机场风廓线雷达建设浅谈
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机场风廓线雷达建设浅谈. 谢 英 伟. 重庆空管分局 气象台 气象设备室. 机场风廓线雷达建设浅谈. 1 、 摘要 2 、引言 3 、风廓线雷达介绍: 4 、机场风廓线雷达现状 5 、机场风廓线雷达的选址 6 、 机场风廓线雷达的建设. 机场风廓线雷达建设浅谈. 1 、 摘要: 本文根据作者实际工作经验,结合民航气象领域相关规范标准和国内主流风廓线雷达产品情况,对机场主要使用的边界层风廓线雷达的选址和建设进行了探讨。. 机场风廓线雷达建设浅谈. 2 、引言 :

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Presentation Transcript


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机场风廓线雷达建设浅谈

谢 英 伟

重庆空管分局 气象台 气象设备室


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机场风廓线雷达建设浅谈

1、摘要

2、引言

3、风廓线雷达介绍:

4、机场风廓线雷达现状

5、机场风廓线雷达的选址

6、机场风廓线雷达的建设


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机场风廓线雷达建设浅谈

1、摘要:

本文根据作者实际工作经验,结合民航气象领域相关规范标准和国内主流风廓线雷达产品情况,对机场主要使用的边界层风廓线雷达的选址和建设进行了探讨。


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机场风廓线雷达建设浅谈

2、引言:

根据行业标准《民用航空气象 第4部分:设备配备》,枢纽机场和日平均起降大于300架次的干线机场宜配备风廓线雷达一部。


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2、引言:

根据“民航空管系统‘十二五’发展建设规划”,十二五期间空管系统还将新建10余部风廓线雷达。


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3、风廓线雷达介绍:

风廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束(一般为5束),接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息,从而进行高空风场探测的一种遥感设备。


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3、风廓线雷达介绍:

风廓线雷达利用多普勒效应能够探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况,具有探测时空分辨率高、自动化程度高等优点。


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3、风廓线雷达介绍:

方舱可移型

船载运动型

车载移动型

固定站


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3、风廓线雷达介绍:

低对流层风廓线雷达

边界层风廓线雷达

平流层风廓线雷达

高对流层风廓线雷达


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3、风廓线雷达介绍:

在风廓线雷达基础上增加声发射装置构成无线电声探测系统(RASS),可以遥感探测大气中温度的垂直廓线。


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3.1、风廓线雷达原理

雷达发射的电磁波因大气折射率的不均匀分布而产生散射,其中后向散射能量被雷达接收,当目标物相对雷达波束方向存在径向运动时,接收信号的频率和发射信号的频率产生偏差,称为Doppler频移,再经过一定的信号与数据处理可以得到大气的风场信息。


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3.1、风廓线雷达原理


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3.2、 风廓线雷达分类

按照对风廓线雷达探测高度需求的不同,风廓线雷达分为平流层风廓线雷达、对流层风廓线雷达和边界层风廓线雷达三种,每种所采用的工作频率也有所不同。


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3.2、 风廓线雷达分类

国内风廓线雷达通常使用的电磁波频率以及探测高度如下表所示:


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4、机场风廓线雷达现状

目前国内已有10余家机场装备了风廓线雷达,均为边界层风廓线雷达(北京、上海、昆明、西安、乌鲁木齐、九寨、林芝、玉树等)。早期的风廓线雷达多为芬兰VAISALA公司生产的LAP-3000型边界层风廓线雷达,近年建设均为国内某研究所生产的CFL03型边界层风廓线。


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5、机场风廓线雷达的选址

5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

2010年9月民航局《民用航空气象探测环境管理办法》原文如下:

“第二十条 风廓线雷达探测环境应当符合下列规定:

(一)风廓线雷达四周的障碍物对探测系统天线形成的遮蔽仰角应小于30度;

(二)建设场地应尽量远离高大建筑物、大树、山坡等遮蔽物,尽可能远离强电场、磁场物体,例如高压线、变电器、其他发射天线等。”


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  • 5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

  • 2012年4月民航局空管办《民用航空机场气象台建设指南 》原文如下:

  • “第四十八条 风廓线雷达选址应当符合下列要求:

    • (一) 风廓线雷达四周的障碍物对探测系统天线形成的遮蔽仰角应小于30 度(以天线反射面中心点为基准点,反射平面为基准平面)。

  • (二) 所选站址应尽量远离高大建筑物、大树、山坡等遮蔽物,尽可能远离强电场、磁场物体,例如高压线、变电器、其他发射天线等。

  • (三) 风廓线雷达的天线及雷达附属设施不应穿透仪表着陆系统的基本ILS评价面。”


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5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

从效力级别来说,《民用航空机场气象台建设指南 》低于《民用航空气象探测环境管理办法》,前者对风廓线雷达选址的规定与后者的规定并不冲突,只是补充了“风廓线雷达的天线及雷达附属设施不应穿透仪表着陆系统的基本ILS评价面”的规定,并对如何计算障碍物对探测系统天线的遮蔽仰角进行了明确。


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5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

根据《民用航空机场气象台建设指南 》中“以天线反射面中心点为基准点,反射平面为基准平面”的规定,

假设风廓线雷达天线反射面海拔高度为y,在距离天线反射面中心点距离为x的范围内,障碍物海拔高度h应满足以下条件:

(h-y)/x<tg30⁰

即:h<0.577x+y


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5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

根据《民用航空机场气象台建设指南 》中“以天线反射面中心点为基准点,反射平面为基准平面”的规定,

假设风廓线雷达天线反射面海拔高度为y,在距离天线反射面中心点距离为x的范围内,障碍物海拔高度h应满足以下条件:

(h-y)/x<tg30⁰

即:h<0.577x+y


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5.1 行业规范对风廓线雷达选址的要求

(h-y)/x<tg30⁰

即:h<0.577x+y

h

y

x


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5.2风廓线雷达选址探讨

从目前已建设的风廓线雷达选址情况来看,主要有两种思路:

第一种思路主要考虑使用风廓线雷达探测飞机降落区域的低空风切变;

第二种主要考虑使用风廓线雷达探测机场上空风场信息。

根据使用目的不同,选址思路也不同。


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5.2风廓线雷达选址探讨

如果按照第一种使用目的,风廓线雷达应建设在主降方向跑道外靠近但略偏离跑道延长线的位置,如下图所示:


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5.2风廓线雷达选址探讨

其中b边代表主降方向跑道延长线,a边代表飞机降落时的飞行轨迹,经查资料飞机降落时与跑道平面的夹角约为3⁰,则a边与b边的夹角为3⁰。一般飞机降落时在跑道端头向内300米左右位置接地,则根据直角三角形公式可得出:

tg3⁰=h1/(300+x1)=h2/(300+x1+x2)=0.052


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5.2风廓线雷达选址探讨

其中h1的取值有以下几种思路:

思路1为选择飞机降落时常用的决断高度(Ⅰ类精密进近)60米;

思路2为选择国内主流风廓线雷达技术参数上标称的最低探测高度100米;

思路3为选择国内主流风廓线雷达实际有效最低探测高度150米。(虽然目前很多国产风廓线雷达号称最低探测高度为100米乃至60米,但根据实际使用情况反馈来看实际有效最低探测高度为150米,150米以下的探测数据仍存在较严重的失真情况)


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5.2风廓线雷达选址探讨

h2的取值可以根据《中国民用航空气象工作规则》中对低空风切变的定义“通常指高度500 米以下,风向风速在空间一定距离上的变化”,选择为500米。

h1和h2的值选定后,就可以分别计算出x1和x2的值。则主降方向距离跑道头距离x1至(x1+x2)的范围都可以作为风廓线雷达的选址位置,同时应注意不要选在飞机降落下滑道的正下方以避免飞机尾流的影响,此外还应注意风廓线雷达的建设高度应符合飞行区障碍物保护要求。


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5.2风廓线雷达选址探讨

如果按照第二种使用目的,则风廓线雷达可以建设在飞行活动区内跑道附近的位置(应注意避免飞机滑行时的尾流影响),如自动观测系统传感器位置附近,或其他合适的位置;也可以选在飞行活动区外离跑道较近的位置。


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5.2风廓线雷达选址探讨

如果能够结合历年来航空器空中遭遇风切变的报告、向航空公司机组了解长期以来遭遇风切变信息,进一步明确风切变多发位置,对风廓线雷达的选址也将大有帮助。


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5.2风廓线雷达选址探讨

不管是按照第一种使用目的还是第二种使用目的进行选址,都应该综合考虑征地、供电、通信、交通等因素。

若安装有RASS,选址还应尽量远离居民区,以免噪声扰民。


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6、机场风廓线雷达的建设

作为机场主要使用的边界层风廓线雷达,目前主要有落地式和方舱式两种建设方式。落地式是指将天线直接建在地面上,并在天线附近建设机房。方舱式是指将天线建设在机房顶部的方式,可以节省占地面积。


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6、机场风廓线雷达的建设

风廓线雷达机房主要用于放置室内机柜和前端的数据收集、处理设备以及供电设备、通信设备等,机房面积一般应不小于20平米,机房内应采用防静电活动地板,地板下面铺设电缆,为保证风廓线雷达设备的正常工作和操作人员的良好工作环境,机房内应配备冷暖空调至少一台。


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6、机场风廓线雷达的建设

风廓线雷达建设时,应考虑配备UPS系统,UPS功率应根据风廓线雷达及配套的通信设备、空调设备等功耗来综合考虑,边界层风廓线雷达的整机功耗一般不超过5KW。


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6、机场风廓线雷达的建设

在风廓线雷达天线四周应建设高度合适的屏蔽网,以保证人员和设备的安全,还可降低地物杂波和其他干扰源的影响,屏蔽网一般作为风廓线雷达的附属设施由生产厂家按技术指标负责提供。


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6、机场风廓线雷达的建设

风廓线雷达场地的四周应安装照明灯,以便夜间进行维修工作。

风廓线雷达建设时还应进行防雷保护,应符合相关防雷规范的要求。


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报 告 结 束

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