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一種小型近程低空預警雷達總體結構設計
摘要：給出了小型近程低空預警雷達總體結構設計，針對小型近程低空預警雷達的結構技術(shù)特點(diǎn)對總體結構的幾個(gè)主要組成部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。
關(guān)鍵詞：低空預警雷達;轉臺;快鎖連接結構;結構總體
引言
多次局部戰爭表明，探測戰斗中的低空飛行目標顯得越來(lái)越重要。特別是80年代以后出現的飛行器一般具有低空突防能力，如超低空飛機、低空導彈、巡航導彈、武裝直升機等等。各國對近程低空防御裝備具有強烈需求，用于反恐、邊防私運、緝毒及重點(diǎn)區域防衛等方面。另一方面，隨著(zhù)現代化戰爭低空突防兵器的快速發(fā)展和我國低空空域的逐步開(kāi)放，人民防空對低空、超低空預警能力提出了迫切需求。小型近程低空監視雷達就是一款專(zhuān)門(mén)針對低空、超低空目標探測的雷達設備，它能夠有效探測低空、超低空目標，實(shí)現布控區域內的全天時(shí)、全天候低空監視。
一、概述
小型近程低空預警雷達結構主要由天線(xiàn)陣面和轉臺組成，兩者均可拆分。雷達通過(guò)倒伏裝置固定在車(chē)頂行李安裝架上。運輸時(shí)將雷達的天線(xiàn)和轉臺通過(guò)雷達倒伏裝置中手動(dòng)倒伏絲杠倒伏固定在載車(chē)頂的雷達行李安裝架上即可運輸。工作時(shí)再通過(guò)手動(dòng)倒伏絲杠將雷達安裝至載車(chē)頂部即可。
雷達工作狀態(tài)如圖1所示。
二、結構總體設計
2.1 主要技術(shù)性能
2.1.1 環(huán)境使用條件
工作溫度：-40℃～+50℃;
相對濕度：環(huán)境溫度35℃時(shí)，相對濕度95%±3%;
抗風(fēng)：風(fēng)速≤25m/s，正常工作;
風(fēng)速：≤35m/s，不破壞。
2.1.2 機動(dòng)性要求
架設/撤收時(shí)間： ≤10分鐘/2人;
運輸方式：公路、鐵路。
2.1.3 天線(xiàn)轉速
天線(xiàn)轉速：6rpm，3rpm，扇掃;
調平精度：≤0.5°;
轉動(dòng)精度：≤0.5°。
2.1.4 重量
天線(xiàn)單元總重：≤100kg;
轉臺總重：≤50kg;
倒伏裝置總重：≤50kg。
2.2 天饋系統結構設計
本天線(xiàn)單元應用了有源相控陣天線(xiàn)技術(shù)，陣面尺寸約為1650×1150×90mm3，包括天線(xiàn)、收發(fā)組件、功分網(wǎng)絡(luò )、收發(fā)模塊、伺服控制及電源等系統，集成度高;雷達為車(chē)載安裝方式，通過(guò)車(chē)載行李架安裝于車(chē)頂，各器件采取小型化、輕量化設計，滿(mǎn)足了車(chē)載剛強度要求。
進(jìn)行天線(xiàn)單元總體布局時(shí)，天線(xiàn)正面等距排布32根BJ-100標準裂縫波導，線(xiàn)源的一端接匹配負載，另一端通過(guò)饋電波導耦合縫耦合饋電，使用電纜過(guò)渡到背面框架內。天線(xiàn)背面圍繞電源對各系統進(jìn)行集中排布以利走線(xiàn)，如此布局也有利于天線(xiàn)整體的配重平衡。
天線(xiàn)背面系統設計的原則是：T/R組件、功分網(wǎng)絡(luò )、波控計算機、電源、GPS處理盒均要求單獨密封設計，信號處理板、接收機、網(wǎng)絡(luò )交換機放在一個(gè)盒體中，統一考慮散熱和密封。
2.3 轉臺結構設計
轉臺主要由轉盤(pán)、底座、軸承、電機減速機、編碼器及匯流環(huán)等組成。天線(xiàn)轉盤(pán)采用單機驅動(dòng)裝置，變頻調速驅動(dòng)控制系統;整個(gè)轉臺主要采用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造而成。
轉臺與匯流環(huán)進(jìn)行了一體化集成化設計。中心軸及軸承組由轉臺與匯流環(huán)共用，匯流環(huán)的內環(huán)直接安裝在中心軸上，在外殼與中心軸之間安裝電刷、電刷支架等匯流環(huán)的其他部件。相對于傳統的獨立匯流環(huán)設計減少了一個(gè)主軸及一對軸承，結構更加緊湊。此種形式結構緊湊，空間利用率高，同時(shí)有助實(shí)現轉臺的輕量化設計。
轉臺中集成伺服控制系統中使用的驅動(dòng)器、電源、PLC模塊、空氣開(kāi)關(guān)等。
此種結構系統中軸承主要承受較大的軸向、徑向負荷和傾覆力矩等。此轉臺結構減少了中間的傳動(dòng)鏈，不僅能夠滿(mǎn)足性能指標，同時(shí)具有結構緊湊、減少摩擦、能量損耗小、效率高和動(dòng)作靈敏迅速等特點(diǎn)。
2.4 收/發(fā)分系統結構設計
2.4.1 T/R模塊結構設計
該雷達包括8個(gè)四通道T/R，組成32個(gè)收發(fā)通道。8個(gè)四通道T/R排成一排安裝在散熱冷板上，冷板帶有散熱翅片的一側安裝多個(gè)風(fēng)機，8個(gè)四通道T/R、冷板、風(fēng)機組裝成一體后安裝在天線(xiàn)背部。
2.4.2 接收分系統結構設計
接收分系統由功放、接收機、波形產(chǎn)生、頻率合成器、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )、控制模塊、隔離網(wǎng)絡(luò )、散熱冷板等組成。所有模塊均固定在散熱冷板上，散熱冷板安裝模塊的一側朝向天線(xiàn)骨架形成的密封腔體內，散熱冷板既作為接收模塊的安裝板和散熱板，又作為腔體的密封蓋板。模塊的熱量通過(guò)傳導方式導到散熱冷板外部的散熱翅片上，然后通過(guò)自然散熱把熱量導到周?chē)目諝庵小?/p>
2.5 快鎖連接結構設計
天線(xiàn)與轉臺之間連接采用新型錐面壓緊快鎖機構，該快鎖機構具有壓緊、鎖緊功能、還具有自動(dòng)定心功能，不僅減小天線(xiàn)安裝鎖定難度，縮短天線(xiàn)安裝鎖定時(shí)間，同時(shí)提高天線(xiàn)的安裝精度。實(shí)踐證明，該快鎖機構具有操作簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并可廣泛地應用到各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品中。
2.6 穩定性分析
當雷達在生存風(fēng)速下時(shí)校核整車(chē)的穩定性，此時(shí)設備的總迎風(fēng)面積包括天線(xiàn)和車(chē)輛單元之和，最大風(fēng)阻力系數取Cx=1.4，風(fēng)速v=35m/s，受力圖如圖2所示。
車(chē)身所受風(fēng)力為：
天線(xiàn)所受風(fēng)力為：
風(fēng)力所產(chǎn)生的傾覆力矩為：
M風(fēng)=F車(chē)風(fēng)×0.945+F天線(xiàn)風(fēng)×2.42=12989.5Nm
重力相對于單側輪胎的重力矩為：
M=G×0.74=19120×0.74=14149m
因重力矩大于風(fēng)力矩，即
M>M風(fēng)
所以車(chē)輛滿(mǎn)足穩定性要求。
三、結論
該雷達采用一車(chē)結構，載車(chē)選用依維柯面包車(chē)，整體布局協(xié)調合理，全機外觀(guān)噴涂人防白漆，運輸狀態(tài)滿(mǎn)足鐵路、公路、輪船運輸要求，全機設備整體美觀(guān)大方，雷達可以實(shí)現快速架撤，可以作為高機動(dòng)小型雷達結構設計參考。
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