一種小型近程低空預(yù)警雷達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

趙克俊+鄭傳榮+張瑞玨+王向偉+劉文科

摘 要：給出了小型近程低空預(yù)警雷達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，針對小型近程低空預(yù)警雷達(dá)的結(jié)構(gòu)技術(shù)特點(diǎn)對總體結(jié)構(gòu)的幾個主要組成部分進(jìn)行了簡要的介紹。

關(guān)鍵詞：低空預(yù)警雷達(dá)；結(jié)構(gòu)總體；轉(zhuǎn)臺；快鎖連接結(jié)構(gòu)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.252

0 引言

多次局部戰(zhàn)爭表明，探測戰(zhàn)斗中的低空飛行目標(biāo)顯得越來越重要。特別是80年代以后出現(xiàn)的飛行器一般具有低空突防能力，如超低空飛機(jī)、低空導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、武裝直升機(jī)等等。各國對近程低空防御裝備具有強(qiáng)烈需求，用于反恐、邊防走私、緝毒及重點(diǎn)區(qū)域防衛(wèi)等方面。另一方面，隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭低空突防兵器的快速發(fā)展和我國低空空域的逐步開放，人民防空對低空、超低空預(yù)警能力提出了迫切需求。小型近程低空監(jiān)視雷達(dá)就是一款專門針對低空、超低空目標(biāo)探測的雷達(dá)設(shè)備，它能夠有效探測低空、超低空目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)布控區(qū)域內(nèi)的全天時、全天候低空監(jiān)視。

1 概述

小型近程低空預(yù)警雷達(dá)結(jié)構(gòu)主要由天線陣面和轉(zhuǎn)臺組成，兩者均可拆分。雷達(dá)通過倒伏裝置固定在車頂行李安裝架上。運(yùn)輸時將雷達(dá)的天線和轉(zhuǎn)臺通過雷達(dá)倒伏裝置中手動倒伏絲杠倒伏固定在載車頂?shù)睦走_(dá)行李安裝架上即可運(yùn)輸。工作時再通過手動倒伏絲杠將雷達(dá)安裝至載車頂部即可。

雷達(dá)工作狀態(tài)如圖1所示。

2 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計

2.1 主要技術(shù)性能

2.1.1 環(huán)境使用條件

工作溫度：-40℃～+50℃；

相對濕度：環(huán)境溫度35℃時，相對濕度95%±3%；

抗風(fēng)：風(fēng)速≤25m/s，正常工作；

風(fēng)速：≤35m/s，不破壞。

2.1.2 機(jī)動性要求

架設(shè)/撤收時間： ≤10分鐘/2人；

運(yùn)輸方式：公路、鐵路。

2.1.3 天線轉(zhuǎn)速

天線轉(zhuǎn)速：6rpm，3rpm，扇掃；

調(diào)平精度：≤0.5°；

轉(zhuǎn)動精度：≤0.5°。

2.1.4 重量

天線單元總重：≤100kg；

轉(zhuǎn)臺總重：≤50kg；

倒伏裝置總重：≤50kg。

2.2 天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本天線單元應(yīng)用了有源相控陣天線技術(shù)，陣面尺寸約為1650×1150×90mm3，包括天線、收發(fā)組件、功分網(wǎng)絡(luò)、收發(fā)模塊、伺服控制及電源等系統(tǒng)，集成度高；雷達(dá)為車載安裝方式，通過車載行李架安裝于車頂，各器件采取小型化、輕量化設(shè)計，滿足了車載剛強(qiáng)度要求。

進(jìn)行天線單元總體布局時，天線正面等距排布32根BJ-100標(biāo)準(zhǔn)裂縫波導(dǎo)，線源的一端接匹配負(fù)載，另一端通過饋電波導(dǎo)耦合縫耦合饋電，使用電纜過渡到背面框架內(nèi)。天線背面圍繞電源對各系統(tǒng)進(jìn)行集中排布以利走線，如此布局也有利于天線整體的配重平衡。

天線背面系統(tǒng)設(shè)計的原則是：T/R組件、功分網(wǎng)絡(luò)、波控計算機(jī)、電源、GPS處理盒均要求單獨(dú)密封設(shè)計，信號處理板、接收機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)放在一個盒體中，統(tǒng)一考慮散熱和密封。

2.3 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)臺主要由轉(zhuǎn)盤、底座、軸承、電機(jī)減速機(jī)、編碼器及匯流環(huán)等組成。天線轉(zhuǎn)盤采用單機(jī)驅(qū)動裝置，變頻調(diào)速驅(qū)動控制系統(tǒng)；整個轉(zhuǎn)臺主要采用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造而成。

轉(zhuǎn)臺與匯流環(huán)進(jìn)行了一體化集成化設(shè)計。中心軸及軸承組由轉(zhuǎn)臺與匯流環(huán)共用，匯流環(huán)的內(nèi)環(huán)直接安裝在中心軸上，在外殼與中心軸之間安裝電刷、電刷支架等匯流環(huán)的其他部件。相對于傳統(tǒng)的獨(dú)立匯流環(huán)設(shè)計減少了一個主軸及一對軸承，結(jié)構(gòu)更加緊湊。此種形式結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，同時有助實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的輕量化設(shè)計。

轉(zhuǎn)臺中集成伺服控制系統(tǒng)中使用的驅(qū)動器、電源、PLC模塊、空氣開關(guān)等。

此種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中軸承主要承受較大的軸向、徑向負(fù)荷和傾覆力矩等。此轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)減少了中間的傳動鏈，不僅能夠滿足性能指標(biāo)，同時具有結(jié)構(gòu)緊湊、減少摩擦、能量損耗小、效率高和動作靈敏迅速等特點(diǎn)。

2.4 收/發(fā)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.4.1 T/R模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

該雷達(dá)包括8個四通道T/R，組成32個收發(fā)通道。8個四通道T/R排成一排安裝在散熱冷板上，冷板帶有散熱翅片的一側(cè)安裝多個風(fēng)機(jī)，8個四通道T/R、冷板、風(fēng)機(jī)組裝成一體后安裝在天線背部。

2.4.2 接收分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

接收分系統(tǒng)由功放、接收機(jī)、波形產(chǎn)生、頻率合成器、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、控制模塊、隔離網(wǎng)絡(luò)、散熱冷板等組成。所有模塊均固定在散熱冷板上，散熱冷板安裝模塊的一側(cè)朝向天線骨架形成的密封腔體內(nèi)，散熱冷板既作為接收模塊的安裝板和散熱板，又作為腔體的密封蓋板。模塊的熱量通過傳導(dǎo)方式導(dǎo)到散熱冷板外部的散熱翅片上，然后通過自然散熱把熱量導(dǎo)到周圍的空氣中。

2.5 快鎖連接結(jié)構(gòu)設(shè)計

天線與轉(zhuǎn)臺之間連接采用新型錐面壓緊快鎖機(jī)構(gòu)，該快鎖機(jī)構(gòu)具有壓緊、鎖緊功能、還具有自動定心功能，不僅減小天線安裝鎖定難度，縮短天線安裝鎖定時間，同時提高天線的安裝精度。實(shí)踐證明，該快鎖機(jī)構(gòu)具有操作簡單、使用方便、通用性強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并可廣泛地應(yīng)用到各個相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品中。

2.6 穩(wěn)定性分析

當(dāng)雷達(dá)在生存風(fēng)速下時校核整車的穩(wěn)定性，此時設(shè)備的總迎風(fēng)面積包括天線和車輛單元之和，最大風(fēng)阻力系數(shù)取Cx=1.4，風(fēng)速v=35m/s，受力圖如圖2所示。

車身所受風(fēng)力為：

天線所受風(fēng)力為：

風(fēng)力所產(chǎn)生的傾覆力矩為：

M風(fēng)=F車風(fēng)×0.945+F天線風(fēng)×2.42=12989.5N·m

重力相對于單側(cè)輪胎的重力矩為：

M=G×0.74=19120×0.74=14149·m

因重力矩大于風(fēng)力矩，即

M>M風(fēng)

所以車輛滿足穩(wěn)定性要求。

3 結(jié)論

該雷達(dá)采用一車結(jié)構(gòu)，載車選用依維柯面包車，整體布局協(xié)調(diào)合理，全機(jī)外觀噴涂人防白漆，運(yùn)輸狀態(tài)滿足鐵路、公路、輪船運(yùn)輸要求，全機(jī)設(shè)備整體美觀大方，雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)快速架撤，可以作為高機(jī)動小型雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳鳳高.天線座結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].西北電訊工程學(xué)院出版社，1986.

[2]徐灝等.機(jī)械設(shè)計手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[3]孟國軍等.一種新型雷達(dá)天線折疊機(jī)構(gòu)研究與實(shí)現(xiàn)[J].中國測試，2012.

[4]朱海波等.X波段車載型多普勒天氣雷達(dá)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計綜述[J].電子機(jī)械工程，2003，19（04）.

[5]許兵.輕型戰(zhàn)場偵察雷達(dá)的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005.

[6]周曉偉等.某車載雷達(dá)的總體布局設(shè)計[J].電子機(jī)械工程，2006，22（01）.

作者簡介：趙克?。?965-），研究方向：雷達(dá)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究。endprint