郎需義，曹金華

（1.哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；2.陸軍裝備部駐哈爾濱地區(qū)航空軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150066）

多普勒雷達(dá)是利用多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)無線電導(dǎo)航的一種自備式導(dǎo)航設(shè)備。直升機(jī)多普勒導(dǎo)航雷達(dá)是專為直升機(jī)設(shè)計(jì)的四波束多普勒導(dǎo)航雷達(dá)。該雷達(dá)通常安裝在直升機(jī)腹部蒙皮表面，測量直升機(jī)相對地面運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒頻率，檢測出直升機(jī)相對地面的地速和偏流角。當(dāng)雷達(dá)失鎖后，不能輸出地速和偏流角。某型機(jī)雷達(dá)失鎖出現(xiàn)雷達(dá)失鎖故障，是由散熱風(fēng)扇工作引起的。是一起比較典型的非成品設(shè)備故障，而是由其他設(shè)備工作導(dǎo)致的雷達(dá)失鎖故障。

1 故障現(xiàn)象

試飛時(shí)，飛行員發(fā)現(xiàn)雷達(dá)失鎖。后續(xù)試飛時(shí)，多架機(jī)飛行員均提出多次發(fā)現(xiàn)雷達(dá)失鎖。但對雷達(dá)進(jìn)行地面檢查，未復(fù)現(xiàn)故障。經(jīng)多次飛行觀察，摸清其故障現(xiàn)象：在地面開車、起飛時(shí)，雷達(dá)一直失鎖，逐漸升高并開始空中飛行時(shí)，雷達(dá)鎖定；飛行結(jié)束準(zhǔn)備降落，漸近地面時(shí)，雷達(dá)失鎖，并到直升機(jī)落地，雷達(dá)一直處于失鎖狀態(tài)。

2 故障定位

在摸清故障現(xiàn)象的過程中，對直升機(jī)進(jìn)行多次地面通電檢查及地面開車試驗(yàn)，但故障均未復(fù)現(xiàn)。

通過假設(shè)分析法，可以確認(rèn)雷達(dá)工作正常。進(jìn)一步排驗(yàn)證，更換一臺其他生產(chǎn)批次的雷達(dá)，進(jìn)行試飛驗(yàn)證，故障依舊存在。因此，雷達(dá)設(shè)備本身不存在故障。

對雷達(dá)工作原理分析，雷達(dá)失鎖是指雷達(dá)接收不到反射信號或者接收到的反射信號信噪比低于門限要求，導(dǎo)致雷達(dá)內(nèi)部的頻率跟蹤電路不能有效準(zhǔn)確地跟蹤多普勒信號，進(jìn)而無法進(jìn)行速度解算。分析其失鎖原因，應(yīng)該是其發(fā)射信號或者接收到的反射信號被干擾，導(dǎo)致雷達(dá)不能有效準(zhǔn)確地跟蹤多普勒信號，造成失鎖。

能夠影響無線電信號的，可能就是受外部環(huán)境、電磁干擾或機(jī)上其他設(shè)備影響，從這三個(gè)方面重新進(jìn)行故障排查。

2.1 外部環(huán)境影響排查

在前期故障排查過程中，多架次地飛行觀察、多次地面通電檢查及開車試驗(yàn)，其工作時(shí)間、地點(diǎn)均不相同，其外部環(huán)境也不同，但故障現(xiàn)象相同。因此，初步排除外部環(huán)境的影響。

2.2 電磁干擾影響排查

在飛行前，該型機(jī)已經(jīng)進(jìn)行電磁兼容檢查，檢查中雷達(dá)未出現(xiàn)失鎖問題。

著重檢查機(jī)上發(fā)射設(shè)備，如短波電臺、超短波電臺、無線電高度表、空管應(yīng)答機(jī)，對雷達(dá)的干擾影響。在地面電源加電和地面開車試驗(yàn)時(shí)，雷達(dá)工作正常，未出現(xiàn)失鎖。因此，初步排除電磁干擾的影響。

2.3 機(jī)上其他設(shè)備影響排查

在進(jìn)行外部環(huán)境影響排查和電磁干擾排查時(shí)，啟動(dòng)工作的機(jī)載電子設(shè)備，并未影響雷達(dá)工作。通過與飛行員溝通，發(fā)現(xiàn)上述干擾排查中，由于飛行準(zhǔn)備和僅地面試車啟動(dòng)的機(jī)載設(shè)備不同，結(jié)合前期排故過程，未啟動(dòng)檢查的設(shè)備還有飛控系統(tǒng)和該型機(jī)新增供電的相關(guān)設(shè)備。

針對這些設(shè)備進(jìn)行排查。

在近地懸停時(shí)，雷達(dá)失鎖，飛行員關(guān)閉飛控系統(tǒng)，雷達(dá)依舊失鎖，排除飛控系統(tǒng)的影響。

該型機(jī)新增供電的相關(guān)設(shè)備包括變壓整流器、電動(dòng)絞車、散熱風(fēng)扇。在地面依次使其工作，當(dāng)散熱風(fēng)扇工作時(shí)，雷達(dá)失鎖。初步定位故障源。

為充分驗(yàn)證故障原因，機(jī)上僅啟動(dòng)多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)和散熱風(fēng)扇進(jìn)行檢查。多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)單獨(dú)工作時(shí)，雷達(dá)鎖定，不失鎖；啟動(dòng)散熱風(fēng)扇后，雷達(dá)立即失鎖；散熱風(fēng)扇關(guān)閉，3～4分鐘后雷達(dá)重新進(jìn)入鎖定狀態(tài)，該時(shí)間為雷達(dá)由失鎖到重新建立信號鏈接并解算信號的時(shí)間；再次啟動(dòng)散熱風(fēng)扇，雷達(dá)再次失鎖。因此，雷達(dá)失鎖問題的根源是散熱風(fēng)扇工作引起的。

3 干擾原因分析及排查

散熱風(fēng)扇與多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)無任何交聯(lián)，但安裝位置接近，如圖1所示。

圖1 設(shè)備位置

故障排查中進(jìn)行電磁干擾檢查時(shí)，散熱風(fēng)扇不是發(fā)射設(shè)備，未加電工作，因此，電磁干擾檢查中沒有發(fā)現(xiàn)該故障原因。

散熱風(fēng)扇主要由電機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，將行李艙中的熱風(fēng)排出，功率較大。干擾的原因，一種可能是散熱風(fēng)扇電源線電磁輻射干擾雷達(dá)工作，另一種是散熱風(fēng)扇電機(jī)工作時(shí)，輻射的電磁波干擾雷達(dá)工作。

（1）電源線電磁輻射干擾雷達(dá)工作排查。新制電源線，用地面直流穩(wěn)壓電源給原機(jī)風(fēng)扇供電，電源線明線敷設(shè)。散熱風(fēng)扇工作時(shí)，雷達(dá)仍然失鎖；更改電源線敷設(shè)位置，雷達(dá)仍然失鎖。因此，初步排除該干擾可能。

（2）散熱風(fēng)扇電機(jī)干擾雷達(dá)工作排查。由于機(jī)上散熱風(fēng)扇拆卸困難，用新的同型號散熱風(fēng)扇進(jìn)行干擾驗(yàn)證。新散熱風(fēng)扇外接電源供電。將新散熱風(fēng)扇放到原機(jī)出風(fēng)口附近位置，加電工作，雷達(dá)失鎖，說明新散熱風(fēng)扇對雷達(dá)存在干擾。

將新散熱風(fēng)扇放到行李艙內(nèi)部靠近雷達(dá)位置，散熱風(fēng)扇加電工作，雷達(dá)不失鎖；更改散熱風(fēng)扇在行李艙內(nèi)的放置位置，加電工作，雷達(dá)仍然不失鎖。初步排除該干擾可能。

重新梳理排查過程及雷達(dá)工作原理，分析另一種干擾可能：

在地面時(shí)，地面反射的雷達(dá)信號，被旋轉(zhuǎn)的散熱風(fēng)扇葉片再次反射回地面，由于距離地面較近，被葉片反射的信號再次被地面反射，被雷達(dá)接收。被旋轉(zhuǎn)的葉片反射的信號，帶多普勒頻移，因此，雷達(dá)接收的信號中，既有帶多普勒頻移的信號，也有不帶多普勒頻移的信號，導(dǎo)致雷達(dá)不能正常解算，出現(xiàn)失鎖。在空中飛行時(shí)，直升機(jī)距離地面高度較高，被地面再次反射的葉片反射信號，不再被雷達(dá)識別，雷達(dá)不再失鎖。

對該分析進(jìn)行驗(yàn)證。

將新散熱風(fēng)扇的葉片拆除后，重新放到原機(jī)出風(fēng)口位置，加電工作，雷達(dá)不失鎖，調(diào)整其他位置，雷達(dá)不失鎖。重新安裝葉片，在原機(jī)出風(fēng)口位置加電工作，雷達(dá)失鎖。

在散熱風(fēng)扇和雷達(dá)之間用細(xì)銅網(wǎng)進(jìn)行屏蔽隔離，使地面反射信號不能反射到散熱風(fēng)扇葉片上。機(jī)上散熱風(fēng)扇加電工作，雷達(dá)不失鎖，撤掉細(xì)銅網(wǎng)后，雷達(dá)失鎖；重新進(jìn)行銅網(wǎng)隔離，3～4分鐘后雷達(dá)重新進(jìn)入鎖定狀態(tài)。

因此，故障原因已查明，是散熱風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)，反射的信號中帶多普勒頻移，被雷達(dá)接收，導(dǎo)致雷達(dá)不能正常解算，出現(xiàn)失鎖。

4 解決措施

根據(jù)故障原因，解決方法主要是阻斷風(fēng)扇葉片對信號的反射，因此，提出以下幾種解決措施：

（1）更改安裝位置，使散熱風(fēng)扇與雷達(dá)遠(yuǎn)離。該批次直升機(jī)散熱風(fēng)扇和雷達(dá)安裝完成，散熱風(fēng)扇用于行李艙散熱，安裝位置更改余地不大。雷達(dá)必須安裝在直升機(jī)底部，當(dāng)前已無其他合適位置。因此，該措施機(jī)上難以驗(yàn)證并實(shí)施。

（2）調(diào)整散熱風(fēng)扇安裝形式，使其葉片不對準(zhǔn)地面。由立式安裝改為平放安裝，增加出風(fēng)彎管。該措施改動(dòng)量較大，需要更改散熱風(fēng)扇固定形式，涉及成品硬件改動(dòng)，新設(shè)計(jì)出風(fēng)彎管及其安裝結(jié)構(gòu)。該措施實(shí)施難度大，且需要驗(yàn)證可行性，實(shí)施難度大。

（3）風(fēng)扇葉片由金屬材質(zhì)改為尼龍等非金屬材質(zhì)，降低反射信號強(qiáng)度。重新設(shè)計(jì)尼龍材質(zhì)的風(fēng)扇葉片。安裝后試驗(yàn)，未能解決該干擾問題，因此，該措施不可行。

（4）風(fēng)扇葉片表面增加粗糙度，降低發(fā)射率。在風(fēng)扇葉片噴涂皺紋漆，增加表面增加粗糙度。安裝后試驗(yàn)，也未能解決該干擾問題，因此，該措施不可行。

（5）散熱風(fēng)扇出風(fēng)口增加屏蔽網(wǎng)，屏蔽反射信號。在故障原因排查的過程中，通過銅網(wǎng)隔斷，能夠解決干擾問題。因此，在散熱風(fēng)扇出風(fēng)口增加屏蔽網(wǎng)，屏蔽反射信號，理論上是可行的。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，增加銅網(wǎng)后，能夠解決該干擾問題。

通過以上幾種解決措施的分析及驗(yàn)證，解決該干擾問題的最有效措施為散熱風(fēng)扇出風(fēng)口增加屏蔽網(wǎng)。

5 結(jié)語

由散熱風(fēng)扇引起雷達(dá)失鎖的故障，故障定位困難，故障原因出乎預(yù)料。在排查的過程中走了一些彎路，但也積累了經(jīng)驗(yàn)。本文通過剖析排故過程，分析故障原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望能夠給一線工作者提供參考。