探讨气象雷达在浮空器保障中的应用
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摘要：随着我国在航空领域的不断探索，对飞行器的研究不断成熟，对于浮空器的制造水平也不断提高，但是浮空器很容易受到气流的影响，当浮动器出现故障时，气象雷达是解决故障的主要方式，本文阐述了气象雷达的基本情况、气象雷达在浮空器保障中的应用、气象雷达在浮空器中的其他保障措施，旨在为气象雷达在浮空器保障中的应用提供参考。
关键词：气象雷达、浮空器；保障
目前，我国主要是以系留气球为代表的浮空器，由于利用系留气球的浮空器具有连续滞空时间长、成本低、载荷大等特点，所以被广泛的应用在各个领域中，比如侦查情报、边境监控、大气探测等方面，在现代军事领域中，浮空器也是重要的应急装备。浮空器在工作过程中会受到天气的影响，会使浮空器的安全性出现问题，保证气象条件相同是浮空器安全稳定的重点，气象雷达对大气环境的探测可以有效的降低问题发生的几率，使浮空器更加安全稳定。
1.气象雷达简述
气象雷达是雷达领域用于气象方面的一个分支，气象雷达的主要的功能是测风、测云、测雨三大方面，这些功能应用的领域越来越广泛，比如农业、交通、航空航天等领域，气象雷达的工作原理主要是向大气中发射电磁波，通过雨滴、云层、雪花等不同状态对电磁波的扩散来判断气象情况及特征。
近些年，随着技術的不断发展，将更多的先进技术应用在气象雷达的研制中，使扫描与传输的速度加快，扫描速度可以达到原来的6倍，而且可以从不同角度接收回传的信号，除了对常规的电磁波分析出云层的形状、范围、移动速度等，还可以分析出水分子的直径大小，判断降雨量。目前所使用的气象雷达还可以同时接收两种气象回波，通过回波的不同频率与散射情况，可以提高对降雨量的探测，而且，技术的进步使车载的气象雷达减小了盲区的范围，有效的提高了空间分辨率。
2.气象雷达在浮空器保障中的应用
气象雷达应用的领域越来越广泛，在浮空器保障中主要应用于两方面，分别是测风雷达与测雨雷达。由于浮空器的自身的滞空时间长、升空高度高、空域范围小等特点，对探测天气变化的要求会特别高，因此对于浮空器一定要有一定的保障措施，降低浮空器发生事故的几率。
对于浮空器来说，最大的影响因素就是低空风切变和雷暴天气，低空风切是指在靠近地面高度低的位置风向瞬间发生变化，这种变化的强度到，会对浮空器造成严重的影响，这就需要气象雷达的准确探测与预警并及时回避。通常出现风切天气时会伴随着雷暴或者其他天气异常现象，这时气象雷达需要探测风速的变化以及雷暴的程度等等，要探测出位置、高度、速度、强度的变化，以及需要判断移动趋势、冰雹可能出现的几率、冰雹强度等等。
浮空器的最大特点就是可移动，气象雷达在提供保障，探测气象时，需要根据浮空器的移动路径进行提前预警，要确保探测结果的灵活性、可靠性，同时对于气象雷达的制造也要提高经济效益，提高探测质量。
2.1测风雷达
测风雷达的探测方式主要有激光雷达、声雷达、微波风廓线雷达这三种主要探测方式。
激光雷达的主要功能是向大气发送激光脉冲信号，经过大气中分子的散射后，再对接收到的信号进行分析，激光雷达的优点是可以对三维风场高精度、高时空分辨探测，经过分析可以获得风向、风速等信息，可以对低空风进行有效的测量，但激光雷达的造价成本较高，探测的范围小，探测深度不够，性价比相对较低。
微波风廓线雷达是探测风场的主要方式，微波风廓线雷达的工作原理主要是对不同的湍流发射电磁波，再接收由大气湍流散射返回的回波，通过对反射回的回波进行分析，可以计算出湍流的强度、运动速度、运动方向等信息，而且，根据通过计算出湍流的方向与速度，可以推断出风的方向与速度，因为湍流是随着风的运动而运动的，微波风廓线雷达主要是流层内水平风向、风速，提供实时连续的空中风资料，主要是针对风切变、急流等二次气象现象。
微波风廓线雷达的典型代表是WP-3000M型可移动式边界层风廓线雷达，这款微波风廓线雷达的主要工作原理是采用自动高/低组合工作模式，可以用更快的速度对风场进行分析与计算，通常是对三维风场进行探测，这款微波风廓线雷达最大的探测高度可以达到5km，时间分辨率在2分钟以内，风速的最高探测可以达到60米每秒，水平风向可以360°全面探测，这款雷达的主要特点就是分辨率高、精确度高、可靠性高，能够提供准确的探测数据，为浮空器提供良好的保障。
2.2测雨雷达
测雨雷达应用的主要目的就是对降雨量、降雨面积进行探测，主要的工作原理是电磁波散射后云层、降水、晴空回波的不同进行判断，通过存在的差异进行判断，同时，根据回波信号高频存在的相位差可以判断出电磁波的有效照射面积，从而得出降水量、运动速度等信息。
测雨雷达的代表有安徽四创电子股份有限公司研制生产的SCRXD-01型测雨雷达，这款测雨雷达最大范围可以探测高至24米，直径300千米的范围，可以判断150千米以内的位置、强度、速度、范围等信息，可以对风暴、暴雨、冰雹、中雨、小雨等天气情况进行自动识别。
浮空器的保障主要是由测风雷达与测雨雷达相互配合，共同完成，但测风雷达与测雨雷达都有一定的范围限制，所以除了利用测风雷达与测雨雷达相结合的方式对气象进行探测外，还可以利用互联网上的天气预报的信息进行参考，这样可以扩大气象的探测范围，使气象探测信息更加准确有效，
3.浮空器中的其他保障措施
浮空器的其他保障措施主要树立气象安全的意识，正确认识到气象安全的重要性，要了解当浮空器出现事故时的严重性，对浮空器安全高度重视，同时还需要做好问题出现的应急预案，一旦遇到恶劣天气，使浮空器出现故障，要如何进行解决，人员的安全如何保证，要将事故的损失降到最低，降低故障影响的范围，降低社会成本，当出现问题，解决问题后，要对出现的问题进行讨论与研究，找出问题出现的原因，避免再次出现类似问题，及时总结经验，降低问题发生的几率。
结束语：
随着科技的不断进步，各种交通工具、航空器也在不断发展，但是对于浮空器来说，恶劣天气一定是最大的问题，因此要对浮空器进行一定的保障，保障浮空器的方式主要是利用气象雷达探测，气象雷达主要从测风、测雨两方面进行探测，利用最新的科技，提高探测速度与探测范围，测风雷达主要是探测大气中的风速、风力等，当出现低空风切变时，可以及时进行判断，并且做出相应的解决办法。测雨雷达主要是探测大气中的降雨量、降雨范围、降雨速度等等，尤其对于冰雹、暴雨等极端天气进行预警。除了气象雷达对浮空器进行保障外，对于探测不到的范围，可以利用互联网的天气预报，利用多种方法对浮空器进行保障。
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（作者单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所）
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