A330机载雷达的使用
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可探测到实物：降水、冰雹、湿雪 不可探测：松散的云、雾、风、晴空颠簸、
晴空风切变、闪电 不确定：含降水的云、风切变中含水滴
雷达工作原理（续3）
正常的圆形或椭圆外形
典型的雷暴显示
8
雷达工作原理（颠簸探测）
•大量的微粒速度不一致揭示了一个颠簸目标 (类似多普勒效应) •更多的速度类型预示更强烈的颠簸。
回波的数量 回波的数量
速度
无颠簸
速度
颠簸
雷达工作原理（续4）
彩色方案
• 黑色: 少于.76 mm/hr
(.03 in/hr)
• 绿色: 微弱 (20 dBz) .76 -
3.81 mm/hr (.03-.15 in/hr)
• 黄色: 中等 (30 dBz) 3.81 - 12.7
mm/hr (.15-.5 in/hr)
雷达罩特性
雷达罩 是雷达观察外部的窗口， 如果窗口脏了或损坏了，雷达的 探测能量将不能顺利地穿过。
雷达罩分类
Class A Class B Class C Class D Class E
平均数
90% 87% 84% 80% 70%
任一点的 最小值
85% 82% 78% 75% 55%
雷达罩特性(猫眼)
• 红色: 强 (40 dBz以上)
mm/hr (.5 in/hr) 以上
12.7
• 洋红色: 颠簸 (超过5 m/s的速度变
化)
单体雷暴的发展过程
成熟阶段
4. 当冰晶和水滴的重量足以克服上升 气流时，它们将拖拽周围的空气一起 下落。
总的周期大约是1个小时
生成塔状积云阶段
3. 上升的暖湿 气流持续地补 充到雷雨云中， 上升和下降气 流同时存在造 成严重的颠簸
猫眼
飞机高度超过3,000 ft. ，“猫眼”或“鬼影” 可能在4 NM和 8 NM距离圈出现狭窄的绿 色或绿黄弧线或2个+/- 45°的小目标， 这表明增益调至最大位置时旁侧波瓣 的 地面回波或雷达罩过多地减弱了透射率 造成的。
雷达罩测试
➢雨水进入雷达罩内将极大地降低发射效能，运行前检查：
•在雷达罩前部燃亮手电筒，另一人在 雷达罩后部观察是否有雨 水进入到 雷达罩内。 •品质因素表（ Q-meter）能检测出 雷达罩内的湿气。
2.空气降温到凝结点并集 结于云中
1. 地表的暖湿空气 上升
消散阶段
5. 下降中冰晶 会融化
6. 降水下冲形成下降 气流，上升和下降气流 同时存在造成严重的颠 簸。
8. 湿空气被切 断使得雷暴中 的雨水减少。
7. 下降气流压 制上升气流
多重单体雷暴
许多的雷暴是由多重单体雷暴组成 的，其中的单体雷暴可能处于不同 的发展阶段。
抛物线型天线波瓣 扁平型天线波瓣
抛物线型天线波瓣
老式的 抛物线型天线有很大的旁侧 波瓣，旁侧波瓣能够探测出天气， 但它也产生了许多的地形杂波和错 误信号。宽的主波束也使得天气信 号不精确。最后，这一类雷达不能 前视风切变。
扁平型天线波瓣
扁平型天线产生了能量集中的波束， 旁侧波瓣还是存在，但小得多。只 有在飞机接近地面时才产生一些麻 烦。几乎所有的能量都集中到主波 束。这一类雷达能达到更好的目标 精度。使地面杂波大量被抑制，使 前视风切变成为可能。
STC(灵敏度时间控制)
灵敏度时间控制 (STC)
灵敏度时间控制补偿了信号衰减，对于目标距离的改变， STC电路也会改变接收机的灵敏度来补偿因为距离产生的 信号衰减。这通常取决于STC距离。在STC工作范围内， 雷达将精确显示降水的强度水平。
时间
40 Nm 弱的增益
80 Nm 强的增益
注：当天气距离飞机 80 nm以内并且增益 设置在 “CAL” 位置时STC功能生效。
提供相当于 20 KW的发 射/接受功率。
地面杂波抑制关断：雷达显 示实际景象。
地面杂波抑制开：在所有的 距离圈优化天气回波的显示。
1o i
2o h
3o i
0o
最佳天气探测
2o i
最佳杂波抑制
1o h
3o h
多重扫描自动工作
波束特性
错过目标的能量
距离衰减
3
2
1
回波能量
50 Nm
300 Nm
接收灵敏度
➢检查维护记录；
•确定没有额外的修补和填充物； •确定雷达罩没有重复损坏并使用无铅油漆。
注：风切变 C级 雷达罩遭遇风切变后必须维护，雷达罩经过多次修理 和涂漆后必须作测试。
机载雷达
Airbus独有
人工
第二次 扫描
第四次 扫描
自动运行(初始化)
第一次 扫描
第三次 扫描
第五次 扫描
GCS 功能
地面杂波抑制:
A330机载气象雷达的使用
南航深圳公司飞行部
议程
雷达工作原理 航空气象 多重扫描概况 自动工作 总结
雷达工作原理
各种频率特性的比较：
15 KHz (声波)
雾
小雨
大雨
积云
1500 KHz (中频)
18 MHz (高频)
300 MHz (甚高频)
雾
小雨
大雨
积云
雾
小雨
大雨
积云
4
各种频率特性的比较：（续）
海洋天气
海洋雷暴较陆地雷暴少而且含水量小。雷达回波也较弱。
典型的海洋雷暴
多重扫描概况
颠簸云顶 目视云顶 雷达显示云顶
-40°
0°
多重扫描概况（续1）
颠簸云顶 目视云顶 雷达显示云顶
-40°
0°
多重扫描概况（续2）
-40° 0°
理想的雷达波束
理想的波束 – 可观察到飞机正下方到 沿气球表面320NM地方的相当部分的 天气目标
雷达
L 1000 MHz 雾
毛毛雨
小雨
S 3000 MHz
C 5500 MHz
X 10000 MHz
雾
毛毛雨
小雨
K 30000 MHz
中雨
大雨
中雨
大雨
积云 积云
WXR-700 / WXR-2100 频率 - 9330 MHz
5
雷达工作原理（续1）
雨 干雪
湿雹 干雹
反射弱 反射强
雷达工作原理（续2）
多重扫描仿效理想波束 – 三束波扫描 从0-320 nm的区域。杂波抑制算法 将地面杂波滤除。
多重扫描概况（续3）
天气探测的四个因素，颠簸和风切变探测能力
▪ 发射功率 ▪ 接收灵敏度 ▪ 天线技术 ▪ 雷达罩来自百度文库能
决定性能
146 Watts 发射功率 124 dB 接收精度
更高的增益，更好的性能
天线特性
多重单体雷暴的生命周期是 3-4小时。
注：研究表明雷暴的移动方向趋向于大约 10,000’feet高度的风向。
固定雷暴
同温层 40,000-60,000’ 上层风
注：固定雷暴可能会持续7-8小 时。
砧状云顶
中层风
雷暴的直径可能是5 -10NM。
阵锋
暖湿空气
雹线
雷暴排列组成了雹线。
雹线前锋可能会领先达100 nm.
晴空风切变、闪电 不确定：含降水的云、风切变中含水滴
雷达工作原理（续3）
正常的圆形或椭圆外形
典型的雷暴显示
8
雷达工作原理（颠簸探测）
•大量的微粒速度不一致揭示了一个颠簸目标 (类似多普勒效应) •更多的速度类型预示更强烈的颠簸。
回波的数量 回波的数量
速度
无颠簸
速度
颠簸
雷达工作原理（续4）
彩色方案
• 黑色: 少于.76 mm/hr
(.03 in/hr)
• 绿色: 微弱 (20 dBz) .76 -
3.81 mm/hr (.03-.15 in/hr)
• 黄色: 中等 (30 dBz) 3.81 - 12.7
mm/hr (.15-.5 in/hr)
雷达罩特性
雷达罩 是雷达观察外部的窗口， 如果窗口脏了或损坏了，雷达的 探测能量将不能顺利地穿过。
雷达罩分类
Class A Class B Class C Class D Class E
平均数
90% 87% 84% 80% 70%
任一点的 最小值
85% 82% 78% 75% 55%
雷达罩特性(猫眼)
• 红色: 强 (40 dBz以上)
mm/hr (.5 in/hr) 以上
12.7
• 洋红色: 颠簸 (超过5 m/s的速度变
化)
单体雷暴的发展过程
成熟阶段
4. 当冰晶和水滴的重量足以克服上升 气流时，它们将拖拽周围的空气一起 下落。
总的周期大约是1个小时
生成塔状积云阶段
3. 上升的暖湿 气流持续地补 充到雷雨云中， 上升和下降气 流同时存在造 成严重的颠簸
猫眼
飞机高度超过3,000 ft. ，“猫眼”或“鬼影” 可能在4 NM和 8 NM距离圈出现狭窄的绿 色或绿黄弧线或2个+/- 45°的小目标， 这表明增益调至最大位置时旁侧波瓣 的 地面回波或雷达罩过多地减弱了透射率 造成的。
雷达罩测试
➢雨水进入雷达罩内将极大地降低发射效能，运行前检查：
•在雷达罩前部燃亮手电筒，另一人在 雷达罩后部观察是否有雨 水进入到 雷达罩内。 •品质因素表（ Q-meter）能检测出 雷达罩内的湿气。
2.空气降温到凝结点并集 结于云中
1. 地表的暖湿空气 上升
消散阶段
5. 下降中冰晶 会融化
6. 降水下冲形成下降 气流，上升和下降气流 同时存在造成严重的颠 簸。
8. 湿空气被切 断使得雷暴中 的雨水减少。
7. 下降气流压 制上升气流
多重单体雷暴
许多的雷暴是由多重单体雷暴组成 的，其中的单体雷暴可能处于不同 的发展阶段。
抛物线型天线波瓣 扁平型天线波瓣
抛物线型天线波瓣
老式的 抛物线型天线有很大的旁侧 波瓣，旁侧波瓣能够探测出天气， 但它也产生了许多的地形杂波和错 误信号。宽的主波束也使得天气信 号不精确。最后，这一类雷达不能 前视风切变。
扁平型天线波瓣
扁平型天线产生了能量集中的波束， 旁侧波瓣还是存在，但小得多。只 有在飞机接近地面时才产生一些麻 烦。几乎所有的能量都集中到主波 束。这一类雷达能达到更好的目标 精度。使地面杂波大量被抑制，使 前视风切变成为可能。
STC(灵敏度时间控制)
灵敏度时间控制 (STC)
灵敏度时间控制补偿了信号衰减，对于目标距离的改变， STC电路也会改变接收机的灵敏度来补偿因为距离产生的 信号衰减。这通常取决于STC距离。在STC工作范围内， 雷达将精确显示降水的强度水平。
时间
40 Nm 弱的增益
80 Nm 强的增益
注：当天气距离飞机 80 nm以内并且增益 设置在 “CAL” 位置时STC功能生效。
提供相当于 20 KW的发 射/接受功率。
地面杂波抑制关断：雷达显 示实际景象。
地面杂波抑制开：在所有的 距离圈优化天气回波的显示。
1o i
2o h
3o i
0o
最佳天气探测
2o i
最佳杂波抑制
1o h
3o h
多重扫描自动工作
波束特性
错过目标的能量
距离衰减
3
2
1
回波能量
50 Nm
300 Nm
接收灵敏度
➢检查维护记录；
•确定没有额外的修补和填充物； •确定雷达罩没有重复损坏并使用无铅油漆。
注：风切变 C级 雷达罩遭遇风切变后必须维护，雷达罩经过多次修理 和涂漆后必须作测试。
机载雷达
Airbus独有
人工
第二次 扫描
第四次 扫描
自动运行(初始化)
第一次 扫描
第三次 扫描
第五次 扫描
GCS 功能
地面杂波抑制:
A330机载气象雷达的使用
南航深圳公司飞行部
议程
雷达工作原理 航空气象 多重扫描概况 自动工作 总结
雷达工作原理
各种频率特性的比较：
15 KHz (声波)
雾
小雨
大雨
积云
1500 KHz (中频)
18 MHz (高频)
300 MHz (甚高频)
雾
小雨
大雨
积云
雾
小雨
大雨
积云
4
各种频率特性的比较：（续）
海洋天气
海洋雷暴较陆地雷暴少而且含水量小。雷达回波也较弱。
典型的海洋雷暴
多重扫描概况
颠簸云顶 目视云顶 雷达显示云顶
-40°
0°
多重扫描概况（续1）
颠簸云顶 目视云顶 雷达显示云顶
-40°
0°
多重扫描概况（续2）
-40° 0°
理想的雷达波束
理想的波束 – 可观察到飞机正下方到 沿气球表面320NM地方的相当部分的 天气目标
雷达
L 1000 MHz 雾
毛毛雨
小雨
S 3000 MHz
C 5500 MHz
X 10000 MHz
雾
毛毛雨
小雨
K 30000 MHz
中雨
大雨
中雨
大雨
积云 积云
WXR-700 / WXR-2100 频率 - 9330 MHz
5
雷达工作原理（续1）
雨 干雪
湿雹 干雹
反射弱 反射强
雷达工作原理（续2）
多重扫描仿效理想波束 – 三束波扫描 从0-320 nm的区域。杂波抑制算法 将地面杂波滤除。
多重扫描概况（续3）
天气探测的四个因素，颠簸和风切变探测能力
▪ 发射功率 ▪ 接收灵敏度 ▪ 天线技术 ▪ 雷达罩来自百度文库能
决定性能
146 Watts 发射功率 124 dB 接收精度
更高的增益，更好的性能
天线特性
多重单体雷暴的生命周期是 3-4小时。
注：研究表明雷暴的移动方向趋向于大约 10,000’feet高度的风向。
固定雷暴
同温层 40,000-60,000’ 上层风
注：固定雷暴可能会持续7-8小 时。
砧状云顶
中层风
雷暴的直径可能是5 -10NM。
阵锋
暖湿空气
雹线
雷暴排列组成了雹线。
雹线前锋可能会领先达100 nm.