機(jī)場能見度探測設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計

趙斌

(江蘇無線電廠有限公司,江蘇南京210022)

能見度儀器測量是我國在氣象預(yù)報技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù),可以在野外無人值守連續(xù)工作。能見度的傳統(tǒng)測量方法是靠人工觀測目標(biāo)物(已知距離)獲得具體數(shù)值。與傳統(tǒng)方法相比機(jī)場能見度探測設(shè)備有很好的技術(shù)優(yōu)勢。產(chǎn)品研制組的人員查閱了大量各方面的技術(shù)資料,在充分了解能見度器測量的特殊性基礎(chǔ)上,對國外相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)解剖,同時對我國將來機(jī)場能見度探測設(shè)備的使用環(huán)境進(jìn)行了調(diào)研,對多方要求進(jìn)行了了解,并與技術(shù)人員進(jìn)行了多方面的溝通,從總體上進(jìn)行了方案設(shè)計。

機(jī)場能見度探測設(shè)備主要分為兩大部分:室外設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備。

室內(nèi)設(shè)備主要由計算機(jī)、UPS電源、調(diào)制解調(diào)器等3部分組成。

室外設(shè)備是機(jī)場能見度探測設(shè)備的主要部分,由硬件和結(jié)構(gòu)件2部分組成。室外設(shè)備的硬件有兩個發(fā)射傳感器、兩個檢測傳感器,一個背景亮度傳感器、調(diào)制解調(diào)器板(數(shù)據(jù)發(fā)送)、數(shù)據(jù)采集控制板及電源單元等。室外設(shè)備的結(jié)構(gòu)件主要有塔柱、傳感器(發(fā)射及檢測)支架、背景亮度傳感器支架和控制箱(調(diào)制解調(diào)器板、數(shù)據(jù)采集控制板、電源單元)等。

1 機(jī)場能見度探測設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 塔柱的設(shè)計

a)設(shè)備維護(hù)的方便性

由機(jī)場跑道視程決定了室外設(shè)備的總高度為3 m。也就是說發(fā)射傳感器和檢測傳感器之間空氣潔凈度采樣空間的工作高度。因為設(shè)備裝在機(jī)場跑道兩端,飛機(jī)在跑道任一端起飛時,坐在飛機(jī)駕駛艙中的飛行員觀測水平能見度的高度為3 m左右,取3 m高的能見度值最接近實際能見度值。

因為3 m的高度,使設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)發(fā)生了比較大的困難(發(fā)射傳感器和檢測傳感器上的光學(xué)玻璃容易落灰和掛蜘蛛網(wǎng))。從結(jié)構(gòu)上充分考慮使用維護(hù)與保養(yǎng)的方便性,綜合各方面的考慮,塔柱采用了分段結(jié)構(gòu),分為上、下塔柱兩部分。使用塔柱軸和旋轉(zhuǎn)螺桿相連接,以上、下塔柱連接部位為軸心,通過搖柄轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)螺桿將上塔柱向下傾斜,使頂部的傳感器支架緩慢傾斜到適當(dāng)位置,便于傳感器鏡面的清潔和維護(hù)。減輕了維護(hù)強(qiáng)度,增加了方便性。做到了一個人就可以進(jìn)行設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù),省去了大型維修器械、梯子等維護(hù)工具,從結(jié)構(gòu)上充分考慮了使用維護(hù)的方便性。正常使用時,通過搖柄轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)螺桿將上塔柱調(diào)整為垂直后,轉(zhuǎn)動鎖緊手柄固定住上塔柱即可。

b)塔柱的安全性

機(jī)場能見度探測設(shè)備的塔柱是室外設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)件,對在大風(fēng)下的承受力、防止環(huán)境侵蝕、跑道安全等方面有較高的要求。

通過調(diào)研國外產(chǎn)品的材料、制造工藝,結(jié)合國內(nèi)的實際情況,深入的進(jìn)行了實地調(diào)研。按照研制任務(wù)書中的技術(shù)要求,采用了新型玻璃鋼材料制作塔身,符合技術(shù)要求,在承受力方面和防腐蝕方面優(yōu)于其他材料。

因為機(jī)場能見度探測設(shè)備安裝地點(diǎn)靠近跑道,為保障飛機(jī)安全,在萬一發(fā)生飛機(jī)起飛或降落時沖出跑道與之刮蹭,能最大限度的保護(hù)飛機(jī),減小飛機(jī)損失。機(jī)場能見度探測設(shè)備塔柱必須易于折斷,以保護(hù)飛機(jī)。

塔身玻璃鋼原準(zhǔn)備做成一體的,因為玻璃鋼中間的纖維夾層是經(jīng)緯編織的受到撞擊后不易折斷。為提高塔身在受到撞擊后易于折斷方面的性能,將下塔柱塔身采用了分段制造的方式,設(shè)計了兩個易折斷點(diǎn),三段連成一體。這樣既達(dá)到一定的承受力,又符合抗風(fēng)要求,同時在塔柱遭受到外力刮蹭(飛機(jī)的刮蹭)時,下塔身具有良好的易折性能,有效的起到了保護(hù)飛機(jī)的作用,以降低損失。斷點(diǎn)的各項設(shè)計數(shù)據(jù)是經(jīng)過多次試驗,在獲得了大量試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上確定的,同時得到相關(guān)單位的支持。使塔柱承受力和易折性關(guān)系獲得了良好處理。

2 控制箱的設(shè)計

因為在室外安裝使用,控制箱的防水密封是一個設(shè)計重點(diǎn)。控制箱最初選用不銹鋼板制造,由于防水問題解決的不好,最后采用鑄鋁件,整體成型,防水設(shè)計,箱體裝防水膠條的方法。解決了控制箱的防水密封問題,做到了既比原方案美觀,又有很好的防水性能。在箱蓋的開關(guān)鎖緊上使用手紋螺釘,可快速打開修理維護(hù)。

3 傳感器支架的設(shè)計

3.1 背景亮度傳感器支架

因為背景亮度傳感器要接受天空的亮度,由于太陽光線的直射造成的光線飽和等原因,決定了背景亮度傳感器只有朝北方向。背景亮度傳感器在水平方向時,晚上建筑物和跑道燈燈光會對背景亮度的數(shù)值產(chǎn)生影響,仰角太高,落塵又會太多,需要經(jīng)常清潔傳感器鏡片,增加了維護(hù)工作量。通過各方因素綜合計算,將背景亮度傳感器支架調(diào)為6°仰角,單獨(dú)安裝于塔柱中部,既避免了跑道燈光的干擾,又不至于因仰角太大而落塵太多,同時背景亮度傳感器又不高(畢竟有仰角鏡片和發(fā)射傳感器和檢測傳感器相比易落灰,需經(jīng)常清潔)。6°仰角的調(diào)整,是在背景亮度傳感器支架上安裝一個6°仰角的水平儀,通過轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)支架連桿調(diào)整到位。

3.2 發(fā)射傳感器和檢測傳感器支架

發(fā)射傳感器和檢測傳感器裝于塔柱頂部的傳感器支架上。分別由四根立柱和一個橫梁組成,兩兩相對成36°夾角。每兩根立柱加工成一個部件,兩個部件上的傳感器,一個發(fā)射傳感信號,一個檢測傳感信號,以判斷它們兩個傳感器之間的空氣潔凈度。同時在信號相交處產(chǎn)生折射到另一個檢測傳感器,以保證四個傳感器之中有一個損壞時,設(shè)備能正常工作。

在室外設(shè)備其余結(jié)構(gòu)件的設(shè)計上,根據(jù)部隊野外使用環(huán)境要求。全部采用了鋁合金和不銹鋼做原材料,有效的解決了防腐蝕的問題。使設(shè)備在長期的野外使用中能保持良好的使用性能并達(dá)到裝備年限。

為保證結(jié)構(gòu)件的準(zhǔn)確性、一致性和互換性,使用了各種鋁合金型材加工零部件。

所有緊固件均采用不銹鋼材料制作,增強(qiáng)了設(shè)備的抗腐蝕性,整體結(jié)構(gòu)美觀大方。

4 結(jié)語

在各方的努力下,結(jié)合我國的國情和我廠的技術(shù)能力,在有關(guān)單位的支持協(xié)作下,完成了機(jī)場能見度探測設(shè)備結(jié)構(gòu)件的設(shè)計和制造。按GJB150A軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法,主要進(jìn)行了抗風(fēng)強(qiáng)度、淋雨及鹽霧等環(huán)境試驗?，F(xiàn)在已經(jīng)批量生產(chǎn),獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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