李洪波

摘 ? 要：隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，雷達罩作為雷達系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響到雷達系統(tǒng)的功能，其中雷達罩的透波性是雷達罩一項重要指標。用戶反映：當?shù)剡M入雨季后，某型機在飛行狀態(tài)氣象雷達探測距離縮短，飛行結(jié)束后打開雷達罩檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部出現(xiàn)大量水珠?，F(xiàn)對用戶反映問題進行分析討論，尋求最佳解決方案并對后續(xù)飛機實施改進。

關(guān)鍵詞：雷達罩 ?介電常數(shù) ?透波性 ?防水性 ?改進

中圖分類號：TJ85 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0011-02

1 ?引言

隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，各種雷達大量應(yīng)用于飛機、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域，雷達罩的運用也日趨廣泛。雷達罩是電磁波的窗口，其作用是保護天線，防止環(huán)境對雷達天線工作狀態(tài)的影響和干擾，從而減少驅(qū)動天線運轉(zhuǎn)的功率，提高其工作可靠性，保證雷達天線全天候工作。雷達罩的存在，延長了天線的使用壽命，簡化了天線的結(jié)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。雷達罩作為雷達系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響到雷達系統(tǒng)的功能，其中雷達罩的透波性是雷達罩一項重要指標。在設(shè)計時，首先選用低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗的材料，盡可能減小對雷達天線透波性的影響。

某型機（后面用“該機”代替）在陰雨天氣飛行時氣象雷達探測距離縮短，嚴重影響了飛行安全。在本文里將會對該問題進行詳細分析，并給出最終處理方案及改進措施，為此類問題提供借鑒。首先結(jié)合目前雷達罩發(fā)展情況對該機雷達罩基本性能進行簡單說明。

2 ?雷達罩結(jié)構(gòu)及安裝形式

2.1 雷達罩結(jié)構(gòu)形式

目前雷達罩有三種基本類型：薄壁結(jié)構(gòu)、半波長或其倍數(shù)壁厚結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)。夾層結(jié)構(gòu)分為A、B、C三種。A型夾層壁由三層組成。兩表層由介電常數(shù)較大的耐磨損材料組成;中間夾層由介電常數(shù)較小的材料組成，通常是泡沫材料或蜂窩材料。B型夾層結(jié)構(gòu)和A型相似，但其表層及夾心的介電常數(shù)值正好和A型相反。C型夾層是對稱排列的五層結(jié)構(gòu)，實際上相當于2個A型夾層合在一起。

該機雷達罩結(jié)構(gòu)形式選用A型加層結(jié)構(gòu)并在雷達罩外表面增加了表面防雨蝕涂層

2.2 雷達罩安裝形式

該機雷達罩頂部利用雷達罩接頭與機體連接，在開啟時雷達罩可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)（見圖1）;兩側(cè)利用的四把鎖扣與機體固定連接;在雷達罩端面裝有密封帶，密封帶在構(gòu)造水平線以上要求與機體完全貼合并形成2～3mm的壓縮量，雷達罩根部制有兩個Φ5漏水孔;同時，在該機前端框面安裝有U形防水槽。

3 ?雷達罩表面涂層及使用材料

3.1 雷達罩表面涂層

該機雷達罩外表面噴涂有環(huán)氧聚酰胺清漆和彈性聚氨酯磁漆，總厚度約200μm。涂層具有良好的柔韌性，在玻璃纖維增強塑料表面的剝離強度大于40N/cm，耐油性和耐濕熱性良好，在濕熱箱中經(jīng)21d無明顯變化;耐磨性遠優(yōu)于樹脂型涂層。經(jīng)實際使用，涂層具有優(yōu)異的抗雨蝕效果，在民航客機的雷達罩上經(jīng)4000h飛行，完好無損。

3.2 雷達罩使用材料

（1）內(nèi)、外玻璃鋼表面采用無堿玻璃布、樹脂固化形成。

（2）玻璃蜂窩芯層采用無堿玻璃布、樹脂、玻璃蜂窩固化形成;玻璃蜂窩壁厚為0.1mm、邊長為4.5mm的正六邊形。

4 ?問題分析

據(jù)當?shù)乜涨谌藛T反映：自進入雨季以來，在該機場多架飛機在飛行中均出現(xiàn)氣象雷達探測距離縮短的現(xiàn)象，氣象雷達有效工作距離僅為5海里，5海里外無任何顯示。在歷次飛行結(jié)束后，打開多架飛機雷達罩檢查均發(fā)現(xiàn)大量水珠，對該機雷達罩進行晾曬，或吹干處理后，地面調(diào)試氣象雷達運行正常。

查閱常見物質(zhì)電常數(shù)表可知：水的介電常數(shù)最高，達到81。當雷達罩受潮或罩內(nèi)出現(xiàn)水珠將會直接影響雷達罩透波性下降，導(dǎo)致雷達探測距離縮短，危及飛行安全。

由于雷達罩使用材料決定了雷達罩具有一定的吸水性。在晴天隨著晝夜溫差變化，雷達罩內(nèi)會出現(xiàn)少量冷凝水使雷達罩受潮;在陰雨天氣，雷達罩內(nèi)則表現(xiàn)更為嚴重。雷達罩內(nèi)是不是由空氣中的水汽形成水珠？

可以做這樣的推算：首先，可以通過當?shù)販囟?、相對濕度及氣壓估算出雷達罩內(nèi)空氣中包含水蒸汽的質(zhì)量;其次，參考GB 1462-81《玻璃鋼吸水性試驗方法》對雷達罩采用的各種材料的吸水性進行試驗可得知單位面積吸水質(zhì)量;最后，經(jīng)過對數(shù)據(jù)整理計算可以估算出雷達罩一天內(nèi)可吸收凝結(jié)水的最大質(zhì)量，可進一步做出判斷。

上述問題暫無相關(guān)數(shù)據(jù)證明，故在此不做過多分析。假設(shè)雷達罩內(nèi)水珠是由外界液態(tài)水進入形成。這樣需要解決兩點疑問：一、尋找外界液態(tài)水水源;二、根據(jù)液態(tài)水源，尋找液態(tài)水進入通道？

飛機在飛行、停放過程中，未曾發(fā)現(xiàn)有人為性水源;雨水則成為雷達罩出現(xiàn)水珠最直接的唯一的外界液態(tài)水源。

經(jīng)現(xiàn)場觀察分析發(fā)現(xiàn)，液態(tài)水進入雷達罩的可能通道有三處：

（1）雨水由雷達罩安裝面進入。雷達罩與機體采用非氣密對接，在裝配過程中容易出現(xiàn)縫隙，在雷達罩設(shè)計中考慮到雨水會由此進入的問題，因而在雷達罩安裝時對接面加裝密封條帶，在與機體對接后密封條帶形成一定的壓縮量，增加其防水性;對進入雷達罩的雨水則由加裝在機體上的U形防水槽流向雷達罩底部，經(jīng)底部漏水孔排出。假如雷達罩密封條帶在飛機構(gòu)造水平線以上部分與機體不能完全貼合，或者密封帶因老化而造成壓縮量不足，都將導(dǎo)致有雨水進入。對現(xiàn)場飛機測量發(fā)現(xiàn)，在雷達罩接頭附近密封帶未能完全貼合，局部存在壓縮量不足的現(xiàn)象。

（2）雨水由雷達罩底部漏水孔進入。由于雷達罩要保證飛機理論外形，并要求較小迎風阻力，因而雷達罩外形被設(shè)計成了錐形曲面，漏水孔處在錐體根部。在靜止狀態(tài)，雷達罩內(nèi)積水可由漏水孔順利排除;但在飛行狀態(tài)，迎風氣流的作用下對漏水孔形成一定沖擊，阻礙了積水排出，同時會有少量氣流由漏水孔進入雷達罩，將積水吹起，形成水霧。如果遇到雨水天氣，迎風氣流將會夾雜雨水由漏水孔進入。

（3）雨水由雷達罩表面涂層破壞導(dǎo)致雨水滲入。雷達罩長時間使用，表面涂層可能遭到各種破壞，如：雨水腐蝕、飛蟲撞擊等，出現(xiàn)毛細孔，雨水可由表面損傷部位滲透進入雷達罩。

5 ?處理方案及改進措施

5.1 處理方案

（1）雷達罩安裝面處理方案。

更換密封帶?？紤]到密封帶使用時間較長，可能存在損傷、老化跡象，因而決定更換，并確保密封帶與框平面貼合。

（2）雷達罩漏水孔處理方案。

在漏水孔外部增加外罩。在飛機飛行狀態(tài)改變迎風氣流在雷達罩底部流線，避免來流對漏水孔形成沖擊和雨水的進入;同時，利用來流在外罩內(nèi)部形成的低壓區(qū)，加速內(nèi)部空氣流動，起到快速排除積水的作用。

（3）雷達罩表面涂層處理方案。

對雷達罩玻璃進行修復(fù)，表面重新噴漆。將雷達罩玻璃鋼罩體內(nèi)存留的濕氣徹底排除，利用彈性聚氨酯磁漆將表面存在的各種毛細孔堵塞。

5.2 改進措施

由于雷達罩內(nèi)水氣（或水分）導(dǎo)致介電常數(shù)升高，雷達罩透波性下降，因而改進雷達罩性能主要從兩個方面進行考慮：

（1）抑制雷達罩內(nèi)空氣中水汽的凝結(jié)或加速凝結(jié)水的排出。

（2）阻止液態(tài)水進入雷達罩或?qū)⑦M入的液態(tài)水固定在雷達罩工作區(qū)域以外。

實施改進將從下面幾個途徑進行：

①結(jié)構(gòu)改進：a）在前端框逆航向沿周圈粘貼橡膠板，將以前的橡膠-金屬接觸更改為橡膠-橡膠接觸，有助于提高雷達罩安裝密封性;b）沿密封帶周圈在內(nèi)側(cè)增加吸水材料（見圖2），對進入雷達罩空氣進行干燥、過濾，將空氣中的水分及部分雨水固定在雷達的工作區(qū)域以外，避免對雷達波產(chǎn)生影響。c）在雷達罩漏水孔處加裝外罩。

②系統(tǒng)改進：雷達罩加裝空氣循環(huán)系統(tǒng)。在雷達罩內(nèi)加裝濕度傳感器，對罩內(nèi)濕度進行實時檢測，當濕度達到臨界狀態(tài)（可預(yù)先設(shè)置）時，將數(shù)據(jù)以信號燈的形式傳遞到駕駛艙;當駕駛員看到信號燈亮起后，打開環(huán)控管路控制按鈕，該條管路由空調(diào)系統(tǒng)接入雷達罩內(nèi)，利用環(huán)控空調(diào)系統(tǒng)提供的氣源，對雷達罩內(nèi)進行充氣加速空氣循環(huán)，改善內(nèi)部濕度。

③涂層改進：使用新型表面涂層，減少雷達罩吸潮現(xiàn)象的發(fā)生;對雷達罩內(nèi)表面進行噴涂面層，縮短凝結(jié)水在玻璃布粗糙表面停滯時間。

6 ?結(jié)語

隨著現(xiàn)代飛機發(fā)展，機載雷達系統(tǒng)穩(wěn)定性要求在不斷提高;為確保雷達系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高雷達罩的環(huán)境適應(yīng)能力則勢在必行。

參考文獻

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