737-NG飞机WXR-2100雷达新的技术特点

kiteland · 发表于 2011-6-18 20:47:34

737-NG飞机WXR-2100雷达新的技术特点

WXR-2100是新型的多波束雷达，与737-300飞机的雷达有显著不同，现节取其中突出的几点进行说明。

MultiScan有全自动工作模式，飞行员只需选择所希望的距离，不需俯仰和增益，可以在所有时间、所有飞机高度显示所有距离内全部的重要天气，不需飞行员进行俯仰或增益设定，同时还不会显示地面杂波（自动位）。

全距离全高度优化天气探测：以变的各种俯仰进行多重扫描后获得的天气信息储存起来，当机组选择一距离时，MultiScan雷达从雷达不同扫描中提取信息，各种扫描所获得的信息就从存储器中提取出来，并把这些信息融合为一个完整的天气图像显示在显示器上。由于运用多俯仰技术获得了远距离和近距离的天气信息，无论飞机高度如何，选择何种距离范围，显示器都会给出完整的天气图像。

要点一：选择显示距离的建议

由于波束在距离飞机80海里的范围内能量相当集中，我们建议对天气的评估只限于离飞机80海里范围内。对于80海里以外区域，由于波束有了较大的发散，因此雷达应主要用于对大局天气的准备及规避。简单示意见下图：

另外：由于波束衰减的原因，两个完全相同的风暴，距离近的比距离远的风暴显示的强度要大。NG飞机雷达使用了STC技术，就可以对衰减进行补偿，从而对远距离目标进行精确的观测和显示。这样，距离飞机80海里以内的目标可以被精确地显示(精确的颜色级)，同时目标的强度不会随着离飞机距离的缩小而增大。灵敏度时间控制(STC)在距飞机80海里内可提供非常精确的天气回波。

综上所述：我们推荐对天气目标的评估应在距离飞机80海里以内完成。对于80海里以外，雷达的主要作用应是战略性的天气分析。

要点二：俯仰的控制（仅人工模式）

我们首先推荐使用自动位方式，在自动位，雷达天线俯仰自动控制。俯仰控制只在人工模式时有效，是保证雷达在人工模式时有效工作的最重要的因素。下面是雷达使用手册对于人工位俯仰控制的操作建议。

低空俯仰设定(10,000英尺以下)：在10.000英尺高度以下时，推荐俯仰设定在+2 °至+7°之间，+5°是一个很好的折衷选择。

爬升俯仰设定：俯仰设定为7°就使得雷达扫描方向沿着飞行航迹，可以防止飞机穿越雷暴，同时还可消除地面杂波。

下降俯仰设定：飞机下降到10.000英尺以下时，如果机组很忙碌，则+5°的俯仰设定是最佳的折衷。但是，这样也有可能飞入在航迹下面生成并处在雷达波束以下的雷暴。所以，另一种10.000英尺以下的备用俯仰设定方法是，先设定为+2 °，然后随着飞机的不断下降逐步提高到+5°，这样可以消除大部分地面杂波，并防止来自航迹下的雷暴威胁。

中空俯仰设定(10,000 – 25,000英尺)：，一般原则是将俯仰设定在使少量的地面回波显示在屏幕外缘上。

高空俯仰设定(25,000英尺以上)：在陆地上空飞行，160海里范围内时，调整俯仰，使最外距离圈处出现一些地面杂波，保持这种状态就能保证天线总是指向雷暴的反射部分。

要点三：增益的控制

CAL增益位置是将雷达灵敏度设定在标准的校正反射率水平上，，颜色等级(黑、绿、黄和红) 能够最精确地反映实际降雨程度及相应的雷暴威胁严重程度，而且是正常操作时推荐的设定位置。校正增益用具体的颜色等级来表征不同的含水量。

注：在实践过程中发现，当采用相同的俯仰和增益时，由于在自动位采用了特殊的探测成像机理，自动位天气显示比在人工位时显示颜色等级低，这是正常现象。

要点四：雷达的初始化过程

当一开始选择了自动模式时，雷达将完成沿着飞机飞行航迹的第一次扫描，这是为了保证飞行正前方的天气能够马上显示给机组。第二次扫描则调低俯仰，这样可能会看到明显的地面杂波。天线第二次扫描时地面杂波抑制算法开始起作用，而且将在第五次扫描开始时(16秒)完全初始化。初始化过程完成后，机组就能看到优化的天气图像，对选定的各种距离范围都有最少的地面杂波。

因此，当雷达处于自动模式时，需要短暂的时间完成初始化，在完成之前可能会看到大片的地面杂波，这并不是故障，而是正常的进程。

针对NG飞机新型WXR-2100雷达新的功能特点，我们收集了机组在使用中常见的几个误区，实际上对于NG飞机新型雷达的认识也是随着不断的学习和与机组的交流逐步深入的，现逐项加以讨论（但并不作为维护和飞行的标准使用）：

问题1：雷达回波弱，或探测不准确，或无法探测到目视存在的天气

解答：由机务部门对雷达的排故和雷达收发机翻修统计可以了解到：此类故障绝大部分不是真正的雷达故障。因此以目视的气象条件来对比雷达探测的气象显示带有相当的不确定性。

另外，从航空气象的角度讲，可见的并产生颠簸的云团并不全部反射雷达波。例如：层云和处于堆积状态的云常常含水量少，不足以反射雷达波。还有形如爆米花或棉球样的小块云反射的雷达能量也很少，这种爆米花状的云是由于暖湿气流达到饱和并上升冷却至露点后形成的，与爆米花状积云相伴的上升及下沉气流能引起轻至中度的颠簸，这些云之间的晴空区域是云消散的下冲气流区，其引起的颠簸会使机上人员感到。由于这类云含水少，不能反射雷达波。如下图：爆米花状的积云

问题2：雷达回波弱，需要调整增益才能显示出目视所得的天气。

解答：NG飞机雷达的增益推荐使用CAL（校准）位，在此位置雷达系统能最有效、准确的判断和显示天气状况，可视条件下对天气的判断往往带有主观因素，因此具有不确定性。

这里需明确指出的是：籍于航空气象本身的复杂性和专业性，对于危害性云团的认定和对雷达显示的正确理解需要更专业的培训。

问题3：雷达显示的天气图像与机组目视所得的天气状况不符。

解答：雷达系统的俯仰角度在飞机出厂前经过了严格的调校，一方面在飞行过程中俯仰角度是不断变化的，另一方面，对于天气状况的位置的目视判断存在相当的不确定行。

另外：自动模式时EFIS上显示的俯仰角度都是上、下波束俯仰的平均值，不再是按某一个角度扫描，而是分成了上下波束分别扫描，各扫描所获得的信息从存储器中提取出来，并把这些信息融合为一个完整的天气图像显示在显示器上。例如，起飞时上、下波束俯仰相差4°，下波束设定为3°，上波束为7°，则显示为5°。随着飞机的爬升，上、下波束之间的角度差越来越小。当飞机的AGL(离地高度)在10,000英尺或更高时，上、下波束的角度差大约为 2°，这是NG飞机雷达新的工作方式，也容易产生俯仰角度不准确的感觉。

注：如果在EFIS上显示的俯仰角与控制旋钮俯仰不一致，则EFIS的俯仰显示是正确的指示。

问题4：飞行过程中雷达显示大片红色或黄色的区域。

解答：首先，如果出现在人工位，则很可能是地面杂波，通常显示在距离弧的外圈，此时可以调整俯仰角度和显示距离去掉地面杂波显示；如果处于自动位（此时飞机随着姿态和高度的不同，雷达会自动调节俯仰角度，最大可能是因为雷达下俯角度较大，由于过滤地面杂波程序不完善，且当EFIS距离圈选择大于80海里的时候，可能在外圈（60或80海里以外）显示大片黄色或红色地面杂波或低空气象。

对待这种情况，通常应采取重置雷达收发机跳开关或关闭、打开雷达的方式重新启动雷达系统，如果恢复正常显示，则可以正常使用，如不能恢复正常，则收发机可能存在故障，为谨慎起见，请通知机务作进一步确认，我们会使其进入监控。

目前NG飞机雷达已经查明的缺陷（并非故障，只是雷达固有的设计不完善之处）有下面这些（由COLLINS服务通告整理而成）。但我们可以采取一些措施予以弥补这些缺陷。

A.巡航状态下显示了低高度的天气状况

由于NG飞机雷达可以自动清除地面杂波，因此雷达可以主动降低俯仰角度集中能量探测风暴的有效反射部分时，而不显示地面杂波，但是由于过滤地面杂波的门限值设置问题，有时也会把低高度的天气状况混合显示，特别是在天线下垂时，会使这种情况恶化。

机组措施：如果机组怀疑雷达显示了低高度的气象情况，可有两种方法来进行处理。

1．在EFIS控制板上复位WXR开关（打到OFF再打回ON位）以使天线位置重新初始化。

2．打到人工位，确认天气的实际情况后，返回自动位继续使用。注意：巡航高度用人工方式时，雷达增益需要调节到MAX(最大)位或接近MAX位，这样才可与AUTO（自动）方式下的增益相当。

B.起飞和落地阶段低高度天气不显示

某些低高度的云团含有很少的湿气，即使是可见的，并可能包含垂直乱流，但是通常不产生或只产生轻微的雷达回波。另外，在低高度，雷达位于自动位时，为避免飞机进入雷暴区，雷达会设置为向上仰起。

机组措施：通过分析可以了解到这是雷达的正常现象，如果确有必要探测低高度天气，可在起飞和进进阶段，增大增益至MAX位,但是这样也会导致不必要和过度的失真。

C. 显示大范围的重湿气天气状况

在AUTO位时，由于多种原因,
可能会出现大范围的绿色或黄色的雷达反射区域。例如：大范围的不同反射能力的湿气(雨、冰雹、湿雪)或过高的增益控制等,

机组措施：自动方式下，调低增益，并与人工模式下的图象进行比较。

D.相距80海里时气象单体在密度上减少或消失，而相距50海里时在密度上又逐渐增加或重新出现。

机组措施：这是由于未优化的地面杂波门限和中低高度的气象单体造成，应利用人工模式确认实际天气情况。

通过以上描述，下面对NG飞机雷达的使用做一个建议性总结：1、雷达的增益推荐使用CAL（校准）位；2、雷达的控制推荐使用自动位方式；3、对天气的评估只限于离飞机80海里范围内；4、雷达显示异常天气时，可转换至人工最大增益模式进行对比，必要时重新开关雷达以使天线位置重新初始化；5、对于雷达在地面出现异常时，建议拔出雷达跳开关，90S后复位。