基于INDRA IRS-20MPL型二次雷达天线系统结构的日常维护管理方法

民航安徽空管分局技术保障部

打开文本图片集

摘要：天线系统相当于雷达的眼睛和耳朵，设备保障人员对其日常维护极其重要。近些年，空中交通管理部门引进了多套具有S模式的西班牙INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达系统。本文中，该类型雷达天线系统是按结构划分，绝大部分结构件是位于雷达塔上的机械部分，主要包含CSL-M天线、基座两大部分。为了实现对该类型雷达天线系统更有效、更合理的维护管理，本文通过观察法和文献研究法，根据此款天线的结构和功能，结合《民用航空通信导航监视运行保障与维护维修规程》和《民用航空通信导航监视工作规则》等法律法规，分析总结出INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达天线系统的日常维护具体项目和管理方法。因此本文内容可在日常工作和维护中，为设备保障人员提供选择维护周期、采用维护方式和制定维护计划的参考。

关键词：天线；基座；驱动；维护

一、 INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达简介

INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达，是具备S模式的二次雷达。S模式二次雷达具有可以选择性询问模式和地空数据通信等功能，可以发送和接收有24位唯一地址码的射频信号对装有S模式应答机的飞机进行指向询问。相对传统A/C模式二次雷达，S模式二次雷达具有可以选择性的询问，可获得更多的编码信息，降低询问频率，减少异步干扰等优点。INDRA IRS-20MP/L型S模式二次雷达按结构划分，可分为天线、询问机柜、图形显示系统、管理控制系统和局域网等几部分组成；按功能划分，可分为天线部分、发射和接收部分、监控部分以及辅助部分。在雷达中，天线的作用是将发射机产生的导波场转换成空间辐射场，并接收目标发射的空间回波，将回波能量转换成导波场，由传输馈线送给雷达接收机。[1]本文中所指的天线系统是按结构划分的，绝大部分结构件是位于雷达塔上的机械部分。该天线系统的主要功能有向空间发射1030MHZ和接收1090MHZ电磁波信号，通过机械旋转实现360°的方位覆盖，和角信息传输等。在Indra厂家提供的资料《MSSR-S & Pedestal - Training Course Material》中将基座和驱动看作一个整体[2]。因此对该天线系统，在本文中作者将其分为CSL-M天线和基座两部分。天线系统部分相对发射和接收部分、监控部分和辅助部分等在机房和室内的设备，更容易受到环境和气候等影响，也因为其工作特性更容易产生机械损耗，所以机务员对天线系统的日常维护与雷达其它结构部分的维护有不同的项目和方法。

二、 INDRA IRS-20MP/L型二次雷达天线的结构和功能

INDRA IRS-20MP/L型二次雷达天线主要包含CSL-M天线和基座两大单元。CSL-M天线是高1.8米长8.6米的大垂直口径阵列（LVA）天线（见图2.1CSL-M天线），主要用于向空间中发射SSR和S模式询问脉冲和接收来自航空器的应答脉冲。它的机械构造是由天线框架、俯仰机构和总共36个辐射柱组成，其中正面有35个，在《MSSR-S & Pedestal - Training Course Material》中为每辐射柱做了编号，中心位置的前柱C18为前部旁瓣抑制辐射柱，其余的前柱被编号为C1，C2，C3等直到C35，还有一个位于背部的C36是背部旁瓣抑制辐射柱。[2]这根背部旁瓣抑制辐射柱是通过两个托梁连接的，并且在后部具有独立的倾斜装置。同时，在辐射柱之间还有反射杆，总共108根，用来防止向前发射的能量辐射到天线的背面。

另外，CSL-M天线内部还包含网络分配器、两个十路功率分配器、3个低通滤波器、3个带通滤波器和背部填充耦合器（如图2.2 CSL-M天线内部连接图和表2.1 CSL-M天线元件表所示）。其中，网络分配器是位于天线中心内部的电路组件，通过天线中央顶部窗口和位于SLS后部组件和梁之间的后窗，可以看到该元件，其功能是分配三个信道的射频功率（输入/输出）到天线。两个十路功率分配器，分别位于天线的两端，各为10个辐射柱分配信号。它们在梁内，靠近梁的两端的第二第三盖下方。每个射频滤波器组件由一个带通滤波器和一个低通滤波器组成，它们位于梁的中心部分内部，靠近网络分配器，和通道和控制通道的过滤器组件位于网络分配器的左侧，差通道过滤器位于网络分配器的右侧。背部填充耦合器位于梁的内部，在网络分配器的左边，功能是将旁瓣抑制信号分配到背部填充辐射柱和中央前柱。

天线的基座部分又可称为天线驱动系统，主要负责承载天线旋转，通过向CSL-M天线提供合适的功率将天线旋转保持在所选择的速度，并提供天线角位置信息的。它由四个主要功能组构成：转台，传动组、角度信息传输组和旋转铰链。传动组是由轴承环和传动线组成；角度信息传输组包含方位信息传输组件、扫描头分配面板、旋转接头以及连接线；旋转铰链是为发射机和天线之间的三个射频信号提供射频路径。其他基座的元件还有安全插销、滑环组和内部连接箱。天线基座部分可以具体的分为七个元件。（如图2.3天线基座主要元件和表2.2天线基座主要元件表所示）

其中，两套传动组又各自都包含了小齿轮组、离合器、齿轮箱和电机四个部分，在齿轮箱外侧有一个油位观察窗，可通过目视和传感器观察齿轮箱内机油油位情况。

在扫描头分配面板内部有两套扫描头数模转换器，它的主要功能是将从扫描头接收到的ACP和ARP信号发送到天线基座控制箱，并且将天线基座控制箱提供的24V电源转换为5V的电压供给到扫描头使用。

在转台的部分，除了内部的轴承环和滑环组，外壳正面有一个连接面板，主要有信标灯的220V电源接口、和通道射频接口、控制通道射频接口和差通道射频接口。在转台的底座上，还有一套安全插销装置，作为安全链的一环，其功能是通过将插销放在转盘和底座的互锁装置，可以避免天线转动。

旋转铰链作为天线部分的重要组件，其主要功能是传输和、差、控制三路信号至天线，实现信号在固定部分与转动部分之间的传递。

此外，在天线底座的下端还装有自动注油系统，包含两个注油罐，主要用于给轴承环自动注入黄油。（如图2.4天线底座和注油罐所示）

另外，天线系统的内部连接箱的表面有一个紧急按钮、一个互锁指示灯、2个电机指示灯和2个离合器指示灯。它的内部则主要有两个离合器电源模块，为离合器提供24V电源。

三、 INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达日常维护管理

根据前段内容对INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达的天线系统结构和功能的分析，可通过以下周期和维护的内容进行日常重点管理。

3.1物理维护

这项维护需要至少每年做一次，具体维护内容：1）检查天线梁的盖的密封性，判断是否存在腐蚀现象。2）检查线缆是否紧固，是否有损坏或潮湿。3）接地是否牢靠。4）反射杆是否有缺损，涂层是否完整，是否有刮痕。5）辐射柱是否有裂痕，辐射柱边缘和电缆接口密封圈是否有损坏。6）螺钉是否有松动。7）检查安全插销是否在位及可用。在雷达正常维护期间，插销应放置在转台外部连接面板上的插座中，以允许天线和基座的操作。8）是否存在漏油。9）天线旋转器件是否有异常噪声。

3.2对齐维护

这个部分是日常维护中往往会忽略的部分，实际需要每年做一次检查。具体维护内容：1）从天线正面将水平仪放置在中心柱后的框架上，用90°减去其读数，与天线的俯仰校正机构刻度尺的值匹配。2）将水平仪放在背部旁瓣抑制的后框架上，用90°减去其读数，与天线的俯仰校正机构刻度尺的值匹配。名义上，该校正值为+0.8°，其计算公式为

3.3机械润滑维护

由于天线驱动组件大部分为机械结构，正是通过它们的“动”（驱动和运动）让天线实现姿态转换，通过它们的“定”（即锁定和固定）的刚强度、稳定性保证天线正常工作。同时，为了具有足够的耐磨性，应采用适当的润滑措施，以避免出现干摩擦和局部磨损。[3]因此该天线系统中的轴承环、小齿轮、密封轴承、齿轮箱和电机需要使用润滑油和黄油，因此需要定期更换或添加润滑油和黄油。下面将分别列出不同部件所需更换添加润滑油和黄油的周期和方法。

1）轴承环：每年一次，轴承环的润滑主要依赖在滚动轨道和齿轮上的润滑油，它是支撑最大力的基座元件并且在与小齿轮持续的摩擦接触，因此对轴承环的检查和加油周期是非常重要的。轴承环的维护是通过手动和自动注油罐的提供润滑，手动注油是保证直接添加的润滑油的剂量，同时自动注油罐提供恒定的剂量以保证在持续工作期间有足够的润滑效果。手动注油时是不需要停止天线的，如果不使用自动注油罐，则必须每六个月进行一次手动注油。在基座的底部下面有两个注油口，其中一个是通过自动注油罐加油，另一个是用加油枪手动加油，一般每次添加400克左右。自动注油罐的添加是首先拆下旧的注油罐，然后在同一位置安装新的，并按12个月的间隔设置旋转开关。（如前文图2.4天线底座和注油罐和图3.1轴承环手动注油口所示）

2）小齿轮：小齿轮轴承每年都要添加润滑油，两个小齿轮组件都配有加油口，为轴承组添加润滑油。具体操作是通过小齿轮手动注油口（如图3.2小齿轮手动注油口所示），用加油枪将黄油注入，直至排出孔中看到新的黄油，然后清除表面所有多余黄油。

3）密封轴承：每三年一次，进入密封轴承的润滑油可以放置灰尘，水等进入机械旋转部件。密封轴承的外部有两个注油口（如图3.3密封轴承手动注油口所示），使用加油枪，在每个注油口添加黄油，一般添加100克左右。对于此操作，无需停止天线。

4）齿轮箱和电机：每三年一次，齿轮箱配有机油。为了更换油，齿轮箱必须处于工作温度，以使油是流体并便于排空;否则增加的粘度将使任务更加困难。该操作可以在基座维护时执行，但是需要关闭电机并且启用离合器。具体操作步骤如下：

①打开需要更换机油的电机/齿轮箱的离合器开关。等待，直到齿轮箱冷却一点，以避免燃烧。

②从电机底部拆下排油塞。让油排出到容器中，然后取出气体膨胀阀。当油为20°时，整个齿轮箱排油操作可花费约20分钟。容量约为3.8升。

③将软管和加油枪连接到注油口，通过注油口加入。

④通过液面螺塞检查油位。

⑤安装排油塞和气体膨胀阀。（如图3.4排油塞、齿轮箱注油口和液面螺塞所示）

本章节部分内容结合设备技术手册可作为各设备单位制定设备维护周期和内容的参考。在实际工作中，根据《民用航空通信导航监视工作规则》、《中国民用航空通信导航监视系统维护维修规程》和《通信导航监视设备值班管理规定》中的要求，物理检查的部分内容往往是根据不同设备和现场情况包含在周/月维护、季/半年/年度维护两种等级对应的维护周期中，所以各单位可以根据自身情况在符合上位法律规章条件下，制定部分物理检查内容的周期。

四、结束语

随着我国民航业的发展，空中交通管制部门的设备和技术也在不断升级，目前最广泛使用的S模式二次雷达的维护和管理是各设备部门研究和学习的重点。本文通过对INDRA IRS-20MP/L型航管二次雷达的天线系统的结构和功能分析，同时结合设备的技术手册和相关的上位法律规章，探讨对该天线系统的日常维护管理方法，可以在日常工作和维护中，作为设备维护人员选择维护周期、采用维护方式和制定维护计划的参考。

参考文献：

[1]张祖稷.《雷达天线技术》[M].北京：电子工业出版社，2005：5-7

[2]Pedro José Almoguera Fernández《MSSR-S & Pedestal - Training Course Material》[M/CD]2015-12-21

[3]张润逵，戚仁欣，张树雄.《雷达结构与工艺（上册）》[M].北京：电子工业出版社，2007：90-93，225-226

*本文暂不支持打印功能