某MST 雷达天线阵面结构设计

中间层、平流层、对流层（Mesosphere - Stratosphere - Troposphere, MST）大气探测雷达在大气观测领域的应用越来越广泛,但其庞大的天线阵面尺寸给阵面布局、阵地基建和阵面电缆布线带来了很大挑战,也限制了该类型雷达的应用。文中从MST 雷达的天线阵面结构设计需求出发,针对高原地区环境特点,提出了一种新的天线阵面布局方案,并对天线阵地基建和天线阵面布线给出了详细设计方案,同时还设计了一种既满足电性能要求又适应高原环境的天线单元。通过对天线单元进行有限元力学仿真分析,验证了其结构设计的合理性。     

考虑共因失效的系统可靠性模型

不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式。在模型推导的过程中,直接从系统的失效过程入手,假定构成系统的各元件在独立失效情况下其寿命具有相同的概率分布,构成系统的元件存在多种失效过程,各失效过程相互独立,并服从泊松分布,从系统中某一指定元件的可靠度推广到某指定m个元件均完好的概率。算例解释了该理论模型的使用过程,并将典型系统--串联、并联以及串并联系统的计算结果与不考虑共因失效时系统的可靠度相比较。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

共因失效系统动态可靠性模型

考虑共因失效相关性,在系统层运用应力-强度干涉模型建立了共因失效系统可靠性模型。在研究系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。采用泊松随机过程来描述载荷的作用过程,运用概率微分方程和全概率公式建立了强度随时间退化时的串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型。以强度退化服从指数退化规律为例,研究了串联系统、并联系统以及k/n系统的可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明:系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;系统的失效率具有“浴盆”曲线的特征。     

T/R组件的散热设计

根据某雷达天线阵面的结构尺寸紧凑、通风散热条件不利的特点,通过采用合理的方法,对阵面的T／R组件进行了散热设计,并通过校核计算及实际测量,热性能满足要求,保证了雷达的正常工作。     

某机动式雷达天线阵面结构优化设计方法研究

文中提出了机动式雷达天线阵面结构正向设计方法,对雷达天线阵面进行了轻量化设计.应用经典力学求解天线阵面在静力学工况下的最大应力和变形,将此作为优化约束条件,将阵面质量作为优化目标,建立天线阵面的数学模型,用遗传算法进行第1次设计优化,得到天线阵面的初始结构参数综合考虑静力学工况与动力学工况,进一步用ANSYS系统的APDL建立参数化有限元模型,进行第2次优化,得到天线阵面的结构参数.文中对某型号的机动式雷达天线阵面进行了正向设计,并将优化结果与该雷达现有设计结果进行了分析对比.结果表明该正向设计方法合理,轻量化效果明显.     

有源相控阵雷达天线阵面可靠性设计分析

本文对有源相控阵雷达天线阵面的可靠性设计进行了分析。并提出了对天线阵面采用集中馈电的方法可有效提高天线阵面的可靠性。     

考虑共因失效的多状态系统可靠性分析模型

基于发生函数法建立了舍共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过改进的发生函数法求取多状态不可修串并联系统的可靠度函数。具体分两个步骤：第一步,先不考虑共因元件组的影响,用发生函数表示系统的性能分布;第二步,在“系统层”对共因元件组元件各状态信息进行分析,再用分析结果对系统发生函数进行修正,最终得到系统可靠度函数。     

多状态系统共因失效分析及可靠性模型

基于发生函数法建立了含共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过改进的发生函数法求取多状态不可修串并联系统的可靠度函数。具体分两个步骤:①先不考虑共因元件组的影响,用发生函数表示系统的性能分布。②在“系统层”对共因元件组元件各状态信息进行分析,再用分析结果对系统发生函数进行修正,最终得到系统可靠度函数。     

系统共因失效概率分析的非经验模型

根据载荷强度干涉理论,探讨了系统共因失效发生及作用机理,揭示了元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律。采用相关系数建立了共因载荷随机变量方差、元件强度随机变量方差以及失效相关程度之间的近似关系,并导出系统共因失效概率定量分析的非经验模型。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出了计算系统共因失效概率的实用方法。该模型与方法直接体现了共因失效内在机理,克服了传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为冗余系统风险数据分析、概率预测,特别是可靠性设计提供了新途径。     

考虑共因失效的折叠翼展开机构可靠度分析

共因失效问题是系统可靠性研究的重要内容之一,而在目前的机构运动可靠性分析中往往忽略了共因失效效应。由于影响机构运动的外部因素(载荷)与机构运动参量(运动所需时间)是不同量纲的物理量,因此目前还没有类似于"应力-强度"干涉模型这样简单有效的机构可靠度模型。通过试验与仿真相结合的方式建立折叠翼展开机构虚拟样机,并用Monte-Carlo仿真方法验证了多组折叠翼展开机构组成的系统存在共因失效现象,提出一种新的考虑共因失效效应的机构系统可靠度模型。新模型根据概率统计平均的意义重新解释了两个随机变量干涉分析的基本概念,并将其拓展为给定风速下的折叠翼展开机构条件可靠度的随机风速加权平均模型,从而得到单个折叠翼可靠度计算模型。又因为在确定的风速下系统中各折叠翼展开时间为独立同分布随机变量,将系统中各折叠翼条件可靠度在全部可能的风速范围内进行统计平均即可得到机构系统可靠度模型。算例分析表明新模型可以在考虑共因失效的条件下精确计算展开机构系统可靠度,并且在应用时只需要得到几个确定性风速下展开时间的分布来预测系统可靠度,便于工程应用。     

基于贝叶斯网络的系统可靠性共因失效模型

研究了应用贝叶斯网络建立共因失效系统可靠性模型的方法。应用所建模型,对典型系统进行了可靠性分析,并应用Monte-Carlo数字仿真方法进行了仿真计算。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,且具有较高的计算精度,证明了该理论模型的正确性和有效性。     

考虑载荷作用次数的共因失效零部件可靠性模型

研究了共因失效这种失效相关性以及随机载荷作用次数对零部件可靠性的影响,指出共因失效不仅存在于系统中而且也存在于具有多种失效模式的机械零部件中。在不作零部件各失效模式相互独立假设的前提下,直接运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下随机载荷多次作用时的零部件可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零部件可靠度随载荷作用次数的变化规律。并运用Monte Carlo方法进行了仿真实验,验证了模型的正确性。     

大型相控阵雷达阵面吊装设计

大型相控阵雷达阵面造价昂贵、研制周期长,其吊装的安全性、可靠性要求很高,制定合理的吊装方案、设计适合的吊具以确保吊装施工安全极为重要。针对某大型雷达阵面研制过程中的吊装,介绍了其吊装方案设计和吊具设计,并就吊具结构设计进行了计算分析及优化。文中所述的吊装方法和吊具有效地保证了该雷达阵面的安全吊装,为类似产品的吊装提供了参考。     

大型相控阵雷达阵面平面度测量方法研究

阵面平面度是天线阵面设计的关键指标,其准确测量是指标校核的重要手段。文中从大型相控阵雷达的阵面平面度的测量需求出发,分析了现有常规测量手段在各型雷达中的适应性,并结合工程实际应用阐述了各方法在实际测量中的关键点,为同类应用时方法的选取和使用提供了依据。同时,针对现代大型相控阵雷达的设计特点,提出了平面度测量的未来趋势。     

系统共因失效概率分析的非经验模型

根据载荷-强度干涉理论,探讨了系统共因失效发生及作用机理,揭示了元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律。采用相关系数建立了共因载荷随机变量方差、元件强度随机变量方差以及失效相关程度之间的近似关系,并导出系统共因失效概率定量分析的非经验模型。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出了计算系统共因失效概率的实用方法。该模型与方法直接体现了共因失效内在机理,克服了传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为冗余系统风险数据分析、概率预测,特别是可靠性设计提供了新途径。      

大阵面雷达天线高精度装配技术研究

天线阵面往往以天线骨架为基准进行安装,其装配精度决定天线的电讯指标是否满足要求。某大阵面雷达经长时间使用后,其天线骨架发生变形,不能继续作为装配基准。文中针对这一问题,对在丧失原有基准的情况下如何进行高精度装配进行了研究。文中对现状进行分析,重新合理选择基准,确定最优装配顺序,设计工装及工艺装配件,合理选择靶标点,使用激光跟踪仪实时监测装配精度,并通过现场装配验证了方案的可行性,以较高指标完成了装配。电性能测试结果表明,以该方案装配完成的天线阵面在实际运行中状态良好,指标稳定,较好地满足了使用要求。     

气象雷达的相控阵天线结构设计

相控阵天线采用电子扫描、全固态分布式发射机,大大提高了可靠性,可以实现全自动、无人值守、长期不间断工作,在气象雷达中有很好的应用前景。以风廓线雷达天线为例,从阵列结构、T／R组件等方面介绍气象雷达中的相控阵天线结构设计方法。     

某雷达平面阵列天线风冷研究

风冷具有设备简单、成本低、可靠性高、安全性好等诸多优点,在现代电子技术飞速发展的今天,仍然是雷达冷却设计时需要优先考虑的方式之一。文中针对某相控阵雷达有源平面阵列天线的冷却需求,利用热仿真软件对其散热结构进行了优化。通过分风单元、静压箱、送风孔板等空气流量分配技术的综合匹配,完成了集中式风源条件下大型平面阵列天线的精确空气流量分配,实现了系统的高集成化风冷设计,拓展了雷达风冷的技术路径,可为类似系统设计提供参考。