长沙航空职业技术学院毕业设计（论文）题目：某型机载气象雷达显示器常见故障检测与维修学生姓名李海勇系别航空装备维修工程系专业飞机控制设备与仪表班级机载0901班学号200900141052指导教师尹倩倩老师职称讲师二0一二年五月二十日长沙航空职业技术学院长沙航空职业技术学院2012 届毕业生毕业设计（论文）任务书学生姓名李海勇学号200900141052系别航空系班级机载0901 指导教师尹倩倩老师设计（论文）题目：某型机载气象雷达显示器常见故障检测和维修1.总体设计提纲：（1）机载气象雷达系统的组成及其各部分的作用；（2）气象雷达的探测原理和显示器的显示原理；（3）气象雷达显示器的组成和工作原理；（4）举例分析了气象雷达显示器常见故障的检测和维护；（5）彩色显示器常用的检修方法。

2.阶段设计任务：第一阶段：拆装某型飞机机载设备，查找相关实物及资料；第二阶段：查找相关文献资料，写出初步设计论文大纲；第三阶段：开始论文的落实，并将论文初稿交老师修改；第四阶段：再次查找资料并进行论文的查错及补漏；3、技术和量化要求：机载气象雷达显示系统是机载重要的显示系统之一。

雷达显示系统需要数据采集器/集中器，显示管理处理器，字符/图形发生器，显示单元等组件。

所以要想做好气象雷达显示器常见故障的检修工作就必须了解或掌握气象雷达整个系统的工作原理，除了这些还得需要掌握显示器组成和各个部分工作的电路原理，掌握必要的故障检测方法。

4、参考文献和资料目录：[1] 空客飞机制造公司飞机维护手册[2]民用航空电子系统[3]彩色显示器常见故障及检修某型机载气象雷达显示器的常见故障检测与维修论文摘要：机载气象雷达系统（WXR）用于在飞行中实时地探测飞机前方航路上的危险气象区域，以选择安全的航路，保障飞行的舒适和安全。

机载气象雷达系统可以探测飞机前方的降水、湍流情况，也可以探测飞机前下方的地形情况。

在显示器上用不同的颜色来表示降水的密度和地形情况。

新型的气象雷达系统还具有预测风切变（PWS）功能，可以探测飞机前方风切变情况，使飞机在起飞、着陆阶段更安全。

关键字：气象雷达系统、显示器、故障检测、维修目录一、机载气象雷达系统的组成 (1)二、机载气象雷达对目标的探测原理 (2)三、气象雷达信息的显示原理 (5)四、机载气象雷达显示器工作原理及特性 (7)五、机载气象雷达显示器常见故障检测机维修 (10)六、机载气象雷达显示器其它常见故障 (14)七、检修显示器常用的方法 (15)八、结束语 (17)九、致谢 (18)十、参考文献 (19)一、机载气象雷达系统的组成机载气象雷达系统的基本组成由：雷达收发机、雷达天线、显示控制面板和波导系统等，如图1所示：图 1雷达收发机：用来产生发射射频脉冲信号和接收并处理射频回波信号，提供气象、湍流和地形等显示数据，探测风切变事件并向机组发送警告和告诫信息。

雷达天线：用来产生高3.6°、宽3.4°的波束并接收回波信号。

天线的稳定性受IRU（惯性基准组件）的俯仰和横滚数据控制。

显示器：气象雷达数据都显示在ND(navigation display；导航显示器)上。

控制面板：用于选择气象雷达的工作方式，控制天线的俯仰角度和稳定性，对接收机灵敏度进行控制。

波导系统：波导管作为收发机和天线之间射频信号桥梁通道。

二、机载气象雷达对目标的探测原理机载气象雷达主要用来探测飞机前方航路上的气象目标和其他目标的存在以及分布状况，并将所探测目标的轮廓、雷雨区的强度、方位和距离等显示在显示器上。

它是利用电磁波经天线辐射后遇到障碍物被反射回来的原理，目标的导电系数越高，反射面越大，则回波越强。

要清楚气象雷达如何工作的关键在于了解雷雨的反射率。

一般来说，雷雨的反射率被划分成三个部分：雷雨的下三分之一由于温度在冰点之上，所以全部由小雨滴组成，这部分是雷雨中对雷达波能量反射最强的部分。

中间部分由过度冷却的水和冰晶组成，由于冰晶是不良的雷达波反射体，所以这部分的反射率开始减小了。

雷雨的上部完全由冰晶组成，所以在雷达上几乎不可见。

另外，正在形成的雷雨在其上部可能会形成拱形的紊流波，如图2所示：图 2图中：Turbulence Bow Wave(拱形性的混乱的波动)；Minimal Reflectivity(最小反射率)；Moderate Reflectivity（一般反射率）；Maximum Reflectivity(最大反射率)；1.对降水目标的探测机载气象雷达所探测的降水目标，如雷如、冰雹、雪等，它们属于导电的水物质，对雷达辐射的射频脉冲电磁波除一部分能量被吸收、损耗和散射外，均能被有效地反射回雷达天线。

而反射的强弱与气象目标含水量的多少有关，所以，天线接收的回波经雷达接收机处理后，在显示器上用不同的颜色显示出雷雨的强弱，被测目标的距离由电磁波从发射到接收所用的时间来确定。

a.能探测到的目标有：①雷雨；②潮湿的冰雹和湍流；③冰晶、干燥的冰雹、干燥的雪（回波弱）；b.雷达不能探测到的目标有：①云、雾或风；②洁净空气的湍流；③沙尘暴；④闪电；2. 对湍流的探测气象雷达采用每组多个脉冲来探测湍流。

由于湍流相对于飞机有速度的变化，根据多普勒频移原理，接收信号的频率相对于发射信号的频率产生偏移，利用接收回波信号频率的变化来探测湍流。

3.对风切变的探测风切变是在很短的距离范围内，风速或风向，或两者一起发生急剧变化。

它可以在很大区域内发生，并伴有狂风暴雨，或者只在一个很小区域内发生，特别是在接近地面的高度发生时，对飞机的起飞和着陆造成严重的威胁，如图3所示：图 3图中：AIR SPEED(空速)；POWER（动力）；ALTITUDE（高度）在飞行中，驾驶员需要尽快、尽早知道飞机航路上风切变的存在，以采取措施保障飞行安全。

对风切变的探测可应用多普勒原理来实现。

当飞机强顶风时，产生正的多普勒频移，而逆风会产生负的多普勒频移，如果在一个很短的距离范围内探测到有非常明显的正的和负的风速变化，则可断定为风切变。

三、气象雷达信息的显示原理1. 气象信息及湍流的显示显示器上的气象雷达数据显示飞机前方的气象和地形信息。

颜色显示气象或地形回波信号的强弱。

这四中颜色用于气象雷达显示，如图4所示：图 4①绿色：轻度气象条件；②黄色：中度气象条件；③红色：重度气象条件；④深红色：湍流（气象雷达系统只在40NM内计算和显示湍流）2. 风切变信息的显示在风切变工作方式时,雷达天线只扫描120°(±60 °).此时,天线从右至左扫描处理气象信息,从左至右扫描处理风切变信息,而且只有40海里、±30 °之内的风切变目标才被显示出来。

风切变的位置根据相对于飞机纵轴的方位和机头的距离而确定。

根据风切变的位置不同，风切变警告可以分为三类：咨询（Advisory）、警戒（Caution）、警告（Warning）。

图5所示分别为飞机在起飞和进近期件不同类型风切变警告的分布情况。

图 5图中：AIRCRAFT HEADING(航向)；APPROACH AND GO-AROUND(进近和复飞)；TAKE OFF(起飞)；WARNING（警告）；CAUTION（警戒）；ADVISORY （咨询）；WEATHER DETECTION REGION（气象探测区域）当有第二级风切变警戒时，除了在显示器上有显示外，还会有语音警告：“Monitor Radar Display”（监控雷达显示器）；当有第三级风切变警告时，语音警告：“Windshear Ahead”（前方有风切变）或“Go-Around，Windshear Ahead”（复飞，前方有风切变），这时在PFD(primary flight display；主飞行显示器)上还会有红色的“WINDSHEAR”（风切变）文字显示。

四、机载气象雷达显示器的工作原理及特性雷达显示器从工作原理上来看有两种，包括：阴极射线管式和有源矩阵液晶显示器。

这里以阴极射线管式雷达显示器为例介绍其工作原理。

阴极射线管（CRT）是第一种用作驾驶舱主飞行显示器的完全灵活显示设备。

早期研究使用的是单色CRT，不久，荫罩式彩色CRT就适用于机载驾驶舱的环境，尺寸也不断地增大。

1.荫罩式CRT工作原理荫罩式CRT包括一个真空玻璃管，在该管内电子枪以高速发射电子，打在磷光质图层上。

电子枪上带有3个栅条式电极的调制，一副多级电子透镜的聚焦，最后穿过荫罩加速打到显示面板上。

通过设置电子枪、荫罩和磷光质涂层点的几何排列，每个阴极发射出的电子仅仅打中和点亮指定颜色的磷光质涂层点。

组合电子束通过位于X和Y 轴上一个电磁偏转线圈使其偏转，从而扫描CRT显示屏。

对单个电子束的调制生成了由3幅原色图像构成的一副全彩色图像。

该CRT需使用专用高压电源，典型的为大约20KV末端阳极电压和6～8KV的聚焦电压。

电子束电流为每电子枪600μA数量级。

由于荫罩的透光度小于30%，因此有20W应该射到真空管上的功率却损失的荫罩上。

弹性附属装置是荫罩维持在绷紧状态，并与磷光质涂层点对准。

为防止电子束的几何排列受到外部磁场干扰，CRT显像管围绕于一个镍铁高导磁合金屏蔽罩内。

该罩还拥有阻尼机构，使CRT显示器能耐受机载环境，如图6所示：图 6置于CRT面板上的磷光质涂层发出红、绿和蓝色原光，通过适当组合阴极的驱动电压，能在三原色绘制的三角形色域内生成任何颜色，如下图所示：2.荫罩式CRT的特征倘若在民机驾驶舱应用中获得了可接受的性能，则需要仔细关注许多有关荫罩式CRT的特征。

（1）亮度。

在视频应用中，CRT图像以光栅扫描方式成像工作，显示的信息内容完全由调制电子束实现。

而在机载领域中，光栅扫描方式不能简单生成在驾驶舱内恶劣照明条件下足够看清的图像。

为此，机载CRT显示器上的CRT电子束以类似于钢笔绘图一样通过偏转来扫描字符，并且横贯黑色区域时不占用时间，因此，该电子束能够以更主要的速率扫描，并向磷光质涂层传递更高的能量，生成一幅更亮的图像；显示信息内容主要以电子束偏转的形式提供，调制的电子束仅定义信息的颜色，这种工作方式被称为笔画（或草书）书写形式。

（2）对比度。

当未被电子束点亮时，磷光质涂层点为灰白色。

CRT 不得不安装一个对比度增强过滤器，降低阳光反射光，不然在驾驶舱内恶劣照明条件下可能产生太阳反射光。

该过滤器减弱了CRT的发光，同时，由于磷光质涂层反射的阳光两次穿过过滤器，因而被弱化两次。

典型情况，对日光单次通过的传输率为30%，通过过滤器拥有对一种指定光谱传输的特征，即在弱化其他频率的同时最适合该光谱的峰值能量打到CRT的磷光质涂层上。

（3）颜色纯度。

在电子束与磷光质涂层点对准过程中发生的任何失误均会造成落点错误，从而部分激活邻近一个错误颜色的磷光质涂层点。