摘 要：对边行进边工作雷达的结构设计方面作了一些尝试后的思考，结合实例提出边行进边工作雷达在结构设计方面需考虑的若干问题及解决方案。强调了采用机电一体化技术和集成化技术是实现雷达边行进边工作的主要途径。
    关键词：边行进边工作；机电一体化技术；集成化技术  Construction Design Approach for an Operatingwhilemoving Radar

ZHOU Jun

(The 38th Research Institute of CETC,Hefei 230031, China)
    Abstract：The article presents some thoughts after many trials in construction design of operatingwhilemoving radar. Combined with practical examples, the author points out some issues occurring in the design and their solutions. The author highlights electro-mechaNIcal integration technique and integration technique as the main approaches.
    Key words：operatingwhilemoving; electromechanical integration technique; integration technique
0 引言
    近年来，对边行进边工作雷达的需求呼声甚高，实现边行进边工作雷达设计的条件已日趋成熟，国外也有成功的例子。边行进边工作的雷达其主要任务是对付现代战争中的突发事件，避开敌方的侦察和攻击，同时又能为指挥员提供相关情报，完成目标搜索和目标指示,这类雷达适合野战防空部队或地面机动部队使用。
    在对边行进边工作雷达的设计方面作了一些尝试后的总结和思考，分几个部分进行了介绍。

1 结构设计要求
    ·海、陆、空运输兼容，载体应具备良好的越野性能。
    ·雷达能够迅速架设和拆收，实现边行进边工作。
    ·工作可靠，可维修性好。 
    ·环境适应能力强。
    ·雷达天线应有指向精度控制。
    ·雷达工作单元应与电源合二为一，载体运动时也能供电。

2 设计举例
    一种用于观测地面和低空慢速目标的中程战场侦察雷达，整机只有一个运输单元，在运输单元的后部安装了一个设备舱，前部安装了一个自动举升并在任何位置可以锁定的举升平台，收发单元安装在举升平台顶部。图1为该雷达组成及工作方式简图。 　
    该雷达天线不仅可以在360°范围内扇扫，而且还可以在±20°区域内进行自动俯仰，使得雷达即便是在很凹或很高的地形地貌下也能正常地观察目标，同时，在行进中也能调整俯仰角度；方位轴上的数个传感器，保证了雷达方位上的适时定位基准；高稳定的举升平 台在结构上保证了雷达观察的精度。 3 机械设计的特点
3.1 集成化设计
3.1.1 运输单元的简化
    一般的地面防空雷达都是由几个单元构成。对边行进边工作的雷达来说，我们认为，轻、小型化是一个重要前提条件，用途决定了该类雷达作战地点不定，转移频繁，因此在满足战术、技术指标的前提下，应尽可能减小几何尺寸，实现雷达的轻、小型化，将运输单元简化为一个单元。
3.1.2 综合设计
    由于元器件的集成度不断提高，电子设备的体积逐步缩小，在相同功能的前提下，以前要做成一个分机，现在只需一块插件，这就为综合设计创造了条件；大功率晶体管的使用，使得发射系统的集成化设计成为可能，因此在系统设计时，可以考虑综合利用设备空间，将相关部分按一定的原则，如电磁屏蔽等等，进行集成化设计，使结构设计更合理、紧凑，利于减少各分系统之间的联接接口。
    例中的雷达是将收发单元、天线及指向系统进行了一体化的综合设计，将这部分设备集合成一个有各种活动机构的整体，安装在举升平台的顶部；设备舱一分为二(间壁隔断)，前部(以运输车头为基准)安装电子设备，后部安装发电机，固定地点工作时，发电机可以借助一套由汽车供电的装置，落地工作，简洁实用，由于安装了排烟装置，必要时可以随时开机工作，为实现边行进边工作的模式创造了条件；电子设备的工作环境由安装在方舱顶部的顶装式空调进行调节的，由于这类空调器是专门为汽车设计的，因此保证了其自身在行进中的正常工作；高强度、高精度抛物面天线由人工树起或扣下，动作简便、快捷，较大的风载荷承受能力，也为边行进边工作模式的实现创造了条件(天线的大小对实现雷达边行进边工作模式也是至关重要的)；高可靠的电子设备及特殊的热学、密封设计，保证了收发单元的可靠工作，即便在热带地区试验，也达到要求。
    同时，应用了CAD、CAE技术，对机械构件进行复杂的力学分析，对热设计也进行了接近实际情况的分析。
3.1.3 机电一体化
    机电一体化技术是边行进边工作雷达结构设计的一个重要方面，如例中的雷达，由于侦察距离较远(同时考虑在较低地势处工作)，雷达头可被举升至离地面≥4米的高处(天线轴线最高可离地5.6米)，举升雷达头的举升平台是由计算机控制的、带电锁和机械锁的一套三节套筒机构构成，有关指标如下。
    举升高度：≥3M；
    举升重量：≥200kg；
    举升时间(至最高)：≤2.3min；
    可靠性指标：MTBF＞104h；
    锁定：永久(任意位置)；
    限位装置：程序控制与机电限位。
    对于例中的雷达，没有举升平台，就很难实现真正意义上的边行进边工作模式。 同时，安装雷达头的稳定平台(装置)，是一个典型的机电一体化技术的应用，也是雷达实现边行进边工作模式的重要条件。
3.2 机械构件的可靠性、可维性和安全性设计
    机械构件的可靠性设计，传统的办法是用安全系数来表示，这种办法主要依据工业标准的规定和设计者的经验。而边行进边工作雷达的可靠性和可维性设计要求较高，既要满足使用要求，又要轻巧。机械构件的可靠性概率设计是解决这个问题的有效途径，这种方法是建立在载荷、材料、几何尺寸三个要素基础上，通过失效情况统计，得到可靠性设计的基本参数。在设计时要作如下考虑。
3.2.1 可靠性指标
    ·寿命能保持机械构件规定功能下可靠工作的时间。
    ·可用性机构能正确完成规定动作的时间。主要针对运动的机械构件，如减速箱、轴承、空调器、风扇等。其计算方法：
    
式中，η为可用性；T为使用总的时间；ΔT为故障停机时间；
    ·无故障工作概率   在累计工作次数中，准确完成规定动作的比例。主要针对间歇工作的机械构件。如天线举升、俯仰，往往是一次定位后，要经较长一段时间再动一次。其计算方法：
  
式中，N为无故障工作概率；N₁为机械正确动作次数；N₂为机械失效动作次数。
3.2.2 可维修性设计
    边行进边工作雷达的可维性设计主要是针对更换单元的更换时间。可更换单元的可更换时间一般规定在0.5～15分钟之间。主要措施是采用模块化组件和标准插件，尽可能采用插拔式联接。一些高功率组件(如固态功率组件)可以应用盲配式高频接头。
3.2.3 安全性设计
    安全性设计是指人身安全和机械安全。自动化程度越高，安全性设计愈重要，应正确控制构件的运动位置，避免误操作和运动位置过限。例中举升平台的限位控制，天线俯仰角度控制等动作，都是通过计算机软件控制执行元件实现的；同时还使用了机电转换、行程开关等方法、器件实现“双保险”。
    在机电控制均失效的情况下，该类雷达还应可以用人工干预进行本控。

4 结束语
    笔者曾与课题组的有关同志做过一个试验，该雷达在平坦的道路上实现了边行进边工作的模式；我们设想，对该雷达进行进一步改进，将雷达头安装在一个稳定平台上，同时加装一套快速反应的定位系统、一套通讯或图像传输系统，运输车以20KM/H的速度行进，它或许可以成为一部真正意义上的边行进边工作的雷达。
    以上是在总体结构设计中对边行进边工作雷达的一些实践和设想，雷达能否实现边行进边工作与雷达的用途、指标及设备量有直接的关系；在结构设计方面，不仅是结构设计师要考虑的问题，同时还必须得到电讯设计师的重视和支持。
参考文献
［1］鲁守来等.电子设备结构设计原理.南京：江苏科学技术出版社，1986.
［2］沈裕康等.自动控制基础. 西北电讯工程学院，1986.

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