簡(jiǎn)述浮空器中氣象雷達(dá)的應(yīng)用

摘要：隨著我國(guó)在航空領(lǐng)域的不斷探索，對(duì)于浮空器的制造水平也不斷提高，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，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

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常現(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.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)

[1]高啟學(xué).氣象雷達(dá)在浮空器保障中的應(yīng)用[J].氣象水文海洋儀器，2017.2

[2]吳仁彪.氣象雷達(dá)風(fēng)電場(chǎng)雜波抑制的匹配追蹤算法[J].信號(hào)處理，2018.4

[3]姚馨.機(jī)載氣象雷達(dá)的原理及常見故障分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018.8

作者簡(jiǎn)介：丁仁宇，主要從事浮空器全工藝流程及加工制作方法研究