WR系列增雨防雹火箭在人工影響天氣地面作業(yè)中的應(yīng)用

趙麗斌

（黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江哈爾濱151000）

WR系列增雨防雹火箭作業(yè)系統(tǒng)，是一種新型增雨防雹作業(yè)系統(tǒng)。其與氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配合使用，可以大規(guī)模地實(shí)施人工增雨（雪）、防雹等作業(yè)。該作業(yè)系統(tǒng)由載有高效催化劑的火箭和發(fā)射架、發(fā)射控制器三大部分組成。此外，還有發(fā)射控制及信息采集系統(tǒng)，它是對(duì)發(fā)控器功能的提升，是人工影響天氣業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的組成部分。

1 火箭系統(tǒng)組成及工作原理

WR系列增雨防雹火箭主要由動(dòng)力裝置、催化劑播撒裝置、安全著陸系統(tǒng)和穩(wěn)定尾翼等組成。整個(gè)作業(yè)系統(tǒng)在氣象雷達(dá)系統(tǒng)的導(dǎo)引下，將攜帶高成核率AgI催化劑的火箭迅速發(fā)射到作業(yè)云層的關(guān)鍵部位，采用高效燃燒模式播撒人工晶核，形成三維空間催化帶，對(duì)作業(yè)云層進(jìn)行催化，從而影響云的微物理結(jié)構(gòu)，達(dá)到增加降水或減弱、消除冰雹等自然災(zāi)害的目的。

火箭工作過程，如圖1所示：火箭點(diǎn)火升空至一定高度后，依靠延時(shí)機(jī)構(gòu)點(diǎn)燃播撒系統(tǒng)中的催化劑，使其沿火箭飛行軌跡連續(xù)撒播人工晶核，并向四周迅速擴(kuò)散，形成立體催化帶；在催化劑播撒后期，安全著陸系統(tǒng)工作，打開降落傘，使之?dāng)y帶火箭殘骸以較小的降落速度安全著陸。

圖1火箭工作過程示意圖

2 發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

2.1 發(fā)射架和發(fā)射控制器主要技術(shù)參數(shù)

俯仰角范圍：25°～80°（地面）；30°～80°（車載）；

回轉(zhuǎn)角范圍：360°（地面）；360°旋轉(zhuǎn)，±30°限位（車載）；

點(diǎn)火沖能：不小于10A2.ms；

檢測(cè)電流：≤1±0.05mA；

電阻檢測(cè)精度:0.3Ω（23±5℃，0～10Ω）；

點(diǎn)火沖能：不小于 10A2.ms；

檢測(cè)電流：1.00±0.05mA；

點(diǎn)火電壓：85±5V；

電阻檢測(cè)精度：±0.3Ω（23±5℃，0～10Ω）；

發(fā)射通道：4個(gè)；

使用溫度：-15℃～+45℃；

貯存溫濕度：可以在-30℃～+40℃和≤70%RH條件下貯存。

2.2 高效催化

WR系列增雨防雹火箭的催化劑采用中國(guó)氣象科學(xué)院人影所與北京理工大學(xué)聯(lián)合研制的BR-91-Y高效焰劑，具有成核率高、核化速度快等優(yōu)點(diǎn)。其成核率比美國(guó)TB-1焰彈及前蘇聯(lián)“省銀劑”高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

BR-91-Y焰劑能夠迅速產(chǎn)生冰晶。冰核氣溶膠進(jìn)入云室5min后，平均有90%完成核化，產(chǎn)生冰晶，因此是一種快核，而且高溫段的核化速率，比低溫段更快（見表1）。

列出三種焰劑在云室中的平均核化時(shí)間對(duì)比。BR-91-Y焰劑的高成核速率對(duì)積云的催化，尤其是冰雹云的催化特別有利。

表1 三種焰劑的平均核化時(shí)間比較

2.3 發(fā)射前準(zhǔn)備

2.3.1 發(fā)射場(chǎng)地選取

為了保證火箭作業(yè)區(qū)的安全，火箭發(fā)射場(chǎng)地以及火箭飛行區(qū)域和落點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格按照以下原則進(jìn)行選?。?/p>

圖2發(fā)射場(chǎng)地安全區(qū)和禁區(qū)

一是發(fā)射場(chǎng)和落點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離村莊、集市等人口密集地區(qū)；二是發(fā)射場(chǎng)和落點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)、油庫、發(fā)電廠、變電站、倉庫等重要建筑設(shè)施；三是發(fā)射場(chǎng)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)和高射頻區(qū)域；四是發(fā)射地面要求平整堅(jiān)固，無易燃物；五是在火箭飛行所覆蓋的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)避開供電線路、通信線路、飛機(jī)航線等空間障礙物。

2.3.2 安全區(qū)和禁區(qū)

以發(fā)射架中心為基準(zhǔn)，發(fā)射架前方180°內(nèi)、半徑100m的扇形區(qū)和后方120°內(nèi)、半徑50m的扇形區(qū)作為發(fā)射場(chǎng)地的安全區(qū)和禁區(qū)（如圖2），作業(yè)過程中嚴(yán)禁任何人進(jìn)入上述區(qū)域。

發(fā)射控制器應(yīng)在距發(fā)射點(diǎn)25m以外的安全區(qū)實(shí)施操作，宜選在發(fā)射架的側(cè)后方。當(dāng)風(fēng)力較大時(shí)，為避免激起的沙塵或碎石傷人，操作者應(yīng)處于上風(fēng)方向。

為達(dá)到最大作業(yè)效果，增雨防雹火箭作業(yè)，一般要求在氣象雷達(dá)的引導(dǎo)下多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。在氣象雷達(dá)給出目標(biāo)云層的相對(duì)高度和方位角的情況下，由彈道射表可以確定火箭的最佳發(fā)射仰角。發(fā)射仰角≥55°。

環(huán)境風(fēng)對(duì)火箭飛行彈道影響較大，作業(yè)時(shí)必須根據(jù)風(fēng)向進(jìn)行參數(shù)修正。為方便修正，將風(fēng)向量分解為發(fā)射方向（或發(fā)射反方向）和橫側(cè)方向，發(fā)射方向（或反方向）的風(fēng)影響發(fā)射仰角（順風(fēng)使火箭抬頭，逆風(fēng)使火箭低頭）；橫側(cè)方向的風(fēng)影響方位角，使火箭飛行彈道偏離發(fā)射平面，火箭偏向來風(fēng)方向。修正量應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)風(fēng)速與發(fā)射角，由風(fēng)速修正表查得。對(duì)于順風(fēng)，需調(diào)低發(fā)射仰角；對(duì)于逆風(fēng)，應(yīng)調(diào)高發(fā)射仰角；風(fēng)引起的方位偏角表調(diào)整方位角，修正方向與風(fēng)向相同。即風(fēng)往哪邊吹，角度就往哪邊偏。

3 WR增雨防雹火箭作業(yè)系統(tǒng)操作流程（車載式）

3.1 完成發(fā)射場(chǎng)地選擇，完成安全區(qū)確定

1 號(hào)指揮人員點(diǎn)名并收集人員到位情況，報(bào)告人員到位情況，回答口令：2號(hào)到位報(bào)告人員到位情況，回答口令：3號(hào)到位。1號(hào)指揮人員下達(dá)“開始準(zhǔn)備”2號(hào)、3號(hào)炮手執(zhí)行“開始準(zhǔn)備”。 回答口令：2號(hào)準(zhǔn)備完畢，正常。

1 號(hào)執(zhí)行“地面風(fēng)速確定”；執(zhí)行“風(fēng)修計(jì)算”，提供發(fā)射仰角和偏角下達(dá)“2號(hào)火箭準(zhǔn)備X枚”口令下達(dá)“3號(hào)發(fā)射系統(tǒng)準(zhǔn)備，射向：XX；射角：XX”口令。

完成下列操作：1操作者消除自身靜電。

3.2 開箱檢查

核對(duì)產(chǎn)品合格證，產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤卡；

核對(duì)火箭表面標(biāo)識(shí)；

依據(jù)合格證核對(duì)火箭數(shù)量及編號(hào)；

檢查火箭外觀質(zhì)量，箭體完整，表面沒有裂紋和凹坑。

3.3 火箭準(zhǔn)備

小心取出火箭，輕立于平整地面上，拆除射表；

剝離點(diǎn)火觸片短路銅箔帶；用砂紙或其他方法清潔點(diǎn)火觸片；

記錄火箭號(hào)?；卮鹂诹睿?號(hào)準(zhǔn)備完畢，正常；

執(zhí)行“發(fā)射系統(tǒng)準(zhǔn)備”。

完成下列操作：

一是調(diào)整車輛，使車頭大致指向發(fā)射方向；二是松開發(fā)射架兩側(cè)的行軍固定器，將發(fā)射架沿導(dǎo)軌推至發(fā)射位，并用行軍固定器固定；三是連接發(fā)射電纜的五芯插頭與發(fā)射架五芯插座；四是連接發(fā)射控制器與轉(zhuǎn)接電纜；五是連接轉(zhuǎn)接電纜與發(fā)射架發(fā)射電纜；六是確認(rèn)連接可靠、穩(wěn)固，打開發(fā)控器電源開關(guān)，轉(zhuǎn)換發(fā)射控制器通道，每一通道應(yīng)顯示超量程狀態(tài)“1”，關(guān)閉發(fā)控器電源；七是依次短接發(fā)射架各通道點(diǎn)火觸頭，打開發(fā)控器電源，檢測(cè)發(fā)射架各通道電阻R1并記錄，R1＜6Ω；八是關(guān)閉發(fā)射控制器電源；

回答口令：3號(hào)準(zhǔn)備完畢，正常；

下達(dá)“發(fā)射前準(zhǔn)備”；

執(zhí)行“發(fā)射前準(zhǔn)備”；

執(zhí)行“發(fā)射前準(zhǔn)備”。

3.4 上架準(zhǔn)備

下達(dá)“2號(hào)，火箭上架，X通道”；

執(zhí)行“火箭裝填上架”；

置火箭點(diǎn)火觸片于上下位置，將火箭輕輕推入定向器導(dǎo)軌；

調(diào)整擋彈器到擋彈狀態(tài)，（對(duì)于壓簧式需壓下后轉(zhuǎn)動(dòng)至檔片與火箭垂直，確認(rèn)擋片卡在限位槽中后松手；對(duì)于擋片式，只需將其向下扳動(dòng)至與彈體垂直即可）；

上下推動(dòng)火箭，確認(rèn)火箭滑動(dòng)自如；

適當(dāng)調(diào)整火箭與定向器導(dǎo)軌兩側(cè)間隙，力求兩邊對(duì)稱；撤離至安全區(qū)。回答口令：2號(hào)裝填完畢，正常。

3.5 起豎準(zhǔn)備

下達(dá)“3號(hào)，火箭起豎”指令；

射向：XX；射角：XX ；

執(zhí)行“火箭起豎”；

置發(fā)射架于工作狀態(tài)，鎖緊固定器；

松開方位鎖緊器，轉(zhuǎn)動(dòng)托架使其達(dá)到所要求的方位角，鎖緊方位鎖緊器；搖動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，使仰角刻度盤指針達(dá)到要求的仰角值，取下?lián)u把。回答口令：3號(hào)起豎完畢；射向：XX；射角：XX。

3.6 撤離

下達(dá)“場(chǎng)坪人員撤離”指令；

執(zhí)行“場(chǎng)坪人員撤離”。

3.7 3號(hào)執(zhí)行

下達(dá)“3號(hào)，發(fā)控器開機(jī)”執(zhí)行“發(fā)控器開機(jī)”確認(rèn)相關(guān)人員撤離禁區(qū)后，打開控制器電源；

回答口令：3號(hào)執(zhí)行完畢，正常。

3.8 3號(hào)檢測(cè)

下達(dá)“3號(hào)，點(diǎn)火線路檢測(cè)”執(zhí)行“點(diǎn)火線路檢測(cè)”1置檢測(cè)狀態(tài)，檢測(cè)裝填火箭后各通道電阻R2。2檢測(cè)電阻R2[0.7Ω＜（R2-R1）＜1Ω]。回答口令：3 號(hào)檢測(cè)完畢，正常。

3.9 發(fā)射準(zhǔn)備

執(zhí)行“空域申請(qǐng)”通報(bào)發(fā)射時(shí)間：XX下達(dá)“發(fā)射準(zhǔn)備”執(zhí)行“發(fā)射準(zhǔn)備”執(zhí)行“發(fā)射準(zhǔn)備”。

4 2號(hào)準(zhǔn)備

下達(dá)“2號(hào)，觀測(cè)準(zhǔn)備”執(zhí)行“觀測(cè)準(zhǔn)備”（觀測(cè)彈道，攝像）回答口令：2號(hào)準(zhǔn)備完畢，正常。

4.1 3號(hào)升壓

下達(dá)“3號(hào)，檢查點(diǎn)火電壓”執(zhí)行“檢查點(diǎn)火電壓”（升壓）1選擇發(fā)射通道，打開升壓開關(guān)；2確認(rèn)點(diǎn)火電壓正常。回答口令：3號(hào)升壓完畢，正常。

4.2 3號(hào)發(fā)射

下達(dá)“點(diǎn)火”口令：5、4、3、2、1，點(diǎn)火。執(zhí)行“點(diǎn)火”，1 按發(fā)射按鈕，火箭發(fā)射。

2 發(fā)射完畢后，置發(fā)射控制器于初始狀態(tài)，關(guān)閉電源?；卮鹂诹睿?號(hào)發(fā)射完畢。

4.3 作業(yè)完畢

收集各號(hào)工作情況，通報(bào)飛行情況下達(dá)“作業(yè)完畢”，執(zhí)行“作業(yè)完畢”，執(zhí)行“作業(yè)完畢”。

4.4 清場(chǎng)

“各號(hào)清場(chǎng)”。

如有未發(fā)射的火箭，貼回射表，并短路點(diǎn)火觸片；放回包裝箱待運(yùn)。

一是拆卸專用電纜，放回原處；二是清理發(fā)射架，發(fā)射架置運(yùn)輸狀態(tài)；三是收回發(fā)控器并取出電池；四是全面檢查現(xiàn)場(chǎng)，避免遺落工具等物品。