机载气象雷达关键技术浅析

通过分析大量技术文献,结合航空公司使用经验,剖析了现代机载气象雷达的技术难点和应用中的关键技术,包括雨衰减的补偿、湍流和风切变检测、自动地杂波抑制和故障诊断,并在此基础上展望未来机载气象雷达的功能和应用。     

基于统计置信度的湍流检测门限确定方法

机载气象雷达是检测飞行中湍流的重要设备,对于保障飞行的安全具有重大意义。它通过判断回波信号谱宽是否超过门限来检测湍流,关键在于检测门限的设定。将其看成一个统计问题进行解决,提出了利用统计学中置信度来设置门限的方法,根据湍流微粒的概率分布推导了置信度与检测门限的关系,并利用其进行检测门限设置。最后利用仿真的气象雷达回波信号进行了实验,实验结果表明提出的方法能够检测出实验中设置的湍流区域．验证了方法的有效性．     

民用机载气象雷达的故障分析与维护

民用航空机载气象雷达(WXR)是机载导航系统的重要组成部分,是民航客机上的一种重要导航设备,具有探测飞机前方降水、湍流和风切变的功能.气象雷达出现故障极易造成飞机滑回、返航甚至坠毁等事故,因此必须重视其维护.     

机载气象雷达回波信号仿真系统

设计了一个机载气象雷达回波信号仿真系统,可用于高保真雷达回波信号的生成与演示。基于高保真风场建模数据,依照真实机载气象雷达的扫描方式初始化仿真参数,对风场数据进行机载气象雷达回波仿真,得到了可靠的仿真数据,并对可靠性进行验证。该系统采用C#与Matlab联合编程的方法进行实现,可实现的功能包括各种气象目标在不同模式下的雷达回波仿真,雷达回波数据正确性的验证及展示。得到的信号可为机载气象雷达信号处理和数据处理算法的开发提供数据支持。     

国外机载海面监视雷达发展现状与趋势

首先对目前西方国家装备的较先进的机载海面监视雷达进行了介绍,总结了它们的技术特点。现役机载海面监视雷达具有多功能和多工作模式的特点,除增强了对高海况下的小目标检测能力外,还新增了气象探测、SAR/ISAR和HRRP等先进功能。最后指出了机载海面监视雷达未来发展趋势。     

机载气象雷达系统的数字仿真实现方法

<正>本文首先对气象云团及地面杂波等回波物体进行数学建模,通过模拟雷达扫描的整个过程,得到雷达反射因子序列。为了更加真实地表现机载气象雷达的特性,考虑了衰减及灵敏度时间控制STC的补偿方法,使得生成的图像数据为标准雷达图像。同时,采用真实雷达传输的ARINC453/708总线规范进行数据传输,以而完成整个气象雷达系统的全面仿真。机载气象雷达是安装在飞机上,以气象信息为探测目标的航电系统。通常用于观察飞机前方的气象情况和地形地物,     

机载气象雷达发展趋势分析

作为危险气象感知的重要手段,机载气象雷达在航空安全保障中发挥着重要作用。本文通过分析机载气象雷达的发展历程和国内外产品及技术,展望了机载气象雷达的发展趋势,并对其关键技术与难点进行了梳理,分析结果可以促进国内相关技术的研究和发展。     

机载风切变气象雷达地面验证系统技术研究

围绕机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术开展研究,完成了机载风切变气象雷达地面验证系统验证实验。将仿真的风切变雷达回波数据,生成微波信号,播放给气象雷达;研究风切变告警的各种条件和参数,验证产生风切变告警的各项边界条件。在此基础上,进行风切变回波信号仿真研究,设计了气象雷达航电平台,对前面的机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术和方法进行检验和验证。地面系统实验结果表明风切变风场仿真和地面射频仿真验证系统的方法是有效的,为研制机载风切变气象雷达提供技术储备。     

机载气象雷达的使用与维护

现代机载气象雷达的很大改进之一就是雷达天线。早期的气象雷达多使用抛物面天线,而现代机载气象雷达普遍采用平板缝隙式天线。平板缝隙式天线与抛物面天线最重要的性能差别就是其方向性图。通过选择合适的天线面积,平板缝隙式天线可以具备很尖锐的方向性波束,能量高度集中在主波瓣上,旁瓣能量很少。这     

波音737NG飞机WXR-2100气象雷达PWS FAIL故障分析

现代机载气象雷达应用多普勒频移原理实现风切变的探测,本文分析了装载WXR-2100型机载气象雷达的波音737NG飞机PWS FAIL这一常见故障的原因,为快速排故提供了参考.     

几种特种测试技术在流体机械内流场测试中的应用

介绍了现代流动测试技术的特点、发展趋势及本课题组在流体动力设备研发方面的应用研究工作。主要工作有：热线风速仪技术(HWA)用于离心压缩机扩压器流场测试研究、用于湍流边界层的减阻控制研究；粒子图像速度场仪技术(PIV)用于叶轮机械动静相干非定常流场的研究、用于管道内横向射流的研究；激光多普勒测速仪技术(LDV)用于风机叶轮流场的测试研究等。     

不同密度材料颗粒对两相湍流调制的实验

 在颗粒雷诺数较小范围内,针对不同密度材料颗粒对气相湍流的调制规律进行了实验研究。采用相多普勒颗粒分析仪(PDPA)测量了气粒两相圆湍射流中气相速度和湍流度的分布,比较了相同形状、相同粒径和体积分数近似相同时玻璃微珠和聚苯乙烯颗粒分别存在时的两相射流流动的气相速度和湍流度。实验发现:不同密度材料的颗粒对气相平均速度的调制作用差别不明显,但对气相湍流度的调制作用显著不同。在近场区域,密度大的玻璃微珠对气相湍流度的增强作用高于密度小的聚苯乙烯颗粒;在远场区域,气相湍流度被削弱,并且密度大的玻璃微珠的削弱作用强于密度小的聚苯乙烯颗粒。该研究为进一步提出合理的两相湍射流的控制方法提供了理论依据和指导。     

颗粒粒径和气载比改变时湍流调制的变化

采用相多普勒颗粒分析仪(PDPA)测试了两相圆湍射流速度场, 研究了颗粒雷诺数较小情况下, 粒径和气载比变化时颗粒对气固两相圆湍射流的湍流调制作用.实验结果表明:颗粒粒径的减小或气载比的增加均使颗粒对气相湍流度的削弱作用增强.通过无量纲化的分析, 表明颗粒粒径的减小对气相湍流度的削弱程度强于气载比增加时对湍流度的削弱程度.      

轴流压气机小流量状态转子叶尖泄漏涡三维紊流特性

用三维激光多普勒测速系统测量研究了低速大尺寸单级压气机在小流量状态下转子叶尖泄漏涡的三维紊流特性。结果表明,小流量状态下叶尖泄漏涡是引起压气机转子内尖部紊流脉动的主要因素之一,造成的高紊流区沿流向逐渐扩大,并较迅速地向通道中部和低叶高方向移动,紊流强度值随旋涡的增强而增大。在泄漏涡影响区域中,径向紊流强度水平最高,轴向和切向紊流强度水平相近,3个剪切应力中,轴向—径向最大,切向—径向次之,轴向—切向最小。在 80 %弦长附近,泄漏涡发生破裂,导致更强、更大范围的紊流脉动。受角区旋涡发展的影响,后半个通道内叶尖吸力面角区在较大范围内紊流脉动强,剪切应力大。      

离心压气机转子内近端壁区三维紊流流场

用三维激光多普勒测速系统测量研究了一个离心压气机转子近端壁区三维紊流流场。结果表明,整个叶片通道内叶背角区存在角涡及其伴随涡,叶盆角区存在前缘马蹄涡的叶盆分支,它们的发展、演化较大地影响着附近区域的流动,是造成了所在区域流动阻塞和气流脉动的主要因素。前缘马蹄涡叶背分支沿下游逐渐向叶盆方向发展,与端壁附面层和主流的进一步掺混,并在约 1 /2叶片通道处的叶盆角区与前缘马蹄涡的叶盆分支发生交混,在下游造成一定强度的流动阻塞和紊流脉动带。      

基于脉组间频率步进的合成超宽带距离像及速度分析

 对脉组间频率步进信号进行信号处理可直接获得合成超宽带(UWB)距离像及目标速度信息,但由于多普勒色散引入的快速傅里叶变换(FFT)输出失配误差和距离多普勒耦合,导致距离像的失真。介绍消除多普勒色散的影响的方法,分析且补偿距离多普勒耦合对距离像的影响,进一步讨论由测速误差产生的补偿量化误差对距离像的影响,并推导由此导致的距离走动公式。提出的迭代二分逼近法使速度分辨提高 N 倍( N 为脉组个数),从而得到目标真实高分辨距离像。仿真实验结果表明多普勒色散得到消除且 N 的选取更加灵活。     

A review of the hot-wire technique in 2-D compressible flows

In this paper the use of hot-wire anemometers for obtaining turbulence data in two-dimensional compressible flows has been reviewed. Based on the existing experimental results, the methods of extracting different turbulent quantities from the output signal of the hot-wire anemometer in a given flow environment have been described and evaluated. Comparison between the results obtained with the laser Doppler velocimeter (LDV) and the hot-wire anemometer clearly shows that the latter should still be considered as one of the main tools for turbulence research in compressible non-separated turbulent flows not only for its comparable accuracy but also for its much lower cost and ease of operation as compared with the optical methods.     

燃油喷嘴雾化特性试验研究

为了检验某型航空发动机燃油喷嘴改进设计效果,利用相位多普勒粒子分析仪对燃油喷嘴的雾化性能参数进行试验研究。得到雾化液滴的索太尔平均直径的空间分布、轴向平均速度、脉动速度及其湍流度的分布情况。结果表明:轴向平均速度呈凹盆状分布,脉动速度呈双峰状分布;喷雾中心湍流度大,喷雾边缘湍流度小。随着供油压力增大,在相同测试截面上,喷雾的范围和中心区域粒径变大,边缘位置粒径变小。在相同供油压力下,随着与喷嘴距离的增加,喷雾范围增大,喷雾的轴向平均速度和脉动速度减小,轴向速度的湍流度波动幅度减小。     

湍流参数对风扇宽频噪声预测影响

对于现代先进涡扇发动机,占比越来越大的风扇/压气机宽频噪声成为亟需解决的问题。基于三维风扇声源模型,开展了湍流输入参数对宽频噪声预测影响的研究。结果表明:后传声功率级比前传声功率级普遍高5 dB左右;当湍流参数增大时,也会较大幅度改变前传和后传的声功率级,但对频谱形状影响较小;声功率级随湍流积分尺度增大而减小,随背景湍流速度、中心线湍流速度、湍流宽度增大而增大,其中背景湍流速度对宽频噪声影响最大。发现湍流参数通过作用于上洗速度谱来影响宽频噪声预测结果。      

Correspondence - Optimum Radar Signal for Detection in Clutter

It is shown that in order to maximize the detectability of a radar target in clutter whose Doppler is unknown and is uniformly distributed over the Doppler bandwidth a simple CW or narrowband signal is optimal. The optimality criterion is the average deflection coefficient, with the averaging being over target Doppler frequency. Most remarkably the result does not depend on the clutter spectrum but holds for any distribution of clutter energy with frequency.