民航飞机机载气象雷达
空客A320系列飞机气象雷达系统故障分析
本科毕业设计（论文）空客A320系列飞机气象雷达系统故障分析学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化（微电子制造方向）年级班别2010级（2）班学号**********学生姓名邓健伟指导老师杨杰汤旦生2014年5月摘要空中客车A320是欧洲空中客车工业公司研制的一种创新型的飞机，其机载气象雷达是一种颇为有效的气象探测设备,可以探测飞机前方的降水、湍流和地形情况，还能预测风切变等，为人类的飞行活动提供重要的安全保障,是保证飞机飞行安全的重要电子设备之一。
随着人类科学的快速进步发展,雷达技术在民航事业中得到广泛的应用。
气象是影响飞行安全的一个至关重要的因素, 同时恶劣的气象又是飞机失事遇难的重要原因之一。
飞机气象雷达系统用以在飞行过程中实时地探测前方航路上变幻莫测的气象状况，指导飞机沿着安全的路径飞行，保障飞行的舒适性和安全性,所以各大航空公司都重视气象雷达技术的研发。
本课题研究和分析南方航空公司气象雷达系统故障报告，通过对雷达常见故障和对航班延误影响的统计和分析，总结排故经验，希望对日后在GAMECO公司的维修工作有一定得借鉴作用，增长自己的见识，为以后的工作打下坚实的基础。
关键词：空客A320，气象雷达系统，飞行安全，故障分析注：本设计（论文）题目来源于教师的国家级（或部级，省级，厅级，市级，校级，企业）科研项目，项目编号为：AbstractA320 is an innovative aircraft developed by Airbus Company, airborne weather radar is a kind of effective meteorological equipment, that can detect precipitation, turbulence and terrain conditions in front of the plane, can also predict wind shear, etc. To provide important security for human flight activities, is one of the important electronic devices to ensure flight safety. With the rapid progress of human science development, the radar technology has been widely used in civil aviation. Weather is a crucial factors affecting the flight safety, at the same time, the bad weather is one of the important reasons lead to a plane crash. Aircraft weather radar system for real-time detection of the front in the process of flight route on the changeable weather condition, to guide the aircraft flying along a safe path, ensures the comfort and safety of the flight line, so the major airlines attaches great importance to the weather radar technology research and development. This topic research and the analysis of the southern airlines weather radar system fault report, based on radar common faults and the statistics and analysis of the impact of flight delays, sum up the experiences of troubleshooting and hope for future maintenance work in GAMECO company has certain model function, increase my own knowledge, to lay a solid foundation for later work.Key words:Airbus A320, Weather radar system, Flight safety, Fault analysis目录1绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2课题研究现状及趋势 (3)1.3本文的主要研究内容 (5)2气象雷达系统一般排故方法 (6)2.1气象雷达系统分析 (7)2.2雷达常见排故方法 (7)3空客A320系列飞机气象雷达系统故障分析 (9)3.1不同机型每月雷达系统故障分析 (9)3.1.1每月故障次数数据 (9)3.1.2故障次数的统计分析 (10)3.2雷达系统不同部件故障分析 (12)3.2.1不同部件故障数据 (12)3.2.2部件故障数据的统计分析 (13)3.3雷达部件故障导致航班延误分析 (15)3.3.1故障导致延误次数数据 (15)3.3.1故障导致延误次数统计分析 (16)4实际案例分析 (19)4.1 COLLINS WXR-701X型气象雷达排故 (19)4.2 HONEYWELL RDR4B型气象雷达排故 (20)4.3气象雷达系统维护措施 (21)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录A (26)1绪论1.1课题研究背景及意义据统计,全球约有四分之一到三分之一的飞行事故都间接或直接与天气有关。
民用机场多普勒天气雷达系统技术规范
中国民用航空局空管行业管理办公室编 号：AP-117-TM-2012-02部门代号：TM日 期：2012年11月5日关于下发《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》的通知民航各地区管理局、监管局，各地区空管局、空管分局（站），各机场公司,各运输（通用）航空公司，飞行学院：为了规范民用机场多普勒天气雷达的建设和运行，我办组织制定了《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》，现下发你们，请遵照执行。
民航局空管办二〇一二年十一月五日1目 录第一章总则 (3)第二章系统构成 (3)第三章总体要求 (3)第四章系统功能 (4)第一节一般规定 (4)第二节产品 (5)第三节显示 (7)第五章系统性能 (7)第一节整体性能 (7)第二节各子系统性能 (8)第六章环境适应性 (11)第七章附则 (12)附录一天气雷达图像回波强度彩色色标 (13)附录二雷达生成数据及产品文件格式 (14)2民用机场多普勒天气雷达系统技术规范第一章总则第一条为了规范民用机场多普勒天气雷达系统的建设和运行，依据《中国民用航空气象工作规则》制定本技术规范。
第二条本规范适用于中华人民共和国境内民用机场和军民合用机场民用部分（以下简称民用机场）机场多普勒天气雷达系统的建设和运行。
第三条民用机场多普勒天气雷达系统的构成、总体要求、功能、性能和环境适应性等技术要求应当符合本规范。
第二章系统构成第四条多普勒天气雷达系统主要由天线罩、天线、伺服驱动、发射机、接收机、信号处理器、内设监控、数据处理、数据传输、用户终端、供配电、防雷设施等硬件和相关的系统软件、应用软件构成。
第五条多普勒天气雷达系统按照工作频段分为X波段、C波段和S波段三种。
第六条多普勒天气雷达系统用户终端包括：预报用户终端、其它用户终端（包括观测用户、空中交通服务部门、机场运行管理部门和航空运营人等用户）和系统监控终端等。
第三章总体要求第七条多普勒天气雷达系统应当采用全相干体制。
第八条多普勒天气雷达系统天线罩应当采用刚性结构，应当具有良好的抗风、防水、防潮、防腐蚀能力，应当具有良好的罩内通风及便于维护的照明环境。
A320系列飞机气象雷达系统
A320系列飞机气象雷达系统介绍及机组操作建议概述：机载气象雷达系统（WXR）用于在飞行中实时地探测飞机前方航路上的危险气象区域，以选择安全的航路，保障飞行的舒适和安全。
机载气象雷达系统可以探测飞机前方的降水、湍流情况，也可以探测飞机前下方的地形情况。
在显示器上用不同的颜色来表示降水的密度和地形情况。
新型的气象雷达系统还具有预测风切变（PWS）功能，可以探测飞机前方风切变情况，使飞机在起飞、着陆阶段更安全。
本文主要针对我公司A320系列飞机机载气象雷达系统的组成、工作原理、显示特点及我公司A320系列飞机气象雷达的种类和机组操作建议进行了介绍。
一、机载气象雷达系统的组成机载气象雷达系统的基本组成由：雷达收发机、雷达天线、显示器、控制面板和波导系统等，如图1-1所示：雷达收发机：用来产生发射射频脉冲信号和接收并处理射频回波信号，提供气象、湍流和地形等显示数据，探测风切变事件并向机组发送警告和告诫信息。
雷达天线：用来产生高3.6°、宽3.4°的波束并接收回波信号。
天线的稳定性受惯性基准组件（IRU）的俯仰和横滚数据控制。
显示器：对于A319/A320/A321飞机来说，气象雷达数据都显示在ND上。
控制面板：用于选择气象雷达的工作方式，控制天线的俯仰角度和稳定性，对接收机灵敏度进行控制。
波导系统：波导管作为收发机和天线之间射频信号桥梁通道。
二、气象雷达对目标的探测机载气象雷达主要用来探测飞机前方航路上的气象目标和其他目标的存在以及分布状况，并将所探测目标的轮廓、雷雨区的强度、方位和距离等显示在显示器上。
它是利用电磁波经天线辐射后遇到障碍物被反射回来的原理，目标的导电系数越高，反射面越大，则回波越强。
要清楚气象雷达如何工作的关键在于了解雷雨的反射率。
一般来说，雷雨的反射率被划分成三个部分：雷雨的下三分之一由于温度在冰点之上，所以全部由小雨滴组成，这部分是雷雨中对雷达波能量反射最强的部分。
民航飞机气象雷达显示故障及排除方法探讨
民航飞机气象雷达显示故障及排除方法探讨作者：陈军强来源：《科学与信息化》2018年第17期摘要近年来，随着航空领域不断发展，民航飞机逐渐成为重要的交通工具。
作为民航飞机的重要机载系统，气象雷达有利于保障民航飞机的安全飞行。
随着雷达领域不断发展，气象雷达作为其中很重要的部分正在被应用到多个领域中，且效果良好。
根据我国气象雷达应用现状可得出雷达故障原因应由故障表现形式确定，并且相关部门应采取有效措施解决相应的气象雷达显示故障，以确保民航飞机飞行的安全性，促进航空领域的深入发展。
本文概括了民航飞机气象雷达运行显示故障，并分析提出了有针对性的排除方法，仅供参考借鉴。
关键词民航飞机；气象雷达；显示故障；排除方法气象雷达是雷达领域的重要部分。
随着雷达技术的不断发展，气象雷达已被广泛应用于各个领域。
特别是在民航领域，气象雷达获得了广泛关注及应用。
当前的机载气象雷达除检测天气变化外，还可以探测危险目标，促使相关部门完成预警工作。
气象雷达已成为民航飞行中作用重大的系统，其在民航飞机中的应用有助于飞行安全性的提高。
因此，民航飞机飞行中应保证气象雷达正常运作，相关人员应结合其运行原理，分析出现的显示故障，并采取相应方法排除，以保证雷达系统的稳定运行。
1 民航飞机气象雷达显示故障1.1 雷达不扫描雷达不扫描故障是由于天线组故障造成的。
机械装置及电动机构成了天线组，两者的损坏均可能导致雷达不扫描故障，进而造成对雷达运行的不良影响。
天线组通道可分为扫描及俯仰，二者协调作用对气象目标进行探测。
扫描及俯仰通道满足不同运行方式需求，扫描通道应用于束波扫描，俯仰通道则适用于人工调节。
电动机为俯仰扫描通道提供反馈信号源，以保证气象雷达系统的扫描速度保持在稳定范围。
民航飞机飞行过程中，天线组的扫描通道若出现不扫描故障，将会影响雷达天线的稳定运行，进而使得雷达图像不能显示[1]。
1.2 显示器不显示目标收发机故障是造成雷达显示器出现无目标显示故障的首要原因。
《机载气象雷达》课件
军事应用
战场气象监测
在军事领域，机载气象雷达可用于战场气象监测，为军事行动提供实时、准确的 气象数据。
目标识别与定位
机载气象雷达还可以结合其他传感器，对地面目标进行识别和定位，为打击和作 战计划提供支持。
03
机载气象雷达的发展历程
早期发展
雷达技术的起源
雷达技术的起源可以追溯到20世纪初 ，当时主要用于军事侦察和目标跟踪 。
气象雷达的初步探索
机载气象雷达的萌芽
随着航空工业的发展，机载气象雷达 开始进入人们的视野，但技术尚不成 熟。
在早期，气象雷达主要用于气象观测 和天气预报，而并非用于航空领域。
现代技术进步
硬件设备的改进
现代机载气象雷达采用了更先进的雷达发射和接收系统，提高了 探测精度和范围。
软件算法的提升
通过不断优化软件算法，机载气象雷达能够更准确地识别和解析气 象目标。
数据保护
采取加密措施，防止雷达数据被非法获取和篡改 。
物理防护
对雷达硬件进行加固和保护，以应对极端天气和 机械冲击等安全威胁。
05
机载气象雷达的未来趋势
技术融合
雷达技术与通信技术融合
01
实现雷达数据的高速传输和实时共享，提高气象预报的准确性
和时效性。
雷达技术与人工智能技术融合
02
利用人工智能算法对雷达数据进行自动化处理和解析，提高气
工作原理
01
02
03
发射信号
机载气象雷达通过发射高 频电磁波信号，遇到目标 物（如降水区、云层等） 后反射回来。
接收反射信号
雷达接收器接收反射回来 的信号，并对其进行处理 。
数据分析
处理后的数据经过分析， 可以生成气象图像和相关 数据，供飞行员参考。
谈飞行中如何正确使用气象雷达
谈飞行中如何正确使用气象雷达作者：杨捷来源：《科学与财富》2017年第18期摘要：气象雷达是雷达领域中的一个非常重要分支，其组成部件主要由收发机、波导系统、天线驱动组件、天线、控制面板和显示器等设备。
航空业日新月异的发展，气象雷达在现代航空飞机保障安全飞行发挥着非常重要的辅助作用，是现代我国航空各种类型飞机不可或缺的航空电子设备。
本文将探讨飞行中如何正确使用气象雷达。
关键词：飞机；气象雷达；颠簸航空业日新月异的发展，气象雷达在现代航空飞机保障安全飞行发挥着非常重要的辅助作用，是现代我国航空各种类型飞机不可或缺的航空电子设备。
随着夏季的到来，飞机在飞行过程中，对气象雷达的使用会变得更加的频繁，由于夏季作为一年中的雷雨多发季节，雷雨对飞行的危害之大，雷击和颠簸伤人已经被列为《民用航空器事故征候标准》中的一般事故征候。
夏季大气里蕴藏着非常大的不稳定能量和丰量的水气，假设在在一定的作用下便会形成雷雨天气，在这样条件下形成的天气，就会有非常强的升降气流、结冰、积冰、闪电、大气湍流与急流、低空风切变等气候，有时还有“闪电”、“冰雹”、“强降雨”等灾害性天气，给飞行安全构成严重威胁。
航空气象学把雷雨天气分成了“热雷雨”、“地形雷雨”与“锋面雷雨”这三种类型。
从2009-2010 年，我国民航公布的338 例航空运输事故征候里，其中是雷雨天气造成的事故征候就有54 起，而在查阅美国民用航空飞行事故中，从1988-2008 年发生的是雷雨天气造成的事故就有25 例，是总施工里面的三分之一以上了。
而造成这些事故的发生，更多的是机组应对雷雨危害的飞行安全风险防范措施不全不到位，气象雷达使用不当造成的。
一、气象雷达认识气象雷达是雷达领域中的一个非常重要分支，其组成部件主要由收发机、波导系统、天线驱动组件、天线、控制面板和显示器等设备。
气象雷达应用范围非常广，可以应用于天气预报、能源、农业和交通等各种领域。
在民航系统里用的气象雷达主要是机载气象雷达系统，该系统能够检测雷雨等天气情况，还可以探测低空风切变、湍流等危险目标，便于民航提前做好预警任务。
民航机场天气雷达现状及应用需求分析
民航机场天气雷达现状及应用需求分析民航青海空管分局 马伊清随着民航快速发展，机场天气雷达从最初的常规雷达发展到多普勒天气雷达、双偏振天气雷达、相控阵天气雷达，在北京新机场安装的正是相控阵气象雷达；在众多硬件探测技术更迭和产品更新中，作为信号数据源提供给预报员和驻场相关用户业务使用的天气雷达产品却缺乏多样性，明显不符合民航气象的业务规划需求，同时在高端硬件配置和探测性能方面存在一定的过剩和冗余。
青海机场属于高原机场，天气十分复杂，气候变化非常恶劣。
因此，关注和了解气象雷达的发展变得比较迫切。
本文通过对气象雷达现状和应用进行分析，对我局天气雷达的投入建设和实际应用提供部分参考意义。
1.民航机场天气雷达的现在目前，民航机场气象雷达主要使用的是强度、速度、谱宽等相关产品，各个站点上传提供用户的是单一仰角的PPI强度图。
而由于雷达在不同仰角的方位遮蔽角不同，因此在提供给用户使用产品时，如果选择低仰角，在部分方位上可能因为存在遮挡造成较高地方探测不到回波信息。
如果选高仰角，在雷达距离远处会探测不到低空相关区域的回波或因为充塞率偏低造成反射率偏弱。
针对此种现象，气象业务人员可以通过体扫方式查看不同高度回波，不影响预报工作。
而对管制人员和航空公司业务人员来讲，由于只能看到单一仰角，当机组反应某个高度有强回波时，管制员看到雷达图显示没有回波或很弱。
因此，开发相应的雷达产品成为未来发展方向。
天气雷达软硬件技术在近些年来有很大发展，主要有双极化相控阵气象雷达( DP-PAWR) 、相控阵气象雷达 ( PAWR) 和固态气象雷达(SSWR)等典型主要新型气象雷达。
其中DP-PAWR是最先进的双极化气象雷达，用于对气象进行快速、可靠观测，弥补目前单极化 PAWR的缺点，PAWR 是一种先进的气象雷达，适用于观测对流云高空时的分辨率。
这种雷达能在1 min 内进行全立体扫描，而传统抛物线天线雷达的扫描时间要超过5 min，而SSWR 配备的半导体发射机采用双极化能力，性能稳定，适用于精确降雨观测。
民航小知识：飞机机载气象雷达
飞机维修人员会对飞机雷达罩的湿度和雷达系统
进行检查。在雷达罩和机身之间有一密封胶带， 由于胶带老化，容易发生破损，
导致进水。补来杜绝湿气对雷达的影
响，防患于未然。2.加强对显示器和气象雷达收发
机通风口的检查，避免由于显示器和收发机散热 不好而超温，从而导致图像丢失
飞机机载气象雷达前几日的台风天气着实可怕，
上海的航班几乎全部瘫痪。这里小编不由得想起
了我们飞机的天气预报员，那就是机载雷达系统。
下面我们为您介绍下机载雷达是如何工作的。机 载气象雷达的用处机载气象雷达系
系统(WXR)用于飞机在飞行中对前方航路上的危
险气象区域进行实时地探测，选择安全的航路，
保障飞行的舒适和安全。机载气象雷达的原理机
量被吸收、损耗和散射外，均能被有效地反射回
雷达天线。而反射的强弱与气象目标含水量的多
少有关，所以，天线接收的回波经雷达接收机处
理后，在显示器上用不同的颜色显示出雷雨的强 弱，被测目标的距离由电磁波从发射
到接收所用的时间来确定。2.对湍流的探测湍流相
对于飞机有速度的变化，接收信号的频率相对于
发射信号的频率产生偏移，利用接收回波信号频
也可以探测飞机前下方的地形情况。在显示器上
用不同的颜色来表示降水的密度和地形情况。新
型的气象雷达系统还具有预测风切变(PWS)功能， 可以探测飞机前方风切变情况
，使飞机在起飞、着陆阶段更安全。下面我们将
详细介绍气象雷达探测的几个目标。1.对降水目标
的探测机载气象雷达所探测的降水目标，如雷、
冰雹、雪等，它们属于导电的水物质，对雷达辐 射的射频脉冲电磁波除一部分能
率的变化来探测湍流。3.对风切变的探测风切变是 在很短的距离范围内，风速
民航飞机机载气象雷达
显示出飞机前下方扇形区域中的地 形。
运七-100气象雷达控制键
三、机载气象雷达 对目标的探测
（一）对气象目标的探测
（二）机载气象雷达的地形识别
（一）对气象目标的探测
1. 对降水区的探测 2. 对湍流区的探测 3. 对冰雹区的探测
对降水区的探测
不同性质的气象目标所产生的回波强度 决定于气象目标本身的性质，主要是气 象目标所含水滴的直径、数量、下降速 度、形态及气象区域的体积等。
对湍流区的探测
湍流区的显示
对冰雹区域的探测
湿冰雹反射雷达波的能力是很强 的，在屏幕上形成红色信号。
没有包裹水层的干冰雹对雷达波 的反射能力很差，不容易被机载 雷达所探测。
天线的俯仰调节
当飞机在较高的高度层上飞行时，在 天线俯仰旋钮置于0°的情况下，波 束所照射到的巡航高度层中的干性冰 雹区域一般不会形成很强的雷达回波。
第二节 机载气象雷达
机载气象雷达
一、机载气象雷达的特点
（1）机载气象雷达的体积小、重 量轻
（2）机载气象雷达探测的是航路 前方及左右扇形区域内的天气，并 能显示出气象目标的平面分布图像 及它们相对于飞机的方位。
机载气象雷达的特点
（3）彩色气象雷达用象征性的颜 色来表示降雨率不同的区域。大雨 区的图像为红色，中雨区的图像为 黄色，小雨区用绿色图像来表示
（4）应避免因选用较短显示距离而 使飞机进大的安全距离来 避开已邻近的恶劣天气区。
气象盲谷示意图
地面通电的注意事项
• 1、前方有人，不能接通雷达。 • 2、飞机在加油或有其他飞机在加油时，
空运领域的航空器气象雷达使用与分析
空运领域的航空器气象雷达使用与分析在空运领域中，航空器气象雷达的使用对于飞行安全和预测气象条件至关重要。
本文将介绍航空器气象雷达的工作原理、使用方法以及数据分析，以帮助读者更好地了解和利用这一技术。
一、航空器气象雷达的工作原理航空器气象雷达是一种通过发射和接收电磁波来探测大气中降水和云状物的设备。
它采用雷达系统中常用的频段和波束来实现对天气情况的探测。
当雷达发射器发出的电磁波遇到云、雨等水性气象物体时，部分电磁波将被散射和反射回来，通过接收器收到的信号可以获得降水和云状物的位置、形态和强度等信息。
二、航空器气象雷达的使用方法航空器气象雷达可分为地面雷达和机载雷达两种。
地面雷达主要布设在机场或气象观测站等固定位置，用于监测航空器飞行路线附近的天气情况。
机载雷达则安装在航空器上，能够实时获取航空器附近的天气信息。
使用航空器气象雷达时，需要根据飞行计划和实际气象情况选择合适的雷达扫描模式和参数设置。
常用的扫描模式包括垂直扇形扫描、盲插法扫描、垂直切片扫描等，每种模式都有其适用的气象条件和优劣势。
在进行雷达观测时，需要注意雷达的有效距离和分辨率，以确保获得准确的气象数据。
同时，还需注意雷达反射率的判读和解释，了解不同反射率对应的降水强度和云状物类型。
三、航空器气象雷达数据分析航空器气象雷达获取的数据主要包括雷达反射率因子、雷达径向速度和雷达谱宽等。
这些数据可以用于分析天气形势和预测降水情况。
雷达反射率因子是指雷达接收到的回波信号的强度，可以用来反映降水的强度和分布情况。
通过分析雷达反射率因子的空间分布和变化趋势，可以推测出不同类型的降水区域和强弱程度。
雷达径向速度是指目标相对于雷达的速度，可以用来观测风场情况。
通过分析雷达径向速度的空间变化和垂直廓线，可以获得风场的垂直结构和风速大小。
雷达谱宽则反映了回波信号的频谱展宽程度，可以用来判断降水粒子的尺寸和类型。
通过分析雷达谱宽的变化，可以了解降水颗粒的变化过程和发展趋势。
航空器系统系列-气象雷达系统！
航空器系统系列-气象雷达系统！气象雷达系统WEATHER RADAR SYSTEM气象雷达系统的故障在日常维护中比较常见，接下来通过翻译SDS让我们再次学习一下这个系统，以夯基础。
介绍WXR系统提供下列视觉信息显示在CDS上：•气象状况•风切变事件•陆地轮廓气象雷达的操作和回波的原理一样。
WXR向飞机前方180度区域发射射频脉冲，目标对象将脉冲反射回来给接收器，接收器处理返回波信号用于显示气象、地形和风切变事件。
气象雷达收到的反馈信号转换成四种不同的颜色出现在导航显示器（ND），这四种不同颜色给机组提供了回波信号的强度。
前视风切变提醒和警告在ND和PFD上显示为琥珀色和红色。
同样前视风切变提醒和警告也伴随音频警告。
一般描述以下部件提供气象雷达系统的控制：•左右EFIS控制面板•气象雷达控制面板系统输入以下部件给气象雷达收发机的前视风切变提供信号：•ADIRS为PWS发送大气数据•在起飞和进近阶段，无线电高度表发送高度数据来激活或者不激活PWS•在起飞阶段，自动油门电门组件激活PWS•在进近阶段，起落架手柄电门发送起落架放下离散信号来激活PWS•空地继电器发送空地离散信号用于飞行航段计算。
系统输出气象雷达收发机发送以下信号用于前视风切变：•到WXR/TERR继电器的PWS视频•将PWS的警告和提醒送到GPWS来优先于其他输出•当有PWS警告时，TCAS音响抑制•给REU提供音频用于PWS显示WXR数据显示在ND上，来自气象雷达收发机的气象数据发送到气象雷达/地形（WXR/TERR）继电器。
近地警告计算机（GPWC）控制和开关该继电器。
如果在EFIS控制面板上选择了TERR，或者GPWC有地形警戒或者地形净空警告输出，然后EGPWS地形数据就显示在ND上了。
如果未选择TERR并且没有EGPWS警告，WXR数据就显示在ND上。
天线气象雷达天线发送射频脉冲信号并接收射频回波，收发机通过ADIRU得到俯仰和横滚角度用于稳定天线，一般情况下收发机从左ADIRU得到数据。
机载气象雷达原理及维修特点分析
机载气象雷达的原理及常见故障分析【摘要】雷达的种类繁多，用途各异。
机载气象雷达的基本功用是探测航路上的雷暴雨、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域。
机载气象雷达(WXR)的安全性直接影响整机系统和飞行的安全。
机载气象雷达是机载导航系统的重要组成部分，是民航客机上的一种重要导航设备。
气象雷达出现故障极易造成飞机滑回、返航甚至坠毁等事故，因此必须加强对WXR 的维护。
本论文通过对机载气象雷达（WXR-700）基本工作原理的系统性总结，来全面地理解机载气象雷达相关知识，并对常见故障进行了总结、分析。
【关键词】机载气象雷达；WXR-700；故障分析【Abstract】There are many kinds of Radar,their uses are not the same.The basic function of airborne weather radar is to detect the route ofthunderstorms, hail, wind shear, turbulence and other bad weather area.The safety of Airborne Weather Radar (WXR) directly affects the whole aircraftsystem and flight safety.Airborne Weather Radar is an important part of the airborne navigation system is an important navigation equipment of civilairplane. If there is something wrong with Weather Radar,it may easily cause aircraft sliding back,return airport even crashes and other accident,so wemust enhance the maintenance of WXR. This article summarizes the working principle of WXR (WXR -700) briefly to understand the relatedknowledge of WXR,and analysis,summarizes the common faults.【Key words】Airborne Weather Radar; WXR-700; Fault analysis一、机载气象雷达概述机载气象雷达是人们为防范气象风险，保证飞行安全而应用现代科学技术成果而研制的航空电子设备。
民航飞机气象雷达显示故障分析及排除措施
民航飞机气象雷达显示故障分析及排除措施[摘要]本文主要介绍飞机气象雷达构成及显示系统原理，提供雷达故障时的详细分析及排故维护方法。
【关键词】气象雷达；显示故障；分析及排除气象雷达主要是雷达领域里的一个重要分支，经过长期的发展已经被广泛应用于天气预报、农业、能源、交通等多种领域。
在民航界受到高度的重视和应用，现在的机载气象雷达系统不仅能够检测雷雨等天气状况，还能够探测低空风切变、湍流等危险目标，以提前做好预警工作，已成为民航飞行安全中不可或缺的一个重要机载系统。
一、气象雷达基本组成及原理气象雷达系统的主要部件为收发机、天线驱动组件、天线、波导系统、控制面板及显示器，设有两套收发机和一个雷达波导开关，通过雷达控制面板上选择开关的置左或置右，以选择相应的系统工作，下面首先介绍气象雷达显示故障相关附件的工作情况：1、雷达扫掠系统姿态源的选择：雷达驱动组件的左右扫掠需要由IRS（惯性基准系统）提供飞机姿态信号，用以保持雷达扫掠平面的稳定，通过机长及副驾驶对应位置的惯导源选择开关进行控制，通常情况下，左IRS给左气象雷达收发机提供姿态信号，右IRS给右气象雷达收发机提供姿态信号。
2、气象目标的回波信号被雷达天线接收后，通过波导管输入到选定的收发机进行处理，信号处理完后进行输出：气象图像信号通过四个显示继电器在IDU 上显示；警告、注意和状态信息通过EIU（EF IS/E ICAS接口组件）在IDU上显示；语音警告输送至驾驶舱喇叭和驾驶员耳机；通过电子电气警告组件驱动主警告灯指示。
3、正常情况下，气象图像在正副驾驶的ND上显示。
进行显示转换后，气象图像可在下EICAS的IDU上显示。
由于近地警告系统的地形图像也可以在正副驾驶的ND及下EICAS IDU上显示，它指示的图像颜色与气象雷达图像相近，为避免驾驶员混淆，在系统显示输出中设置四个地形显示继电器，使气象雷达和近地警告系统任一时刻只能在一个IDU上显示其中一个系统的图像。
航空气象：气象雷达
2、冻雨回波：
冻雨回波就 象春季的层状云降水回波，结构均匀， 呈丝条状，有的地方还有一些小的块状，回波较强
3、沙暴中的降水回波
当沙暴天气伴有微量降水时，在雷达屏幕上就会有 回波，其特征具有混乱的蜂窝状结构。这种结构反映 大气极不稳定，上升，下降气流特别紊乱，回波的空 洞区说明该处有强烈的上升运动，带起沙尘造成沙暴， 而回波区是下降气流造成的微弱降水区。
雷达综述图 是天气雷达系统探测到的，用一定形式的天气现象的图形
描述，可表现出降水区、单个的雷暴单体，雷暴单体的廓线和 雷暴活动区 雷达综述图的主要内容 ❖ 1、雷达回波区用黑色实线表示 ❖ 2、恶劣天气监视区用虚线围起来的范围表示，表示该区域
内有强烈雷暴或龙卷 ❖ 3、降水区有关的回波的顶高和底高用数字表示，横线上为
使用机载气象雷达的注意事项
(1)机载气象雷达是一种天气雷达，它只能探测到 含有水滴的气象目标，不能有效的探测到干冰雹 和干雪。一般的云、雾及晴空湍流不能探测到， 所以机载气象雷达不能保证避开所有危险天气区。
（2）气象雷达的基本功能是探测大面积的气象降 水区，它对山峰、相遇飞机的探测能力和所显示 的相应图象及位置的准确程度是不能满足地形回 避和防相撞要求的，因此绝不能把气象雷达的图 象显示功能作为地形回避和防相撞的依据。
以及云中物理特性的气象雷达。由于云滴直径很 小，所以测云雷达选用比较短的波长。
❖ 3、多普勒气象雷达
多普勒气象雷达是利用多普勒效应来测量云 和降水粒子相对于雷达的径向运动速度，它除具 有一般天气雷达的功能外，还可以测出各高度上 的风向、风速、垂直气流速度、湍流和强的风切 变、云雨滴谱。特别在监测雷暴、下击暴流、龙 卷等航空危险天气方面十分有效。
出雷达站周围气象目标的分布。
民航安全保障领域气象雷达技术的应用简述
民航安全保障领域气象雷达技术的应用简述摘要:气象雷达在现阶段的民航领域有着广泛的应用，有效的提高了民航飞行的安全性、稳定性，在一定程度上减少了民航领域的潜在安全风险。
本文阐述了民航安全保障领域气象雷达技术的应用概况，简单的分析在民航领域中国的一些气象雷达的技术应用。
关键词:民用航空;安全保障;气象雷达气象雷达也是现代雷达应用领域中的一个很重要的组成部分，在发展的进程中逐步的被运用于气象预警、农村、电力和交通运输等诸多应用领域当中。
在中国民航的发展过程中，要想更有效的保证航班的安全，就必须全面的使用雷达，同时对低空的风切变、湍流等危险状况也可有效的监测，为民航的安全航行做好保障。
1气象雷达风切变探测风切变，就是指在飞机行驶过程中产生的小尺度或高度风力突然变化的一个现象，在飞机飞行的过程中风力的突然变化也会给飞行器的剪切造成一些影响，从而导致飞行器产生举升压力等异常变化的情况下，会造成飞行器机件受到损伤，最严重的时候甚至会导致航空器的空难发生，在风切变中600m以下的现象就属于低空风切变(LAWS)，这在航空领域中被认为造成飞机事故的"无形杀手"，在现阶段的民航领域中为了有效的对风切变进行检测和规避，就要在民航机场安装针对风切变检测装置，一般有风廓线雷达、低空风切变预警系统(LLWAS)、机场终端多普勒雷达控制系统、地面测风激光雷达等，主要有微波雷达技术风割断检测方法和激光雷达风割断测试方法，在民航的实际雷达探测过程中，低杂波很容易对飞行器产生影响，而多普勒气象雷达技术能够更有效的控制低地杂波影响、解决雨减弱和测量低反照率下的风切变信息较薄弱的技术难题，因此要采用有脉冲对法、快速傅里叶变换法、自适应滤波法和频谱模式分析法来测试分割断雷达技术信息的方法。
2气象雷达湍流探测在天气雷达的检测过程中，湍流就是指在民航飞机飞行过程中所出现的与微粒速度差异很大的天气目标，在这里所谓的速度差异就是指与微粒速度的大范围频谱，频谱大小和湍流速度是成正比的，在民用领域中湍流问题对航空器的安全性也产生了很大的影响，首先就是大气湍流探测问题，是由大气高速的、无序的运用所造成的一个现象，最普遍的现象就是大气气流运动速度过于快速变化，且方向变化极不平衡。
中国民用航空局空管办关于下发《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》的通知-
中国民用航空局空管办关于下发《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》的通知正文：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 中国民用航空局空管办关于下发《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》的通知民航各地区管理局、监管局，各地区空管局、空管分局（站），各机场公司，各运输（通用）航空公司，飞行学院：为了规范民用机场多普勒天气雷达的建设和运行，我办组织制定了《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》，现下发你们，请遵照执行。
中国民用航空局空管办二0一二年十一月五日民用机场多普勒天气雷达系统技术规范目录第一章总则第二章系统构成第三章总体要求第四章系统功能第一节一般规定第二节产品第三节显示第五章系统性能第一节整体性能第二节各子系统性能第六章环境适应性第七章附则附录一天气雷达图像回波强度彩色色标（略）附录二雷达生成数据及产品文件格式（略）民用机场多普勒天气雷达系统技术规范第一章总则第一条为了规范民用机场多普勒天气雷达系统的建设和运行，依据《中国民用航空气象工作规则》制定本技术规范。
第二条本规范适用于中华人民共和国境内民用机场和军民合用机场民用部分（以下简称民用机场）机场多普勒天气雷达系统的建设和运行。
第三条民用机场多普勒天气雷达系统的构成、总体要求、功能、性能和环境适应性等技术要求应当符合本规范。
第二章系统构成第四条多普勒天气雷达系统主要由天线罩、天线、伺服驱动、发射机、接收机、信号处理器、内设监控、数据处理、数据传输、用户终端、供配电、防雷设施等硬件和相关的系统软件、应用软件构成。
第五条多普勒天气雷达系统按照工作频段分为 X波段、C波段和S波段三种。
第六条多普勒天气雷达系统用户终端包括：预报用户终端、其它用户终端（包括观测用户、空中交通服务部门、机场运行管理部门和航空运营人等用户）和系统监控终端等。
气象雷达在民航飞机中的应用研究
2020·8（下）59科学普及实践作者简介：张旭，天府新区航空旅游职业学院。
气象雷达在民航飞机中的应用研究张 旭摘 要 飞机在飞行过程中受天气条件的影响较大，小则造成航班延误，大则造成严重的事故。
文章研究了气象雷达在民航飞机中的应用情况，主要包括气象雷达的工作原理，气象雷达的工作方式，在维护过程中的注意事项以及未来的发展方向。
结合现代民航客机的发展以及民航发展对安全提出的更高要求，分析了气象雷达在现代民航飞机中的发展方向和趋势。
关键词 气象雷达；民航飞机；探测；发展趋势中图分类号 P4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2020）265-0059-02气象雷达系统是运用无线电技术探知气象状况的一种重要技术，气象雷达的发展大致经过了三个阶段，从模拟、数字再到以美国NEXRAD 为代表的新一代气象雷达[1]。
目前已广泛应用于天气预报以及生产生活的各个领域，形成了专业的气象服务。
随着电子技术的不断发展，气象雷达的探测技术也得到了很大的改进，应用的领域也越来越广阔。
同样，气象雷达在民航飞机上也得到了广泛的应用，而且随着民航对安全要求的不断提高，气象雷达在民航飞机制造领域以及相关的学术领域也引起了广泛的关注。
飞机中的机载气象雷达系统用于在飞行中实时地探测飞机前方航路上的危险气象区域[2]，并显示在飞机驾驶舱的导航显示器上面，飞行员可以根据气象雷达的显示选择安全的航路，从而保障飞行的舒适和安全。
1 气象雷达系统组成和功用典型的机载气象雷达系统是由天线、收发机和控制面板组成。
系统输出显示在导航显示器上。
收发机用来发射和接收无线电脉冲信号并对接收信号进行处理和计算。
天线组件位于飞机驾驶舱前方的雷达罩内，利用平板缝隙天线或抛物面天线产生窄波束。
天线由方位电机驱动可正负移动90度。
还有一个仰角扫描电机用于保持天线水平姿态独立于飞机姿态。
该功能的稳定信号来自惯性基准系统或垂直陀螺仪。
控制板主要用来选择气象雷达的工作方式，控制面板上的俯仰旋钮可以手动控制天线的俯仰姿态。
民航机机载气象雷达的使用
机载气象雷达的原理
衰减现象
• • 在一些复杂天气条件下，空间衰减和气象衰减共同存在。 雷达本身不可能在显示中对各种复杂因素造成的衰减都进行补偿，所 以使用中雷达显示和实际天气情况根据具体条件必然不同程度存在误 差。 • 需要机组判断
机载气象雷达的原理
强衰减现象 --- 阻隔雷达探测
强降水区域具有很高的雷达反射率，将会非常明显地减弱甚至阻隔穿 过的波束，使得失去对该区域之后天气情况的有效探测，出现显影盲 区（radar shadow ）。
RDR-4B
WRT-701X
A340-600
WRT-701X
A330
WRT-2100
危险天气
雷击
雷击
雷暴可能导致的危险
雷击
• 一般云中电场结构及雷暴电结构 • 雷击及飞机雷电防护 • 如何尽可能避免
58
雷击
机载气气
机载气象雷达的原理
衰减现象
应当永远把红色区域后的“黑洞”当做潜在的危险天气来考虑
如何有效使用雷达
较小的阴影区
一个典型的阴影，雨层云 回波被明显阻隔了
雷暴
35
机载气象雷达的原理
衰减现象
机载气象雷达的原理
• 衰减和阻隔效应是由雷达的基本原理决定的。 • 雷达阴影可以用以确定强天气和很高且陡峭的山地。 • 计划进行绕飞时必须考虑这一因素。
如何有效使用雷达
我们的建议： 由于雷达本身原理的限制，高空使用时，尤其在仪表 条件下至少将一部ND距离设定在80NM左右，以免漏扫， 或影响制定绕飞计划。发现有影响的天气后，仔细分析， 在60~40NM左右确定绕飞计划，向ATC申请偏航距离（ 而不是航向）。发现天气时灵活设定增益和天线角度。中 低空爬升和下降过程中，根据实际天气条件综合判断雷达 显示，密切关注外部静空温、降水、无线电干扰等情况。
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运七100的PRIMUS－90型气象雷达由天线、 收发机、控制显示三件组成
收发机及天线位置图
机载气象雷达的屏幕
二、机载气象雷达 的基本工作方式
1、准备方式(STBY):加温准备 2、自检方式(TEST)：雷达自检
基本工作方式
（4）应避免因选用较短显示距离而 使飞机进入所谓的盲谷区域。
如只选用较小的显示距离，很难保证 有足够的时间和以较大的安全距离来 避开已邻近的恶劣天气区。
气象盲谷示意图
地面通电的注意事项
• 1、前方有人，不能接通雷达。 • 2、飞机在加油或有其他飞机在加油时，
不能接通雷达。 • 不应在机库中或在机头朝着近距离内的
显示出飞机前下方扇形区域中的地 形。
运七-100气象雷达控制键
三、机载气象雷达 对目标的探测
（一）对气象目标的探测
（二）机载气象雷达的地形识别
（一）对气象目标的探测
1. 对降水区的探测 2. 对湍流区的探测 3. 对冰雹区的探测
对降水区的探测
不同性质的气象目标所产生的回波强度 决定于气象目标本身的性质，主要是气 象目标所含水滴的直径、数量、下降速 度、形态及气象区域的体积等。
将天线略微下俯，可使波束照射到较 低高度上已融化的冰雹及大雨区，在 屏幕上产生强烈的红色图像。
天线的俯仰调节
雹云回波特征
在平显上表现为强度大 ，边缘分明 的块状回波。
强降雨区外缘的绿色区域有时出现 “U”形的无回波缺口、指状或钩状 回波以及外缘凸凹不平的图形，预 示着冰雹区域的存在。
结合有冰雹的降雨区的图像
3、气象方式(WX)： 4、湍流方式(TURB)：屏幕上将显示出湍流区
的紫色（或品红色）图像，其他雨区的红、 黄、绿色图像不显示。 气象与湍流探测方式(WX/T)：屏幕上除了显 示有大、中、小降雨区的红、黄、绿色图 像外，还用醒目的紫色图像显示出危险的 湍流区域。
基本工作方式
5、轮廓工作方式(CYC)：工作情况与 气象方式基本相同，屏幕上的红色图 像将会按每秒一次的间隔闪烁──半 秒显现半秒消失 6、地图方式(MAP):
机载雷达的气象回避
（1）将气象工作方式作为基本的工 作方式，结合使用湍流方式。
（2）应回避一切在屏幕上显现为红 色和紫色的区域。
（3）飞机不可进入雷暴云回波范围 之内的无回波区。
机载雷达的气象回避
（4）如果在两块雷暴云之间穿越时，两 块雷暴云回波之间的距离不应小于40 n mile。
（5）在巡航高度较高时，应经常下俯天 线以保持对低高度雷暴区的监视；在低 高度飞行时，则应经常上仰天线，以避 免误入高层雷暴区的下方。
＞50.8
＞2.0
彩色方案
无雨区黑色 小雨区绿色 中雨区黄色 大雨区红色 暴雨和湍流区 紫色或粉红色
雷达显示
雷达屏幕上的各种雨区
湍流区域的颜色表示
湍流区域的图像是紫色的，也有 用品红色或白色图像来表示湍流 区的
对湍流区的探测
雷暴云、 降雨区 和湍流 区的示 意图
多普勒效应
机载气象雷达对湍流的探测，主要探 测湍流中的水滴对雷达波的反射，急 速多变运动的水滴，会使反射的回波 产生明显的多普勒效应，在雷达显示 器上形成一个偏离雷达发射频率且频 谱宽度较宽的多普勒频谱。气象雷达 正是通过这一特性来检测湍流的。
（二）机载雷达的地形识别
1. 识别地形的基本原理 2. 地物与水面回波图象的特点 3. 发现航路上的山峰等障碍
气象雷达识别地形的基本原理
地形的颜色表示
江、河、湖、海对雷达电波的反射能力 较差，其图像用代表水面的绿色或青色 表示；
一般陆地的反射能力稍强，以黄色模仿 大地的颜色；
大型城市中的工矿企业及大型桥梁含有 大量的金属结构，其反射能力较强，以 红色或紫色图像来表示
五、使用机载气象雷达的 注意事项
1. 飞行中的注意事项 2. 地面通电的注意事项
飞行中的注意事项
（1）机载气象雷达不能保证避开所 有危险天气区
（2）决不可把气象雷达的显示图像 作为地形回避和空中防撞的依据
（3）机载气象雷达是帮助飞行员避 开危险气象区域的，而不是用来帮 助穿过这些区域。
飞行中的注意事项
地图显示
地物与水面回波图像的特点
平坦的大地所产生的回波很弱，一般不 能形成显示图像
丘陵、山地由于具有起伏不平的反射表 面，能够形成回波图像
大型工矿企业和城市，回波图像比较鲜 明，能够形成红色，甚至紫色的图像
平静水面产生的回波很弱，往往不能形 成明亮的图像
水域的图像与风力和风向
发现航路上的山峰等空中障碍
建筑物、大型金属反射面的情况下使气 象雷达工作于发射方式，以免回波过强 而损坏气象雷达接收机。 • 地面检查时，应尽量使雷达工作于准备 或自检方式。
第二节 机载气象雷达
机载气象雷达
一、机载气象雷达的特点
（1）机载气象雷达的体积小、重 量轻
（2）机载气象雷达探测的是航路 前方及左右扇形区域内的天气，并 能显示出气象目标的平面分布图像 及它们相对于飞机的方位。
机载气象雷达的特点
（3）彩色气象雷达用象征性的颜 色来表示降雨率不同的区域。大雨 区的图像为红色，中雨区的图像为 黄色，小雨区用绿色图像来表示
对湍流区的探测湍流区的显示对冰雹 Nhomakorabea域的探测
湿冰雹反射雷达波的能力是很强 的，在屏幕上形成红色信号。
没有包裹水层的干冰雹对雷达波 的反射能力很差，不容易被机载 雷达所探测。
天线的俯仰调节
当飞机在较高的高度层上飞行时，在 天线俯仰旋钮置于0°的情况下，波 束所照射到的巡航高度层中的干性冰 雹区域一般不会形成很强的雷达回波。
WXR-700X等雷达五级彩色方案
降雨的 强度越 大，雷 达回波 就越强
反射系数 图 像 等 级 颜色
Z1
黑
Z2
绿
Z3
黄
Z4
红
Z5
紫
湍流
紫
降雨率
（mm/h） （英寸/小时）
＜0.76
＜0.03
0.76～3.81 0.03～0.15
3.81～12.7 0.15～0.5
12.7～50.8 0.5～2.0