給，達到減速效果。減速狀態的大小通過調整伺服系統軟件程序來實現。

2.3? 液壓主要參數計算

2.3.1? 油缸推力計算

根據油缸參數計算油缸推力。

油缸推力：

式中：F—油缸最大推力，kg;P—工作壓力18 MPa;d1—油缸缸徑140 mm。

數值代入公式計算得出：

2.3.2? 油缸拉力計算

根據油缸參數計算油缸拉力。

油缸拉力：

式中：F—油缸最大拉力，kg;P—工作壓力18 MPa;d1—油缸缸徑140 mm;d2—油缸桿徑徑，mm。

數值代入公式計算得出：

根據公式計算各油缸推力及拉力，系統工作壓力為18 MPa時油缸產生推力、拉力均大于系統要求，并且低于系統設定的溢流壓力壓力，滿足使用要求。各油缸推力拉力如表2所示。

2.3.3? 油缸流量計算

系統要求中塊陣面展開時間<5 min，邊塊陣面展開時間<2 min，防生臂收放時間<1.5 min，根據要求及油缸參數計算系統所需最大流量。

流量：

式中：Q—系統所需流量，L/min;L—活塞腔總容積，dm?;t—系統要求時間，min。

根據油缸參數取活塞腔總容積數值代入公式得出各油缸最大流量值，如表3所示。

2.3.4? 油泵電機功率

油泵電機功率：

3? ? 結語

自動架設系統是機動式雷達的重要組成部分，本文針對某型機動式雷達的指標要求，設計了雷達自動架設液壓系統，實現了在規定的時間內將約15 t的天線陣面舉升工作及維修狀態，經現場測試，天線陣面自動架設過程平穩、可靠，各項指標均達到技術指標要求。

[參考文獻]

[1]王勁宣.高機動雷達天線快速舉升系統結構的總體設計[J].現代電子，2001（1）：51-53.

[2]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（1）：22-25.

[3]程登元，趙德昌.地面高機動雷達液壓系統研究[J].電子機械工程，2007（4）：37-40.

[4]賀鵬，陳亞峰.高架機動雷達總體結構設計與關鍵技術分析[J].現代雷達，2014（3）：73-76.

Abstract：In view of the structural characteristics of a mobile radar antenna， such as large array and heavy load， this paper focuses on the main technical indexes， working principle， design scheme and function realization of the automatic erection of hydraulic system and the key indexes of hydraulic system are checked and calculated in this paper.

Key words：mobile radar; hydraulic system; index check