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摘 要：通过介绍气象雷达的工作原理，来分析737增强型气象雷达系统的常见故障以及产生的原因。
关键词：雷达；天线；收发机；波导管；电磁波
在讨论气象雷达之前，让我们先了解一下雷达的基本工作原理是：雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线；天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播；电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取；天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机，可提取出包含在回波中的信息，并在显示器上表示出目标的距离、方向、速度等。
1.1测量距离
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻至接收到回波时刻的延迟时间，即电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=C*T/2
S：目标距离、T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间、C：光速
1.2确定方向
雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
1.3测定速度
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了多普勒原理。当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度。通常，具有测速能力的雷达，要比一般雷达复杂得多，例如脉冲多普勒雷达。
737增强型气象雷达除了能够探测普通型所能探测的信息之外，还可利用多谱勒雷达回波以及惯导数据、大气数据进行风切变警告（WARNING）及提示（CAUTION）的计算。
当出现以下情况时，系统提供风切变警告（WARNING）：
a.起飞过程中，在飞机磁航向任意一侧0.25海里区域内或飞机前方0.5至3海里区域内探测到风切变；b.在进近过程中，在飞机磁航向任意一侧0.25海里区域内或飞机前方0.5至1.5海里区域内探测到风切变；c.当已经探测到风切变警告时，如果飞机无线电高度低于50英尺且空速超过100节，系统抑制新的风切变警告。
当出现以下情况时，系统提供风切变提示（CAUTION）：
a.在飞机磁航向两侧25度范围以内、飞机前方0.5至3海里不包含风切变警告区域的地方探测到风切变；b.当已经探测到风切变提示时，如果飞机无线电高度低于400英尺且空速超过80节，系统抑制新的风切变提示。
二、接收信号
增强型气象雷达除了接收普通信号外，由于其具备前视风切变功能，它还接收许多其他的信号：
a.地速、高度、空速、航向等惯导数据和大气数据信息用以计算风切变；
b.从起落架手柄组件来的空地逻辑和手柄位置信号以及空地继电器来的空地信号；增强型气象雷达用这些信号来计算空地、起飞、进近逻辑；
c.警告系统来的抑制离散信号，该信号的作用将在下文提及；
d.从无线电高度表来的无线电高度表数据以及从自动油门微电门组件来的油门手柄位置信号；
增强型气象雷达收发机利用这两个信号来实现自动打开或关闭气象雷达的前视风切变功能：
ⅰ.当飞机在地面或起飞时低于2300英尺并且油门推过53度时，雷达自动打开探测风切变功能，此后只要油门大于53度则按压EFIS CP上的WXR按钮将不能关断雷达；当飞机爬升超过2300英尺后，雷达的前视风切变功能将自动关断；
ⅱ.进近时当飞机降低至2300英尺以下时，雷达将自动打开探测风切变功能；飞机着陆后、飞机空速小于60节或飞机重新爬升至2300英尺以上时，雷达的前视风切变功能将自动关断。
三、信息提醒
增强型除了显示气象、地形信息外
a.当探测到风切变警告时，会在PFD（主飞行显示页）及ND（导航页）上显示红色的“WINDSHEAR”信息，并且会有相关的音响警告：起飞时的风切变警告音响为“WINDSHEAR AHEAD，WINDSHEAR AHEAD”；进近时的风切变警告音响为“GO AROUND，WINDSHEAR AHEAD”；
b.当探测到风切变提示时，会在ND（导航页）上显示黄色的“WINDSHEAR”信息及风切变符号（红和黑短线以及磁罗盘射线方向黄色的注意线），风切变提示音响为“MONITOR RADAR DISPLAY”；
c.当气象雷达收发机内部故障或风切变数据源有问题时，ND上会显示黄色的“PWS FAIL”信息。
四、测试方法
增强型需要先打开EFIS控制面板上按压WXR ON/OFF开关再选择WXR控制面板上的TEST方式才能开始自测试。测试图形除了显示普通型的图象外，还会显示“WINDSHEAR”字符、风切变符号及“PWS FAIL”（仅在测试启动后6至9秒内），同时伴有所有提醒音响。
2010年10月，B-2632飞机机组反映飞机的气象雷达回波弱。根据波音公司的维护手册，首先更换气象雷达收发机、无效；接着更换雷达天线、还是无效。一下子排故没有了方向，在仔细的研究了气象雷达系统以及雷达基本工作原理之后，认为气象雷达回波弱的原因，最有可能在电磁波传输过程中发生了损耗（天线到收发机的波导管上），正常情况下波导管内壁是非常光滑的并且进行了镀银的工艺处理，最大程度的减少传输的损耗。在分析了可能的原因之后，检查发现波导管内壁有大量的灰尘，清洁波导管后，故障彻底排除了。
结束语
这个排故的过程，使我了解了全面掌握整个系统的工作原理，对排除故障的准确性上可以有很大的提高，减少走弯路。■
关键词：雷达；天线；收发机；波导管；电磁波
在讨论气象雷达之前，让我们先了解一下雷达的基本工作原理是：雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线；天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播；电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取；天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机，可提取出包含在回波中的信息，并在显示器上表示出目标的距离、方向、速度等。
1.1测量距离
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻至接收到回波时刻的延迟时间，即电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=C*T/2
S：目标距离、T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间、C：光速
1.2确定方向
雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
1.3测定速度
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了多普勒原理。当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度。通常，具有测速能力的雷达，要比一般雷达复杂得多，例如脉冲多普勒雷达。
737增强型气象雷达除了能够探测普通型所能探测的信息之外，还可利用多谱勒雷达回波以及惯导数据、大气数据进行风切变警告（WARNING）及提示（CAUTION）的计算。
当出现以下情况时，系统提供风切变警告（WARNING）：
a.起飞过程中，在飞机磁航向任意一侧0.25海里区域内或飞机前方0.5至3海里区域内探测到风切变；b.在进近过程中，在飞机磁航向任意一侧0.25海里区域内或飞机前方0.5至1.5海里区域内探测到风切变；c.当已经探测到风切变警告时，如果飞机无线电高度低于50英尺且空速超过100节，系统抑制新的风切变警告。
当出现以下情况时，系统提供风切变提示（CAUTION）：
a.在飞机磁航向两侧25度范围以内、飞机前方0.5至3海里不包含风切变警告区域的地方探测到风切变；b.当已经探测到风切变提示时，如果飞机无线电高度低于400英尺且空速超过80节，系统抑制新的风切变提示。
二、接收信号
增强型气象雷达除了接收普通信号外，由于其具备前视风切变功能，它还接收许多其他的信号：
a.地速、高度、空速、航向等惯导数据和大气数据信息用以计算风切变；
b.从起落架手柄组件来的空地逻辑和手柄位置信号以及空地继电器来的空地信号；增强型气象雷达用这些信号来计算空地、起飞、进近逻辑；
c.警告系统来的抑制离散信号，该信号的作用将在下文提及；
d.从无线电高度表来的无线电高度表数据以及从自动油门微电门组件来的油门手柄位置信号；
增强型气象雷达收发机利用这两个信号来实现自动打开或关闭气象雷达的前视风切变功能：
ⅰ.当飞机在地面或起飞时低于2300英尺并且油门推过53度时，雷达自动打开探测风切变功能，此后只要油门大于53度则按压EFIS CP上的WXR按钮将不能关断雷达；当飞机爬升超过2300英尺后，雷达的前视风切变功能将自动关断；
ⅱ.进近时当飞机降低至2300英尺以下时，雷达将自动打开探测风切变功能；飞机着陆后、飞机空速小于60节或飞机重新爬升至2300英尺以上时，雷达的前视风切变功能将自动关断。
三、信息提醒
增强型除了显示气象、地形信息外
a.当探测到风切变警告时，会在PFD（主飞行显示页）及ND（导航页）上显示红色的“WINDSHEAR”信息，并且会有相关的音响警告：起飞时的风切变警告音响为“WINDSHEAR AHEAD，WINDSHEAR AHEAD”；进近时的风切变警告音响为“GO AROUND，WINDSHEAR AHEAD”；
b.当探测到风切变提示时，会在ND（导航页）上显示黄色的“WINDSHEAR”信息及风切变符号（红和黑短线以及磁罗盘射线方向黄色的注意线），风切变提示音响为“MONITOR RADAR DISPLAY”；
c.当气象雷达收发机内部故障或风切变数据源有问题时，ND上会显示黄色的“PWS FAIL”信息。
四、测试方法
增强型需要先打开EFIS控制面板上按压WXR ON/OFF开关再选择WXR控制面板上的TEST方式才能开始自测试。测试图形除了显示普通型的图象外，还会显示“WINDSHEAR”字符、风切变符号及“PWS FAIL”（仅在测试启动后6至9秒内），同时伴有所有提醒音响。
2010年10月，B-2632飞机机组反映飞机的气象雷达回波弱。根据波音公司的维护手册，首先更换气象雷达收发机、无效；接着更换雷达天线、还是无效。一下子排故没有了方向，在仔细的研究了气象雷达系统以及雷达基本工作原理之后，认为气象雷达回波弱的原因，最有可能在电磁波传输过程中发生了损耗（天线到收发机的波导管上），正常情况下波导管内壁是非常光滑的并且进行了镀银的工艺处理，最大程度的减少传输的损耗。在分析了可能的原因之后，检查发现波导管内壁有大量的灰尘，清洁波导管后，故障彻底排除了。
结束语
这个排故的过程，使我了解了全面掌握整个系统的工作原理，对排除故障的准确性上可以有很大的提高，减少走弯路。■