机载环境下雷达波导的疲劳特性分析

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1、硕士论文机载环境下雷达波导的疲劳特性分析1绪论1．1课题研究的背景和意义在二次大战初期，法国沦陷后，英国在英法海峡沿岸筑起了雷达链。由此而赢得了英伦空战的胜利，粉碎了德国占领英国的战略企图。美国参战后，立即集合了上千名数学家、电子学家、物理学家，大力开发应用于陆海、空军的作战雷达，定名为RadioDetectionandRanging(RADAR)。二战结束后，美国投入大量人力与财力对雷达进行研究，推动了20世纪50～60年代雷达的发展。雷达是英文Rader的音译，原意是“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们之间在空间的位置。因此

2、雷达也称为“无线电定位”。随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，已经从目标回波中获取更多有关目标的信息⋯。雷达已应用于地面、空中、海上和太空。地面雷达主要用来对飞机和太空目标进行探测、定位和跟踪；船上雷达除探测空中还海面目标外，还可用作导航工具；机载雷达除要探测空中、地面或海面目标外，还可用作大地测绘、地形回避及导航之用；在宇宙飞行中，雷达可用来控制宇宙飞船的飞行和降落，等等。二次大战后，特别是二十世纪七十年代以来，雷达技术有了迅速的发展，雷达已在军事的各个方面获得应用。这些技术成果也同时在民用

3、雷达方面发挥着日益增长的作用。下面列举一些军用和民用方面雷达应用的情况。军用雷达按战术来分的主要类型有预警雷达(超远程雷达)、搜索和警戒雷达、引导指挥雷达(监视雷达)、火控雷达、制导雷达、战场监视雷达、机载雷达(还可分为机载截击雷达、机载护尾雷达、机载导航雷达、机载火控雷达)、无线电测高仪、雷达引信。在上述军用雷达中，机载导航雷达、无线电测高仪等也可作为民用雷达。在民用雷达中，有气象雷达、航行管制(空中交通)雷达、宇宙航行中用雷达、遥感设备等，此外，在飞机导航，航道探测(用以保证航行安全)，公路上车速测量等方面，雷达也发挥了其积极作用。其中，对机

4、载雷达的共同要求是体积小、重量轻、工作可靠性古I引。雷达主要由天馈系统、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成I引。天线和馈线的关系极其密切，阵列天线中两者更是十分紧密的融为一体，难分难舍，所以人们习惯于将两者一并称为天馈系统，它是雷达装备不可或缺的重要组成部分之一【41，人们常把用来发现、识别、跟踪空中或海上目标的雷达称之为“千里眼”，更确切的说，天馈系统才是雷达名符其实的“眼睛”，具有特别重要的地位和作用，甚至在很大程度上成为雷达整机的鲜明标志。虽然如此，但天线和馈1绪论硕士论文线毕竟不是一回事，前者主要用于能量转换，将交变的电路电能转换

5、为空间电磁波或者相反，而馈线的主要任务则是能量传输，既不希望它反射，也不希望它接收保留的电磁波，只要求它在较宽的频带范围内，以最小的损耗，长期可靠的传输电路电能【5】，随着现代雷达技术特别是天线技术的快速发展，馈线结构设计也面临着严峻挑战，迫切需要认真地研究和总结。馈线系统是指在雷达发射机、接收机和天线之间构成的彼此独立、互不干扰的来往通道，讲大功率电磁波脉冲由发射机传输到天线，然后又把微弱的反射信号从天线传回到接收机，这是由传输射频能量的传输线及一些列高频器件、组件所形成的系统，它在实现雷达探测方面功不可没，而且通过一个转换开关可以实现收发天线

6、的合一，受益匪浅。其中微波传输线，用以引导电磁波沿着一定方向、传输微波信号和微波能量。种类很多，最常用的有平行双线、同轴线、波导、微带线等。波导是传播无线电波的导体，雷达中的波导是在雷达中传播射频信号的一种高频馈线【6】。典型的雷达波导为空腔的金属体。在主振放大式发射机中，由固态功放输向射频放大管的微波小功率信号以及射频放大管输向雷达天线馈源的大功率信号用的是波导。在接收系统内，由天线馈源输送回高频接收机的回波信号用的是波导。事实上雷达中的波导还包括天线收发开关、放电管、环行器、隔离器等。微波在波导中传输是有一定损耗的，这些损耗要记入雷达的系统损

7、耗。所以一般波导是不允许用力碰撞的，以防连接不良、波导漏气或者造成波导形变，从而增加系统损耗在机载环境下，雷达中的波导受到温度、湿度、飞机飞行引起的加速度以及随机振动等因素的影响，造成波导馈线组件结构上的损坏【7】。强度、刚度和疲劳寿命是对波导工程结构和使用的三个基本要求。疲劳破坏是失效的主要原因之一，引起疲劳失效的循环载荷的峰值往往远小于根据静态断裂分析估算出来的“安全”载荷。因此开展结构疲劳研究有着重要的意义。1．2研究对象常见的波导有矩形波导、圆波导，矩形波导的主型波是TElo波，圆波导的主型波是TE21波。这里我们研究的是由矩形波导组成的

8、馈线组件的疲劳特性。组成馈线系统的波导我们分别用A1、B1、C1、D1来标示。馈线模型如图1．1所示。硕士论文机载环境下苗选波导的疲劳特