WR增雨防雹火箭作业培训

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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
采用火箭作为播撒工具始于上世纪 50 年代，前南 斯拉夫和前苏联分别于 1953-1958 年和 1958-1959 年 使用了最初型号的防雹火箭进行防雹试验，以后逐步扩 大规模。到 80 年代，在这些国家防雹火箭已发展成为 主要的作业工具。与此同时，对雹云中成雹机理、观测 方法、催化剂防雹原理及效果评估的研究，防雹火箭的 设计和生产都有了长足进步，并逐步形成了火箭—雷达 作业体系。
• 降落伞式火箭
降落伞式火箭的典型是WR系列增雨防雹火箭， 目前设计定型的 WR 系列火箭有 WR-98 、 WR-1D 、 WR-1A三个型号。
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WR-98 WR-98增雨防雹火箭作业系统是目前国内应用最广泛、技术最成 熟的火箭作业系统。经过10余年的应用和持续改进，产品质量不断 提高，获得广大用户的肯定，目前已在我国28个省、市、自治区推 广使用，取得了巨大的社会效益和经济效益。火箭参数见下表。
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• 随着作业技术水平的提高，高炮射程低、作业效率差的 缺点已越来越成为提高作业效率的障碍。 • 80年代后防雹火箭的研究再兴高潮，并相继有古田、 JBR等火箭出现，但这些火箭依然存在技术水平低、催 化剂效果差、射程低的缺点，相继销声匿迹。 • 90年代起，BR-91-Y高效催化剂和WR-1B火箭的问世将 我国增雨防雹火箭的水平推上一个崭新的高度，成为真 正安全可靠、射程高、催化效率高的火箭。WR-1B火箭 的成功，也带动了其它火箭厂向高水准火箭靠拢的积极 性，相继有BL-1火箭、RY-6300火箭等型号问世。
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WR-98、1A火箭结构图
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WR-1D火箭结构图
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WR-98、WR-1D增雨防雹火箭实物照片
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发射架组成及功能
• 发射架采用模块化设计，地面、车载、牵引以及
98、1D、98/1D组合定向器等多种形式，根据用
户要求可自由组合。
• 发射架由定向器、托架、升降机构、回转机构和
底座等组成。
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• 射高系列化。由于不同地区云层高度不同，对火箭的射 高要求不一。高海拔地区要求射高在5～6km，而低海拔 地区射高要求在8～10km，而且同一次作业的不同阶段 对射高的要求也不同。因此射高系列化将是增雨防雹火 箭发展的必然趋势。 • 品种多样化。对于不同的作业目的、不同的作业情况， 对火箭的个性化要求在逐步增多。如对雹云的催化，希 望能加入爆炸效应，而对层状云的催化，希望火箭的弹 道平直，这些要求都促进了火箭设计的多样化。
人工影响天气的科学活动始于 1946 年美国 人谢弗（ V.J.Schaefer ）和温乃古特 （ B.Vonnegut ）的伟大发现，谢弗尔发现作为 制冷剂的干冰可促使过冷水滴降至﹣39 ℃而自 发冻结，随即成功地进行了飞机在冷云中播撒干 冰的试验。几乎与此同时温乃古特发现， AgI 是最好的成核剂，而且他在研究 AgI 烟粒发生 方法方面起了先导作用，使 AgI 成功地应用于 人工影响天气。
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归纳目前国内外增雨防雹火箭的特点，可以进 行不同的分类。 按播撒方式分有： • 爆炸式 • 燃烧播撒式 • 焰弹式
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按安全方式分：
• 爆炸自毁式 • 降落伞式 • 燃烧壳体式
按火箭结构分：
• 单级火箭 • 两级火箭
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型 号 口径 mm 全 长 mm 重 量 kg 射 高 催 化 剂 质 AgI 含 燃烧时间 AgI-10℃ 成 核 率 /g km(85゜) 量g 量 g s
WR-1D
57
1070
4.3
6.0
220
11
30
1.8×1015
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• 爆炸自毁式火箭 爆炸自毁式火箭的典型是BL-1型火箭，其安全处理方 式采用三炸自毁。BL-1型火箭由播撒系统、自毁装置、 发动机及整体尾翼组成，其工作过程为：火箭弹点火升 空后，延期点火机构点燃催化剂，沿火箭飞行弹道连续 播撒人工晶核，播撒结束后，自毁装置工作，火箭在弹 道拐点附近空中实行三炸自毁。
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• 抛射焰弹将是未来的主要播撒方式。实验风洞研 究得出，当火箭飞行速度大于100m/s时，活性晶 核生成率将大大下降，前苏联“晶体”火箭成功 地解决了这个问题，它采用抛出焰弹的方式播撒， 焰弹在下落过程中以自由落体速度下降，其速度 小于50m/s，成核率达到或接近实验室静态试验 的水平。因此焰弹式播撒是发挥催化剂性能的最 好方式。
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WR火箭作业系统的组成及功能
WR型增雨防雹火箭作业系统是由火箭、发射
架、发射控制器组成，与天气雷达和天气监控系
统相配合，可向目标云层播撒催化剂，影响云物
理结构变化，达到增雨防雹的目的．国内已广泛
使用有WR-98及WR-1D型增雨防雹火箭弹。
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火箭弹的组成及功能
• 动力装置：提供火箭飞行的动力，将播散装置推动到云 层中。 • 播撒装置：云层中燃烧播撒催化剂，达到影响天气的目 的。 • 安全着陆系统：回收火箭残骸，确保对地面的人和物无 损伤。 • 稳定尾翼：保证火箭稳定飞行。
• 1 活动机件，每年应分解擦拭、涂油1～２次， 定向器不许分解； • 2 不使用时，防止曝晒、雨淋，以防锈蚀或电路 损坏； • 3 点火线路插接部分及电缆焊接处，应常检查， 防止损坏。
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WR系列火箭的工作原理、安全注意事项及操作
• WR型增雨防雹火箭工作原理 火箭点火升空，经过一个设定的延迟时间，催化剂 点燃，火箭携带的含AgI高成核率催化剂采用燃烧播撒 方式对云层释放含晶粒烟雾，并向周边迅速扩散。 在整个播撒过程中，催化剂在云层中形成三维空间 催化带，影响云微物理结构变化，达到增加降水或减弱 （消除）冰雹灾害的目的。 催化剂播撒结束时，在设定的开伞时间，开伞机构 工作，降落伞被拉出张开，并携带火箭残骸以安全的速 度着陆。如图1
型 号
口径 mm
全 长 mm 1450
重 量 kg 8.2
射 高 催 化 剂 AgI含量 km(85゜) 质量g g 8.5 725 36
燃烧时间 s ≥35
AgI-10℃成核率 /g 1.8×1015
WR-98 82
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WR-1D WR-1D增雨防雹火箭作业系统是针对西部高原地区开发研制的低射高 火箭作业工具，由于采用了制式发动机技术，成本大幅降低。与WR98不同之处：①火箭采用赋旋式弹翼，极大地提高了火箭的射击精度； ②播撒系统位于火箭头部，安全着陆系统位于火箭中部；③火箭采用 管式发射，火箭初速提高，提高了火箭飞行稳定性。WR-1D是一款价 廉物美的作业工具。性能参数见表 。
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发射架各部件功能
• 定向器：定向支撑和赋予火箭出膛射向及速度， 稳定火箭出膛。 • 托架：支撑定向器。 • 升降机构：调整火箭发射俯仰角。 • 回转机构：调整火箭发射方位角。 • 底座：固定或起连接作用。
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发射架系列图
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发射架系列图
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WR-98型火箭船载发射系统
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发射架的保养维护
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1973 年世界气象组织塔什干会议奠定了举行国际人工 影响天气问题会议的基础，从那时起每 5 年定期举行这样 的会议，第 5 次会议于 1989 年 5 月在北京举行。鉴于 当前世界各地淡水资源紧张的情况，开发和利用大气水资 源已经提上议事日程， 1990 年 “第二次世界气候大会” 在其科技声明中也把云和水循环列为应加强研究领域的首 位，排在 CO2 等温室气体之前。近 10 年来随着探测技术， 催化剂播撒技术,试验和评估技术的提高，人工影响天气活 动在缺水国家掀起一个新的高潮。
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• 暖云的催化将提上议事日程。目前火箭的作业云 体主要是冷云，但是在我国南方地区，缺水正成 为制约经济发展的瓶颈，对暖云的催化也日益受 到重视。目前对暖云的催化主要是采用飞机播撒 吸湿性巨核，还没有火箭作业工具。随着暖云催 化剂技术以及催化理论研究的进展，用火箭催化 暖云是必然的趋势。
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根据世界气象组织（ WMO ）的统计，到目 前为止，全世界共有约50多个国家进行增雨、防 雹或消雾作业，广泛采用的催化剂是 AgI ，作 业方法有三种：
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• 火箭或高炮作业方法 火箭或高炮能够迅速有效地将足够数量的人 工晶核送入云中指定部位，可全天侯作业，不受 气象条件限制，主要用于前苏联的乌克兰、摩尔 达维亚、乌兹别克斯坦等共和国以及保加利亚、 克罗地亚、中国、巴西等国。由于作业技术水平 的差异，导致播撒催化剂的部位、时机、数量不 同，作业效果会产生巨大的差异，损失减少率从 20% 到 90% 。
WR系列增雨防雹火箭培训 主讲：袁 敏
中国航天第四研究院陕西中天火箭技术有限责任公司
二○一三年
主
要
内
容
• 国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
• WR系列火箭作业系统组成及功能
• WR系列火箭的工作原理 • 发射控制器的功能、操作及维护 • 外场作业程序 • 系统常见故障及排除
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改变天气、呼风唤雨一直是人类的梦想，在 中国古代的神话故事中就出现了可以随意改变天 气的神灵，然而基于科学原理的人工影响天气的 ห้องสมุดไป่ตู้史迄今只有 70 多年， 1933-1938 年，贝吉 龙提出液相和冰相混合云发生降水的著名理论， 揭开了现代云物理研究和应用的序幕。
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• 地面播撒系统 即采用地面烧烟的方法， 靠上升气流将催化剂微粒送入 云层底部，无需空域申请，其
作业效率不能保证。主要用于
法国、西班牙、意大利、加拿 大等国的小型种植园。
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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
• 飞机发生器或发射焰弹 飞机作业可从云层底部或顶部进行播撒催化， 受飞机起飞条件的限制，只有约 60% 的情况可 以作业。飞机作业主要用于美国、德国、澳大利 亚等发达国家。
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• 前苏联的防雹火箭 前苏联于1956—1962年开始研究火箭—雷达结合 的作业技术，1963—1966年开始应用试验，从1967年开 始大规模的工业化的防雹作业。随着火箭技术的日益成 熟，逐步将高炮淘汰，先后研制了“勃根”、“云”式、 “天空”、“阿拉让”、“晶体”等型号火箭，其中尤 以“阿拉让”和“晶体”技术为成熟，晶体”火箭携带 焰弹，逐个燃烧并释放，释放间隔350m，焰弹垂直下落 700m，这两种火箭都采用自毁方式。
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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
发展趋势展望 综合国内外增雨防雹火箭的研究及应用情况，结合 我国人工影响天气事业的发展趋势，增雨防雹火箭的发 展方向可以概括如下： • 火箭的应用将越来越多。由于火箭采用燃烧播撒，具 有成核率高、播撒路径长、用弹量少、操作维护简单等 优点，火箭的发展呈逐年上升趋势，应用将越来越多。
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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
• 中国增雨防雹火箭的发展历程 我国的人工影响天气科学研究始于 1956 年， 1958 年进 行了第一次飞机作业，从这一阶段到 1966 年文化大革命开 始，主要是理论研究与基础研究阶段。 70 年代后期，由于受极左思潮的影响，出现了盲目作 业、片面夸大效果的历史性高潮，土火箭、土炮一拥而起， 所用的型号达 20多种，因为技术水平低，这些工具射程低、 可靠性差，最低射程只有600m，最大不超过4000m，所用材 料为木头、纸、塑料、铁丝等，安全事故层出不穷，给这 项事业带来很大的负面影响。从 70年代末起，开始采用高 炮进行增雨防雹作业。
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国内外增雨防雹火箭应用现状及发展
针对WR-1B火箭在外场使用中出现的一些问题，进行了 设计改进，型号命名为WR-98，由于可靠性大幅提高，使用 地区日益增多，目前已在全国 28 个省、市、自治区广泛使 用，布置发射点 1000 多个。针对不同地区用户需求，又相 继开发了射高较低的系列产品 WR-1A 和 WR-1D 型火箭，并正 在进行射高10km的子母式火箭的研制。 目前我国在用的增雨防雹火箭基本上都是单级的燃烧播撒 式火箭，安全方式主要有降落伞式和爆炸自毁式两种。