飞机基本知识系统航空雷达系统

飞机基本知识-系统-航空雷达系统

雷达技术在当今航空界已变得极其重要。特别是在航空领域，雷达被用于空中交通管制和导航。今天，天气雷达改善了航空安全，提高了整个航空运输业的运营效率。
这里深入了解了什么是雷达技术，以及是什么使它对许多应用如此有效。

雷达是什么？

雷达是无线电探测和测距的缩写。它最初是在第二次世界大战期间开发和引进的。
雷达可以是指利用反射的电磁能量检测物体存在的电子设备。电磁能以恒定的速度在空气中传播，速度约为光速300000 km/s。这种恒定的速度允许通过测量发射脉冲的运行时间来确定反射物体与雷达站点之间的距离。

在一定条件下，雷达系统可以测量这些物体的方向、高度、距离、航向和速度。
用于雷达的电磁能量的频率不受夜间，云雾的影响。这使得雷达系统能够确定由于距离、夜晚或天气原因肉眼无法看到的飞机、船只或其他障碍物的位置。
雷达的工作原理与回声定位的原理相同。在自然界中，这种回声定位的一个很好的例子是蝙蝠通过其叫声的反射回声来确定障碍物的位置，从而在几乎没有视觉能力的情况下导航。

同样，在最基本的形式中，雷达系统在基本的形式同样也是辐射的电磁能量撞击反射物体（称为目标）并回波到接收器。

基本雷达系统组成

发射器（transmitter）——发射器产生要发送的无线电波并对其进行调制以形成脉冲序列。

天线（Antenna）——天线从发射器接收雷达脉冲并将其发射到空中。

接收器(Receiver)——接收器放大和解调接收到的射频信号。 接收器在输出端提供视频信号。

双工器(Duplexer)——这是一个将发射器或接收器交替连接到天线的开关。 其目的是保护接收器免受发射器高功率输出的影响。 在输出脉冲的传输过程中，双工器将在脉冲持续时间内与发射器对齐。 发送脉冲后，双工器将天线对准接收器。 当发送下一个脉冲时，双工器将移回发送器。 如果发射功率低，则不需要双工器。

电源(Power Supply) - 电源为所有组件提供电力。

指示器(Indictor)——指示器的主要功能是提供易于理解的可视化显示，显示接收回波的雷达目标的距离和方位。

雷达系统的类型

有两种类型的雷达系统-主雷达系统和二级(辅助)雷达系统。两者都依赖于在撞击在目标的射电能量产生的突发或脉冲。

雷达和所有空中传输系统一样，使用无线电波。频谱很宽，并且在每个频带中具有不同的特性。雷达系统在L波段及以上工作，即1000 MHz以上。

主雷达

主雷达依靠发射机接收到的目标反射或回波。然后测量脉冲从传输到返回所用的时间。发射信号的方向指示目标的方位，而测得的时间差给出了距离，因为无线电波的速度是一个已知常数。
主雷达使用RF（射频）脉冲技术原理来确定目标的距离和方位。发射器发射一束脉冲，脉冲路径上的所有物体都将反射和散射能量。天线（通常是发射天线的一部分）接收到的反射能量被处理并发送到CRT。

主雷达有多种用途，在民用飞机上，主雷达有四种用途：

1. 在空中探测不利天气条件，即天气雷达。
2. 在低功率条件下，测量飞机在地形上的距离，如无线电测高仪。
3. 在低功率下，也可使用调频载波（FMCW），即无线电测高仪，测量飞机在地形上的高度。
4. 多普勒导航。

气象雷达

飞机上的天气雷达系统用于检测目标（云层）是否显示出某种形式的水分。湿度或降雨量较高的区域通常与湍流有关，因此应尽可能避免飞行通过这些区域。这可以通过天气雷达系统实现。
脉冲波束从天线发出，云层将部分波束反射回来。作为EHSI的一部分，这些返回光束在彩色显示器上提供视觉显示。颜色表示云的密度。

无线电高度计

无线电高度表（RA）系统测量飞机到地面的垂直距离。无线电高度显示在显示单元（DU）的飞行舱中。无线电高度由收发单元通过比较发射信号和接收信号来计算。
收发单元发送无线电信号，然后从地面接收反射的射频信号，以确定飞机的高度。

飞行机组和其他飞机系统在低空飞行、进近和着陆期间使用高度数据。通常，该系统的范围为-12至2500英尺。

多普勒导航

多普勒导航是一种独立的飞机导航系统。这种导航方式主要用于旋转翼飞机。它最初也在固定翼飞机上使用了几年，后来被全球定位系统（GPS）导航所取代。

二级（辅助）雷达

二级雷达的工作原理不同，因为它完全忽略任何反射脉冲或回波。一般来说，二级雷达依靠发射信号激活（目标上的）应答器，应答器通过将数据发送回发射机来回复信号。

主雷达系统的工作原理是来自目标的被动回波。二级雷达系统不根据回波原理工作，而是通过在目标物体（即飞机或地面站）接收雷达脉冲来触发目标发射器的脉冲响应。

二级雷达可以比主雷达获得更远目标的信息，工作距离更远，并且可以从触发的返回脉冲中获得有关目标的信息。

对于二级雷达，返回信号有两种使用方式：

• SSR–二次监视雷达
• DME–测距设备

1. 二次监视雷达（SSR）

飞机接收并解码从地面站发送的一系列脉冲。飞机对这些脉冲进行解码，并使用它们触发来自其机载系统的响应，该系统以不同但相邻的频率传输应答脉冲。地面雷达接收应答信号，并以与主雷达类似的方式确定飞机的距离和方向。在这种情况下，地面站被称为二次监视雷达（SSR）。

2.测距设备（DME）

测距设备（DME）系统提供飞机与地面站之间的倾斜距离（视线）测量。
在DME系统中，被称为“询问器”的询问设备安装在飞机上，位于地面的目标被称为“应答器”或“地面信标”。

主雷达与二级（辅助）雷达系统之间的主要区别是：

• 与主雷达不同，辅助雷达需要另一个系统（应答器）的积极配合，协同才能工作。
• 二级雷达信息以一组脉冲的形式交换，而不是通过单个脉冲。
• 二级雷达需要一个发射机和一个接收机，一个在地面，一个在飞机上，除非是飞机对飞机系统。

DME已被国际民航组织标准化，作为短距离和中距离导航的无线电辅助设备。它是第二类雷达，允许多架飞机同时测量其与地面信标的距离。通过测量射频脉冲的传播和延迟来确定距离，射频脉冲由飞机发射机发射，接收后由地面站以不同频率返回。