摘要：机载气象雷达的基本功能是在飞行过程中不断向飞行员提供飞机前方航路上及其两侧的气象条件和其他障碍物的平面显示图像。根据显示的图像，飞行员可以选择一条安全的路线来避开危险的天气区域或其他障碍物。天气雷达还可以提供飞机前方基于地图的表面特征显示，以帮助飞行员识别地标并确定飞机的位置。
关键词：机载气象雷达；故障分析；措施分析
1 机载气象雷达的基本工作原理
1.1 气象雷达方程
查阅相关资料可知气象雷达的方程为：
Pmax=aPtG2θ2Cτr1.6λ2Simin!"1/2
（1）注：式（1）中a（对降雨目标a值为3.36，对冰雹区域a值为1.54）为常数，Pt为雷达发射机的功率，G为天线的增益，θ为雷达的水平宽度或垂直宽度，C为光速，τ为发射脉冲宽度，r为降雨率，λ为波长，Simin为最小可检测功率。上式集中地表明了气象雷达最大作用距离与雷达系统的技术特性及目标性质的关系，对雷达使用和维护人员均具有实际指导意义。
1.2 气象雷达基本工作原理
机载气象雷达主要用于探测航路上的恶劣气象区域。空中的雷雨区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域，就是机载气象雷达所要探测的目标，为气象雷达基本工作原理示意图。雷达发现目标并测定其位置，基于无线电波传播所具有的以下基本规律：
（1）无线电波遇到障碍物发生反射，产生回波；（2）无线电波以光速在空间直线传播（实际上，电波在真空中的传播速度等于光速，在空气中的传播速度略小于光速，但通常视为近似光速）；（3）发射机产生电磁波信号（如正弦波短脉冲），由天线辐射到空气中；（4）发射信号的一部分被目标截获，并向多个方向再辐射；（5）向后辐射并返回雷达的信号由雷达天线收集并发送给接收机；（6）在接收器中，信号被处理以检测目标的存在并确定其位置；（7）通过测量从雷达信号到目标的时间并从目标返回到雷达来获得目标的距离；（8）当接收到的回波信号幅度最大时，可以根据窄波束雷达天线指向的方向获得目标的角位置；（9）如果目标正在移动，回波信号的频率将由于多普勒效应而偏移。频率偏移与目标相对于雷达的速度（径向速度）成比例。
1.3 WXR-700型机载气象雷达原理
机载天气雷达主要用于探测航路上的恶劣天气区域。空中雷暴区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变和其他恶劣天气区是机载气象雷达探测的目标。WXR-700机载气象雷达是罗克韦尔国际公司和科林斯运输和航空电子部开发的一种典型的现代机载彩色气象雷达。三组件WXR-700X单系统的基本组件有：WRT-701X收发器组、WGI-711显示器和天线组（包括WFA-701X平板天线和用于驱动和安装平板天线的天线基座WMA-701X）。机载气象雷达通过收发器组产生9.33千兆赫的射频脉冲，并通过天线传输。当发射的脉冲遇到有湿气的云层或地面目标时，部分能量信号被反射回来形成回波信号。回波信号通过天线接收并传输到雷达收发机。雷达收发机放大信号以形成天气和地形视频输出，这些信号被发送到符号发生器进行处理并显示在EHSI（波音飞机的水平状态指示器）或nd（空中客车飞机的导航显示器）上。当气象雷达探测到风切变时，它会向机组人员发出警告信息。
2 机载气象雷达的常见故障分析
2.1 显示器超出温度范围致使图像的缺失
因为飞机中的显示器一般是利用阴极射线管来实现的，通风散热是阴极线管的特点，雷达图像在显示图像中是充当背景色的角色，对显示器的发热能够造成一定的影响。若是显示器散热程度不够强，在达到温度极限后就要切断气象雷达显示。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在此基础上，对通风在成影响的关键因素就是后方位置的滤纸堵塞。在A320系列飞机中，若是电子舱通风的抽气和排风扇都放在超空位，也能够对阴极射线管的散热产生影响，雷达图像的显示也会自动切断。
2.2 机载气象雷达以及地图按钮灯线路开关的故障
车载天气雷达和地图按钮灯电路开关的故障是由于按下EFIS控制面板中的天气雷达以保持与开关的连接造成的。如果开关打开，天气雷达的正常运行就无法实现，但是天气雷达的运行可以在EHSI显示出来。根据天气雷达各系统的工作情况，可以很好地显示雷达信息。根据天气雷达开灯不亮的现象，可以确认EFIS符号发生器没有问题，这可以指示至少一个收发器没有问题。因为收发器同时向两个EFIS符号发生器发送信号，并且两个符号发生器可以向EHSI发送处理后的信息。EFIS控制面板的开关灯只能确认天气雷达系统是否连接完好。这样，可以判断EFIS控制面板中天气雷达灯打开的具体情况，并在实际应用中通过更换灯泡来进行正常操作。然而，更换灯泡后，上述故障也可能仍然存在。虽然据说开灯只是天气雷达指示的开灯状态，但如果在实际工作中没有效果，也会给飞行人员带来不必要的麻烦，增加维修人员的危险，导致对天气雷达系统的状态缺乏了解。
2.3 雷达显示器中图像的黑屏状况
导致雷达显示器中图像黑屏出现问题的现象是，飞机在飞行期间的转弯角度超过10°，并且雷达显示器中显示的图像将具有短黑屏。飞机返回其原始工作状态后，显示屏也将返回其原始状态。通过收集数据和对地面电源进行反复检查，发现飞机地面状态正常。更换各种部件后，故障仍然存在，这意味着天气雷达系统中的部件完好无损，应该与飞机线路有必要的连接。正常工作状态下，天气雷达显示功能开关应在STBY位置，平面天线将随着垂直陀螺的变化而变化。飞机的前端被视为正方向。如果垂直陀螺仪向下看，天线将处于向上状态。如果垂直陀螺仪向上看，则天线处于向下状态；如果垂直陀螺仪从左向右倾斜，天线将保持静止。
2.4 前方气象情况很糟糕但雷达却没有显示
地面无故障报告，自检正常。收发器被更换了，但没有任何效果。更换雷达天线驱动组件后，故障完全消除。一般认为雷达不显示的原因是收发信机，因为收发信机是雷达系统的核心，信号的产生和接收由收发信机控制，天线驱动组件的主要功能是从收发信机获得波导传输的控制信息，从而天线可以在飞机的左右两侧上下扫描，所以不接收信息的原因可能与驱动组件没有太大关系。然而，故障的根本原因恰恰是天线驱动组件。第一次打开天线罩时，发现里面有很多水。更换驱动组件后，一切正常。天线驱动组件主要由方位驱动部分和仰角驱动部分组成，驱动核心是驱动电机和旋转接头。
3 针对气象雷达的日常维护和使用建议
3.1 检查雷达罩的密封性
对于机载气象雷达的故障不能完全在部件方面找原因，而应首先检查天线是否进水、显示器是否通风不畅以及各控制开关是否在正常位。这样才能尽量避免排故工作走弯路。
3.2 注意检查天线的修正电机是否卡滞
日常维护中用手轻轻的推动天线检查天线动作的灵活度，如发现动作不是太灵活，要及时注油，防止轴承锈蚀、老化造成不良影响。三是每次对气象雷达进行通电之前，都需要将显示器的功能开关放在STBY位，对雷达系统进行预热2分钟。如果不预热或者预热的时间不够，很有可能会造成雷达收发机的使用寿命缩短。机构都可以把天线的波束轴维持在平面上。
4 结束语
综上所述，气象雷达结构与功能具有很强的实用性，受到了广大用户的欢迎。随着科技的高速发展，气象雷达也有了较大的发展，不过就原理而言，还是基本上一致的，通过对气象雷达的原理的探究，以期达到触类旁通的效果。同时也希望通过气象雷达故障的分析对今后气象雷达的日常排故工作有所借鉴。
参考文献：
[1]齐荣林.机载气象雷达的原理及常见故障分析[J].科技视界，2016（17）：109-110.
论文作者:候卫兵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：气象论文; 天线论文; 天气论文; 信号论文; 飞机论文; 目标论文; 回波论文; 《基层建设》2019年第25期论文;