杜　勇

(中国电子科技集团公司 第三十八研究所，合肥　230088)

某三坐标目标指示雷达结构总体设计

杜勇

(中国电子科技集团公司 第三十八研究所，合肥230088)

摘要：针对某出口型三坐标目标指示雷达的结构特点以及国外用户的需求，提出了一体化设计的理念；重点解决了适应C-130空运的雷达结构总体设计，天线阵面举升/折叠一体化设计，空运专用设备设计和恶劣环境适应能力设计。通过外场测试验证了雷达系统的可靠性。

关键词：目标指示雷达；C-130；一体化设计

现代高科技战争是信息化战争，而战场的信息主要靠雷达设备来获取，雷达具有全天候快速检测和定位功能，是现代战争中的力量倍增器。其中目标指示雷达具有较高的探测精度，和各类跟踪雷达形成有效的互补，是中近程防空的核心装备。随着反恐形势的严峻和地区冲突的不断，高机动目标指示雷达的需求越来越多，具有广阔的市场前景。

本文研究的某出口型三坐标目标指示雷达主要面向国际市场，是我所前期某雷达的出口型号。它采用先进成熟雷达技术和标准模块，充分借鉴原雷达性能特点，结合国际用户的需求，采用组合化、系列化、标准化的设计方法，设计中兼顾对空目标指示和航空管制功能，融合了航管雷达技术，快速完成产品开发，具有成本低廉、性能可靠的特点和良好的国际竞争力。雷达优化了整体布局，满足国外环境下的运输要求，强化了环境适应能力，提高雷达的可靠性。以下就雷达的总体结构设计、大阵面全自动举升/折叠一体化设计、快速空运机动平台设计以及恶劣环境适应能力设计进行详细的论述。

1雷达结构总体设计

雷达的高机动性能有利于提高雷达的战场生存能力，雷达采用阵面折叠的形式来满足机动架撤及各种运输要求(包括C-130空运)，而各种运输方式又对天线的折叠方式有着许多限制。此外国外特殊的环境对雷达的可靠性、可维修性具有较高的要求。如何同时满足机动性、大尺寸阵面和可靠性的要求是雷达整体结构设计的难点。为了解决这些问题，对以下几点进行了优化设计：适应C-130空运的结构总体设计；大载荷大阵面全自动举升/折叠一体化设计；雷达的机动性和运输兼容性设计；恶劣环境适应能力设计。

首先针对天线阵面设备进行优化设计，重点是发射组件的整体设计。整个天线收发单元由天线阵面、运输载车、平台总成、天线座和旋转组合五大部分组成。每一部分又由相应的设备组成。

1) 天线阵面。天线阵面分成天线上阵面和天线下阵面，作为天线阵面主承力件的天线骨架被分成下骨架、上骨架、背架和折叠机构。背架附着在上骨架的背面且可上下滑动一定的行程。而折叠机构固定于下骨架之上，通过铰接链接于背架上。通过折叠机构实现背架翻转，再通过固定于背架上的油缸的作用推动上骨架的滑动来实现上、下骨架的合拢与分离。整个天线骨架(除斜拉加强筋(或管)外)均用特高强度钢板折弯对焊而成。由于C-130运输机的载重有限(不大于19 t)，充分应用现有的力学分析软件，在保证足够的刚强度的前提下，以最小的重量为优化目标进行优化设计。为了有效地减轻天线骨架重量，除采取合理截面形式外，还从系统布置、元器件等方面进行优化设计。天线收发单元的的工作状态如图1所示。

图1　天线收发单元工作状态

2) 运输载车。运输载车选用泰安TA5310变型军用越野车底盘，其越野性能优异；另外，还在该车型的底盘车上加装发电装置，以供天线架设时用电。发电机的动力取自汽车本身。汽车的自发电系统由汽车动力引出装置、同步电机和调速装置3部分组成。汽车进入阵地结束行驶状态之后，用汽车发动机作原动力带动同步发电机发电，发电功率12 kW，供架设时用电。

3) 平台总成。工作平台由高强度钢板折弯拼焊而成，具有足够的刚强度，能保证天线可靠的工作。工作平台上端面安装有仿生支腿、液压泵站、调平控制箱、举升门架、定北仪机箱、配电及转接箱和综合小舱。平台下端面通过6个旋锁与改装车连接，可在短时间内实现与载车分离(图2)。

4) 天线座。天线座是由底座、转盘、回转轴承、电机以及减速器等组成。其上端面与阵面相联，下端面与举升门架连接。该天线座通过采取单机驱动的形式，转盘与底座均采用钢板焊接的方式。根据风洞实验结果和要求使用的工况，经计算，可选用为功率11 kW驱动电机。

5) 旋转组合。旋转组合由一个中频汇流环和一个3路低功率铰链组成。其中汇流环的低频环和电源环采用差动式结构方式，中频环采用柱式结构方式，其目的是增加隔离度，提高幅相一致性。

图2　平台总成

2天线阵面折叠设计

由于天线阵面的尺寸较大，为满足C-130的空运必须对天线阵面进行折叠。阵面折叠机构的原理与结构形式采用经典的造型机工作台翻转器的杠杆机构。它的特点是简单可靠，利用一个90°的旋转来实现180°的天线翻转。

图3　天线折叠机构示意图

天线上阵面固定于摆杆和连杆上端，而摆杆和连杆下端固定于天线下阵面上。由图3(a)可见，油缸1收缩带动摆杆转动，由于连杆的作用天线上阵面在跟随摆杆转动的同时还围绕着连杆的支点做自转。当油缸1带动摆杆转动90°时，天线上阵面形成了图3(b)的姿态，即天线上阵面转动了180°。这时升降机构开始工作把天线上阵面向下推，使天线上阵面和天线下阵面之间形成足够的预紧力。预紧力使得天线上下阵面4个定位销充分吻合，确保X、Y、Z和X旋转、Y旋转5个自由度的定位精度和定位刚性。另外预紧力使得摆杆和连杆的转动关节预紧并构成稳定结构姿态，这样可以完成Z旋转自由度的限制和定位。图4是天线骨架展开和收拢状态图。

3空运专用设备设计

国外用户普遍要求雷达能够满足公路、铁路和空运要求，而雷达的潜在客户所使用的运输机主要是IL-76、米-26和C-130，表1是这3种运输机的几何数据和载重量。

图4　天线骨架折叠状态图

机型货舱尺寸长/mm宽/mm高/mm货舱大门宽/mm高/mm最大载重量/t货舱距地面高度/mmIL-76200003450340034503400502200C-130121903120274031202770191120米-26125003260317032603500201270

从表1中可知3种运输机中C-130货舱尺寸最小，故只要拆分后的各单元能装入C-130就能顺利装入其他两种运输机。因此将重点介绍雷达如何实现C-130运输机的空运。C-130运输飞机的货舱相关结构示意图如图5所示。

图5　C-130货舱主要尺寸

在各装机单元进舱前，对货物自身进行紧固。雷达空运时，天线收发单元、电子方舱单元和电站方舱单元与载车脱离，其中运输载车依靠自身动力倒入飞机货舱。另外货舱前端还有2个电动卷扬机，每个卷扬最大拉力为15 t，能把货物从地面沿货桥(斜面)拖入舱内。运输载车到位后，由飞机机械师进行紧固。

而对于天线上装、电子方舱和电站方舱，由于质量和尺寸较大，并且C-130货舱和地面有一定的高度差，无法依靠飞机和机场提供的装备进行装机，故应配置装机配套设备。装机配套设备主要有如下两种：

1) 雷达运输专用平台。此平台具有前后角度可调功能(飞机有微小倾角，尾低舱高，大尺寸雷达单元难以平进平出)，平台上有便于移动的滚轮组，且两侧有系固点，如图6所示。

图6　空运升降平台

2) 雷达运输单元的舱内滚轮。雷达运输单元尺寸较大，采用滑撬已经满足不了整体尺寸要求，所以必须采用在货舱内用滚轮移动雷达运输单元的方法，滚轮通过雷达运输单元平台的四个角件连接，行走轮机构的外形尺寸见图7所示。

图7　行走轮机构与尺寸

即使采用分拆的方式，由于运输单元的外轮廓和C-130运输机的运输边界非常的接近，因此在空运过程中，应注意以下事项：

1) 在天线上装装拆行走轮的过程中，千斤顶及垫木的支撑部位要平整，在受力状态下不能倾斜和打滑，如发生倾斜现象应立即卸载，重新调整后再操作。地面不平需垫平稳妥后再进行下一步操作。

2) 在使用千斤顶和垫木举升或落放平台的过程中，要有人统一指挥，步调一致，4个千斤顶升降要同步，高差不能大于20mm左右。升降时平台下面必须有垫木保护，防止意外事故发生。

3) 在天线上装由飞机绞盘牵引沿飞机货桥拖行至升降平台上时，应有4人用操纵杆严格控制行走轮的方向，确保行走轮沿正确的方向前进。另外还需4人手持三角木在行走轮两侧随时准备将三角木垫在行走轮后面保护。拖行停止时应及时将三角木垫在行走轮后面。

4恶劣环境适应能力设计

由于本雷达在野外工作，将面临风沙、雨雪等各种恶劣环境条件，因此必须进行环境适应性设计。针对出口型雷达的潜在工作环境，为了提高雷达的可靠性和可维修性，将从以下几点进行强化设计：室外设备的盖、门、转接板等处均有密封设计，不漏水渗水，防水、防砂；机电设备控制系统均采取抗干扰措施；传动结构件(如丝杆等)采用防护套防沙尘；收发组件、功分网络等重要腔体结构采取气密结构形式；为防止狭缝腐蚀，避免有狭缝的焊接结构；直接接触的金属形成电化偶，其电位差不得超过0.25 V；大型结构件采取喷砂、喷铝等表面防护处理工艺。

5结束语

该三坐标目标指示雷是我所某雷达的延伸型号，是新一代出口型三坐标目标指示雷达。通过对此雷达的研究，主要解决了适应C-130空运的结构总体设计，天线阵面举升/折叠一体化设计，空运专用设备设计和恶劣环境适应能力设计，满足国外用户要求，为同类外贸雷达设计有一定的参考意义。

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(责任编辑周江川)

收稿日期：2015-03-17

作者简介：杜勇(1986—)，男，工程师，主要从事雷达机电传动技术研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.07.008

中图分类号：TN95

文献标识码：A

文章编号：1006-0707(2015)07-0028-04

本文引用格式：杜勇.某三坐标目标指示雷达结构总体设计[J].四川兵工学报，2015(7):28-31.

Citation format:DU Yong.Structure Design of Three-Coordinate Acquisition Radar[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(7):28-31.

Structure Design of Three-Coordinate Acquisition Radar

DU Yong

(The 38thResearch Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Hefei 230088, China)

Abstract:According to the structure characteristic of the export-oriented three-dimensional acquisition radar and the needs of people in foreign countries, the concept of integrated design was proposed. The overall spatial layout design adapting to C-130 air transportation, antenna lifting/fold integration design, air transportation special equipment design and harsh environment adaptation design were mainly discussed. The outfield tests verify the reliability of radar system.

Key words:acquisition radar; C-130; integration design

【装备理论与装备技术】