由于全球变暖问题的持续加重,全球范围内暴雨、暴雪、冰雹等强降水天气频发,给民航飞机安全稳定的运行造成了严重影响。机载气象雷达技术的应用极大提升了飞机对飞行航路危险气象探测能力,但目前民航仍安装发射单极化电磁波的雷达,无法充分应对航行中遇到的危险气象状况,为机组提供精准的危险区域气象目标信息。双极化理论的提出弥补了单极化雷达对危险降水粒子检测能力弱的劣势,增强了飞机对前方气象态势感知能力,是未来机载气象雷达的研究方向。但机载双极化气象雷达技术仍在研究阶段,实测数据获取困难,仿真数据因其获取便利可以有效辅助气象目标检测与分类算法研究,促进机载双极化雷达技术的发展。论文提出一种基于天气预报模式（Weather Research and Forecasting,WRF）的机载极化气象雷达降水粒子回波仿真的方法。首先,论文以机载极化气象雷达回波仿真方案为基础,给出了仿真原理框图,并将具体内容分为三部分:基于WRF的气象目标建模、基于T矩阵法的散射矩阵计算和机载极化气象雷达降水粒子回波仿真。其次,基于WRF的气象目标建模部分包含WRF模式的介绍与真实场景的实例仿真。该部分引入了WRF,对WRF模式动力学框架、边界层方案、对流方案和初始驱动场数据等方面进行具体说明,并考虑真实地形、对流等因素对一次真实降水事件建模仿真,确定恰当的嵌套层数、微物理方案等参数,通过数值积分获得雨滴、雪晶、冰雹、霰、冰晶和云滴降水粒子的气象数据。通过对仿真结果如粒子混合比、粒子数浓度数据三维可视化处理,并将仿真结果与地基雷达实测数据进行对比分析。结果表明,基于WRF的气象目标建模能高保真实现真实场景降水粒子气象数据仿真。再次,基于T矩阵法的散射矩阵计算部分主要分析单个粒子和群粒子的散射特性,即降水粒子散射矩阵的计算。该部分首先在对不同类型的降水粒子物理特性归纳总结的基础上,引入了T矩阵法分析降水目标的极化散射特性,构造散射参考坐标系,其次通过分析入射场、散射场展开系数之间关系,根据电磁散射理论,建立降水粒子散射模型,求解单个粒子散射矩阵,最后结合WRF仿真气象数据,考虑空间群粒子微物理特性求解不同降水粒子反射率因子。最后,机载极化气象雷达降水粒子回波仿真考虑机载气象雷达工作过程,对三维气象场景建模实现雷达回波仿真。该部分结合WRF仿真的降水粒子气象数据和基于T矩阵法计算的极化参数,再采用雷达气象方程实现机载双极化气象雷达降水粒子的回波信号仿真。仿真结果与实测数据的对比验证说明了所提方法的可靠性。