探討氣象雷達在浮空器保障中的應用

王任

摘要：隨著我國在航空領域的不斷探索，對飛行器的研究不斷成熟，對于浮空器的制造水平也不斷提高，但是浮空器很容易受到氣流的影響，當浮動器出現(xiàn)故障時，氣象雷達是解決故障的主要方式，本文闡述了氣象雷達的基本情況、氣象雷達在浮空器保障中的應用、氣象雷達在浮空器中的其他保障措施，旨在為氣象雷達在浮空器保障中的應用提供參考。

關鍵詞：氣象雷達、浮空器；保障

目前，我國主要是以系留氣球為代表的浮空器，由于利用系留氣球的浮空器具有連續(xù)滯空時間長、成本低、載荷大等特點，所以被廣泛的應用在各個領域中，比如偵查情報、邊境監(jiān)控、大氣探測等方面，在現(xiàn)代軍事領域中，浮空器也是重要的應急裝備。浮空器在工作過程中會受到天氣的影響，會使浮空器的安全性出現(xiàn)問題，保證氣象條件相同是浮空器安全穩(wěn)定的重點，氣象雷達對大氣環(huán)境的探測可以有效的降低問題發(fā)生的幾率，使浮空器更加安全穩(wěn)定。

1.氣象雷達簡述

氣象雷達是雷達領域用于氣象方面的一個分支，氣象雷達的主要的功能是測風、測云、測雨三大方面，這些功能應用的領域越來越廣泛，比如農(nóng)業(yè)、交通、航空航天等領域，氣象雷達的工作原理主要是向大氣中發(fā)射電磁波，通過雨滴、云層、雪花等不同狀態(tài)對電磁波的擴散來判斷氣象情況及特征。

近些年，隨著技術的不斷發(fā)展，將更多的先進技術應用在氣象雷達的研制中，使掃描與傳輸?shù)乃俣燃涌?，掃描速度可以達到原來的6倍，而且可以從不同角度接收回傳的信號，除了對常規(guī)的電磁波分析出云層的形狀、范圍、移動速度等，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還可以同時接收兩種氣象回波，通過回波的不同頻率與散射情況，可以提高對降雨量的探測，而且，技術的進步使車載的氣象雷達減小了盲區(qū)的范圍，有效的提高了空間分辨率。

2.氣象雷達在浮空器保障中的應用

氣象雷達應用的領域越來越廣泛，在浮空器保障中主要應用于兩方面，分別是測風雷達與測雨雷達。由于浮空器的自身的滯空時間長、升空高度高、空域范圍小等特點，對探測天氣變化的要求會特別高，因此對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。

對于浮空器來說，最大的影響因素就是低空風切變和雷暴天氣，低空風切是指在靠近地面高度低的位置風向瞬間發(fā)生變化，這種變化的強度到，會對浮空器造成嚴重的影響，這就需要氣象雷達的準確探測與預警并及時回避。通常出現(xiàn)風切天氣時會伴隨著雷暴或者其他天氣異?，F(xiàn)象，這時氣象雷達需要探測風速的變化以及雷暴的程度等等，要探測出位置、高度、速度、強度的變化，以及需要判斷移動趨勢、冰雹可能出現(xiàn)的幾率、冰雹強度等等。

浮空器的最大特點就是可移動，氣象雷達在提供保障，探測氣象時，需要根據(jù)浮空器的移動路徑進行提前預警，要確保探測結果的靈活性、可靠性，同時對于氣象雷達的制造也要提高經(jīng)濟效益，提高探測質(zhì)量。

2.1測風雷達

測風雷達的探測方式主要有激光雷達、聲雷達、微波風廓線雷達這三種主要探測方式。

激光雷達的主要功能是向大氣發(fā)送激光脈沖信號，經(jīng)過大氣中分子的散射后，再對接收到的信號進行分析，激光雷達的優(yōu)點是可以對三維風場高精度、高時空分辨探測，經(jīng)過分析可以獲得風向、風速等信息，可以對低空風進行有效的測量，但激光雷達的造價成本較高，探測的范圍小，探測深度不夠，性價比相對較低。

微波風廓線雷達是探測風場的主要方式，微波風廓線雷達的工作原理主要是對不同的湍流發(fā)射電磁波，再接收由大氣湍流散射返回的回波，通過對反射回的回波進行分析，可以計算出湍流的強度、運動速度、運動方向等信息，而且，根據(jù)通過計算出湍流的方向與速度，可以推斷出風的方向與速度，因為湍流是隨著風的運動而運動的，微波風廓線雷達主要是流層內(nèi)水平風向、風速，提供實時連續(xù)的空中風資料，主要是針對風切變、急流等二次氣象現(xiàn)象。

微波風廓線雷達的典型代表是WP-3000M型可移動式邊界層風廓線雷達，這款微波風廓線雷達的主要工作原理是采用自動高/低組合工作模式，可以用更快的速度對風場進行分析與計算，通常是對三維風場進行探測，這款微波風廓線雷達最大的探測高度可以達到5km，時間分辨率在2分鐘以內(nèi)，風速的最高探測可以達到60米每秒，水平風向可以360°全面探測，這款雷達的主要特點就是分辨率高、精確度高、可靠性高，能夠提供準確的探測數(shù)據(jù)，為浮空器提供良好的保障。

2.2測雨雷達

測雨雷達應用的主要目的就是對降雨量、降雨面積進行探測，主要的工作原理是電磁波散射后云層、降水、晴空回波的不同進行判斷，通過存在的差異進行判斷，同時，根據(jù)回波信號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、運動速度等信息。

測雨雷達的代表有安徽四創(chuàng)電子股份有限公司研制生產(chǎn)的SCRXD-01型測雨雷達，這款測雨雷達最大范圍可以探測高至24米，直徑300千米的范圍，可以判斷150千米以內(nèi)的位置、強度、速度、范圍等信息，可以對風暴、暴雨、冰雹、中雨、小雨等天氣情況進行自動識別。

浮空器的保障主要是由測風雷達與測雨雷達相互配合，共同完成，但測風雷達與測雨雷達都有一定的范圍限制，所以除了利用測風雷達與測雨雷達相結合的方式對氣象進行探測外，還可以利用互聯(lián)網(wǎng)上的天氣預報的信息進行參考，這樣可以擴大氣象的探測范圍，使氣象探測信息更加準確有效，

3.浮空器中的其他保障措施

浮空器的其他保障措施主要樹立氣象安全的意識，正確認識到氣象安全的重要性，要了解當浮空器出現(xiàn)事故時的嚴重性，對浮空器安全高度重視，同時還需要做好問題出現(xiàn)的應急預案，一旦遇到惡劣天氣，使浮空器出現(xiàn)故障，要如何進行解決，人員的安全如何保證，要將事故的損失降到最低，降低故障影響的范圍，降低社會成本，當出現(xiàn)問題，解決問題后，要對出現(xiàn)的問題進行討論與研究，找出問題出現(xiàn)的原因，避免再次出現(xiàn)類似問題，及時總結經(jīng)驗，降低問題發(fā)生的幾率。

結束語：

隨著科技的不斷進步，各種交通工具、航空器也在不斷發(fā)展，但是對于浮空器來說，惡劣天氣一定是最大的問題，因此要對浮空器進行一定的保障，保障浮空器的方式主要是利用氣象雷達探測，氣象雷達主要從測風、測雨兩方面進行探測，利用最新的科技，提高探測速度與探測范圍，測風雷達主要是探測大氣中的風速、風力等，當出現(xiàn)低空風切變時，可以及時進行判斷，并且做出相應的解決辦法。測雨雷達主要是探測大氣中的降雨量、降雨范圍、降雨速度等等，尤其對于冰雹、暴雨等極端天氣進行預警。除了氣象雷達對浮空器進行保障外，對于探測不到的范圍，可以利用互聯(lián)網(wǎng)的天氣預報，利用多種方法對浮空器進行保障。

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（作者單位：中國電子科技集團公司第三十八研究所）