蒋汉生：我国高性能雷达天线罩的开拓者

蒋汉生作为上海之合玻璃钢有限公司总经理、总工程师，从公司成立起就把研制生产高性能雷达天线罩作为主要奋斗目标：决心改变我国雷达天线罩特别是大型地面雷达天线罩长期处于电性能差，外观粗糙等落后状态，设想把美国人眼中的“三流”水平提升到世界“一流”水平。蒋汉生带领全体员工，刻苦攻关，顽强拼搏，用了不到4年的时间，完成了过去40年都未能完成的任务，三种高性能雷达天线罩相继问世。     

“之合玻璃钢”:走高质量创新之路

蒋汉生 上海之合玻璃钢有限公司总经理、总工程师 1993年,负责完成我国首例“971电子对抗天线罩”,并获部级科技进步二等奖 1994年,获联合国“发明创新科技之星奖” 2001年,“CSZH-SA-11.8型高性能雷达天线罩”通过整罩电性能测试 2002年,“CSZH高性能雷达天线罩”被认定为上海高新技术成果转化项目 2003年,“CSZH-L(A)-25型高性能雷达天线罩”研制成功     

天线罩测量和修磨机床软限位系统设计

以天线罩壁各处电厚度一致为目标对硬脆材料复杂形面天线罩进行精密测量和修磨,属于自由曲面的精密加工范畴,其测量和加工要使用专用数控机床。在天线罩测量和加工过程中,为保护机床和天线罩,需加入测量和加工软限位程序。即首先根据天线罩的外轮廓母线方程求出内轮廓母线上对应的点,然后把求出的点作为节点求出内轮廓母线的三次B-样条曲线方程,并把此曲线作为控制线,设计出测量和加工软限位程序。把该程序应用于测量和修磨加工过程,取得了良好效果。     

机载雷达空域稳定算法

为使机载雷达指令克服载机机动而正确控制天线指向,在机载雷达控制回路中加入了空域稳定计算。用载机惯导系统提供的载机姿态数据和雷达数据库提供的雷达安装数据,把基于大地的雷达指令解算为雷达天线控制指令。根据实际工程应用中的情况分析,为提高空域稳定精度,提出了在空域稳定回路中加入补偿措施,即指令前馈、目标前馈、载机前馈和天线罩折射补偿。     

考虑天线罩误差的雷达导引头隔离度影响与UKF在线补偿

针对雷达导引头隔离度对导弹制导控制系统带来的严重影响,建立了包含天线罩误差在内的雷达导引头隔离度模型,对比分析了弹簧力矩、阻尼力矩及天线罩误差引起的隔离度寄生回路稳定性和时域频域性能,并研究了不同干扰输入条件下导弹脱靶量与隔离度幅值的对应关系,重点提出了一种基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的隔离度在线补偿方法,并进行了仿真验证.研究结果表明,导引头隔离度的存在会削弱制导控制系统稳定性、降低制导精度,其中负的天线罩误差斜率影响最为严重;闪烁噪声输入下,负的天线罩误差斜率和弹簧力矩隔离度引起的脱靶量较大,而在目标随机机动输入下,正、负天线罩误差斜率隔离度引起脱靶量较大;所提出的UKF隔离度在线补偿方法分别在速度指向误差和目标常值机动输入下均能够同时估计出弹簧力矩系数、阻尼力矩系数和天线罩误差斜率,并实现了对隔离度的有效抑制,达到了改善制导性能,提高制导精度的目的.      

截球型雷达天线罩风载体型系数的研究

对影响雷达天线罩风载体型系数分布的多种因素进行分析,提出了一种能反映高径比变化影响的四偶极子数学模型.通过对偶极子位置的优化处理,所得结果与迎风上半球面实测数据吻合良好.结合在工程设计中已经广泛采用的三次函数近似表达式,给出了不同高径比下天线罩整体风载体型系数计算公式,这些结果可以直接应用于天线罩的结构设计参数计算,并从理论上给出了原天线罩工程计算中不含高径比风载荷体型系数方程的误差.     

高超音速导弹天线罩设计与制备中的关键问题分析

针对高超音速导弹的关键部件——天线罩的设计与制备中的部分问题进行了评述与分析。介绍了天线罩的基本功能与电气参数;分析了当今常用的材料体系的优劣并指出了高温透波材料的发展方向;指出了天线罩成型工艺的关键性,研究了天线罩电气厚度误差与结构厚度误差及介电常数误差的关系,论述了精加工校正的必要性与可行性;分析了天线罩在高速飞行中的应力情况和结构设计的基本原则;归纳了天线罩烧蚀的影响及烧蚀机理研究中的注意事项;介绍了天线罩整体性能评价的方法。     

从传统雷达到量子雷达

传统雷达已经历了80年发展,其应用范围很广,技术也日益先进,是现代科学技术的重要学科。然而近年来出现了在量子物理学基础上成长的新概念和新技术——量子雷达,它使用少量(甚至单个)光子进行探测,并采用量子纠缠态作为工作状态,代表了一种从波动雷达过渡到粒子雷达的全新理念,为雷达技术的未来提供了全新的局面。本文把量子雷达定义为"向目标发射较少光子并作探测的雷达";经不懈努力,现已做到若使用纠缠态量子雷达也能胜任有损耗和噪声影响的实际环境。因此,说"量子雷达可以探测隐身目标"是可以成立的论断。实际上,这也是量子雷达的必需达到的要求。另外,只有在微波(而非仅仅在光频)实现量子雷达的构想,才能与传统雷达一争高下。但由于微波光子的能量和动质量均远小于可见光频段的光子,微波量子雷达的研制有更大的困难,成功的日子似仍遥远。     

天线罩内廓形数字化测量与数控磨削系统研究

天线罩是由硬脆材料制成的三维复杂曲面薄壁回转体零件．电厚度是天线罩重要的电性能指标,其与几何厚度和材料的介电常数有关．半精加工后天线罩的电厚度误差不能满足设计要求,需要对天线罩内廓形进行精密修磨,通过改变罩壁的几何厚度来补偿电厚度的偏差．其加工属于自由曲面加工．为此研制了天线罩内廓形数字化测量与数控磨削系统．为保证修磨精度,将内廓形的测量与修磨加工集成在一台设备上,在一次装夹下通过两工位方式来实现测量与修磨加工．首先精确测量天线罩的内廓形,建立加工基准;然后通过数据处理,根据内表面廓形实际值和各点要求的去除量进行磨削加工．实验表明该系统可以满足天线罩精加工的各项指标,保证天线罩电厚度达到设计要求．     

热-力-电耦合下天线罩电性能仿真及分析

在实际飞行工况下,热力载荷会改变高速飞行器天线罩原有的电磁特性,从而影响制导性能。提出了一种基于六面体网格划分的热-力-电耦合模型及仿真方法,可准确表征高速飞行工况下天线罩介电温漂和结构变形对电性能的影响。基于天线罩热-力-电共享网格模型,首先通过瞬态热仿真得到天线罩响应温度场,通过静力分析得到天线罩结构变形场。然后,将天线罩介电温漂和结构变形准确传递到其电磁仿真模型中,并采用三维射线跟踪法计算其电性能。最后通过一个典型算例对高速飞行工况下天线罩电性能的变化进行仿真和分析,结果表明电性能变化非常明显,也进一步说明了所提方法的可行性和研究的必要性。     

某型机机身前段安装大尺寸天线罩后的静压孔布局研究

某型机在机身前段安装的大尺寸天线罩改变了机身压力分布,自身还产生了尾涡流。采用CFD和风洞试验方法研究表明天线罩使机身前段压力升高,天线罩前方可找到静压力系数接近0且随迎角和侧滑角变化很小的区域用于布置静压孔。测试发现天线罩尾流区内总压降低可达6%。机身前段的压力系数随着雷诺数增加有降低趋势。     

矢网在大型天线罩传输损耗测量中的应用研究

传输损耗是天线罩的重要性能指标之一。基于两端口网络散射参数理论,推导了收发天线之间的功率方程的散射参数表达式。阐述了利用矢量网络分析仪和标准喇叭测量天线带罩和不带罩情况下的散射传输参数,从而确定天线罩传输损耗的原理和方法,简述了测量的方法程序。给出了某工程应用的X波段7.2m天线罩的插入损耗测量结果,测试结果满足工程设计要求。该方法在大型整体天线罩测量中具有重要的应用价值。     

基于金属氧化物分流条的天线罩雷电防护

为了探究金属氧化物分流条的布局对天线罩雷电防护的影响,本文通过高压试验研究金属氧化物分流条的击穿特性,针对某型天线罩开展雷电防护设计试验,并结合静电场模型仿真分析,研究了金属氧化物分流条不同长度、数量以及天线偏转等因素对天线罩内部电场的影响规律。结果表明：金属氧化物分流条击穿电压与电压变化率成正比;天线周围的电场强度随金属氧化物分流条长度和数量的增加逐渐递减;通过优化分流条布局使天线周围的电场强度由无防护时的1.35 MV·m-1降到起晕阈值0.5 MV·m-1以下,满足雷电防护的要求。该方法解决了因天线感应电场过大而导致天线罩穿孔的问题,对天线罩及其内部天线设备的雷电防护设计具有重要意义。     

天线-罩系统电气性能分析

天线罩在保护雷达天线不受环境影响的同时,又会对天线的电磁辐射产生某些干扰．使天线的电气性能降低．因此,需要对天线-罩系统的电气性能进行精确分析和仿真预测．在天线罩工程中应用较多的是射线跟踪(RT)法和平面波谱-表面积分(PWS-SI)法,通过对比分析发现PWS-SI技术在分析精度和运算速度上具有较突出的优点,同时具有精确处理天线-罩系统近场的灵活性．应用PWS-SI方法对某一类较小的天线-罩系统E-面上的远场和方向图(SP)、瞄准误差(BSE)和瞄准误差率(BSES)进行了数值分析和计算,并将仿真计算结果与实测值进行比较,发现两者具有良好的一致性,证明PWS-SI方法在预测这类天线-罩系统的电气性能上是准确有效的．     

基于最小反射准则的天线罩C-夹层遗传优化

为降低天线罩对雷达的虚警概率、闪烁瓣电平的影响,笔者提出了最小反射准则,并对实际的C-夹层结构的电性能进行遗传优化,该C-夹层有14层结构,其中包括防雨涂层、胶膜、树脂过渡层等.采用页面存储技术建立每一层的材料库,从而实现染色体中连续数值变量和离散非数值变量的混合编码.数值计算表明,最小反射准则的优化效果优于最大透射准则.     

复合材料天线罩水压疲劳寿命分析及验证

根据耐压复合材料疲劳破坏特性和材料力学性能,开展了天线罩强度分析和寿命预测,结合天线罩实际使用环境编制载荷谱,提出并实施有关疲劳寿命安全校核试验验证,结果满足设计使用要求。     

天线罩几何参数测量控制系统研究

为对天线罩这类薄壁复杂回转体进行测量 ,研制了天线罩几何参数测量仪 .介绍了测量仪基于IPC的开放型控制系统的控制原理及系统构成 ,探讨了控制系统的软硬件开发技术 ,并对其中的一些关键技术进行了阐述 .控制系统和测量机联机调试后 ,实现了对天线罩外廓形、壁厚等几何参数准确、快速、经济的自动测量 ,取得了满意的效果 .     

河南省与白俄罗斯合作研究的“新型声效雷达设备”获得成功

正近日,河南省与白俄罗斯合作研究的"基于声效与探地雷达的路面特性研究及设备开发"项目取得阶段性成果——成功研制出了一种新型声效雷达设备。该雷达设备能够有效克服目前声效特征检测和探地雷达检测的不足,使路面内部病害更直观更精确的判断。此项技术的研发成果在国际上尚属空白,研究水平处于国际领先。据白方专家介绍,目前中白项目组正在新乡就雷达波段进行调试,研发一套既     

天线罩内廓曲面测量数据处理与重构研究

天线罩是保护天线在恶劣环境条件下正常工作的一种设施,属硬脆材料大型复杂曲面工件.对天线罩内廓形进行精密修磨,可改善其工作性能.其加工属于自由曲面加工.为实现精密修磨,通过测量数据重构出了天线罩的内廓面.根据测得的天线罩内廓面离散数据,剔除坏点和重叠点后应用最小二乘法对测量型值点进行了光顺;通过数据的疏化处理,实现了测量型值点的双有序,完成了基于双三次B样条曲面的天线罩内廓曲面重构.在此基础上得到加工后内廓曲面,为数控加工中刀具轨迹的规划奠定了基础.该方法能够有效地消除测量产生的随机误差,所重构出的曲面具有精度高、光顺性好等特点.     

ADS-B采用雷达管制间隔标准的分析研究

ADS-B作为支持全球ATM的运行概念,许多国家和地区把它当作下一代监视技术的发展方向。在ADS-B管制服务运行规范中,间隔标准的确立是重点。本文通过对国际有关ADS-B/雷达的间隔标准的分析,针对现在使用的ADS-B和雷达的测量误差,研究ADS-B采用现行雷达安全间隔的可行性。