商用飛機的機頭雷達天線罩測試

隨著飛機雷達天線在精度和能力方面不斷提升, 用于在飛機飛行時保護這些天線的機頭雷達天線罩必須完美無缺,這一點正變得越來越重要。近年來，RCTA 重新評估了其用于測試商用飛機雷達天線罩的指引標準，對其中的判據進行了重大修改, 提高了維修后天線罩的測試精度要求。這些規(guī)定的變化受到了業(yè)界的歡迎, 但自從 RTCA-DO-213A 標準實施以來, 測試技術和設備面臨如何遵從這些變化的挑戰(zhàn)。與此同時, 像很多行業(yè)一樣, 市場需求傾向于提升時間效率和使用更少的空間。

探討 RTCA-DO-213A 標準中的變化、現有測試方法以及它們如何受到這些變化的影響。最新的近場技術既能讓維修廠滿足市場對快速測試和維修流程日益增長的需求, 同時還滿足新版 RTCA 標準中的測試精度要求。

DO-213 標準更新和面臨的新挑戰(zhàn)

RTCA 對 DO-213 標準進行了大幅更新，詳細描述了各種測試方法的改進。這些測試旨在可靠評估天線罩可能對穿過它的無線信號的干擾情況。尤其是：

評估信號吸收和反射所造成的損耗 (傳輸效率) ；

評估輻射方向圖的畸變, 如主波束偏斜、半功率波束寬度和副瓣電平等。

例如 --- 新規(guī)明確規(guī)定：必須在真實的雷達天線+天線罩條件下測試飛機雷達天線罩。DO-213 標準的修訂版 A 中強制規(guī)定遠場判據 R ≥ 2D2/ l, 表示在直徑 D 上的一個 22.5°的正交相位錐減。對于每一個指定的“天線 - 天線罩面”，當系統(tǒng)天線的指向是沿測試場軸時，測試場必須滿足某些要求。當方位角或仰角接近 0 時，這兩個網格幾乎相同，但在網格四角處變得大不相同。新的標準要求：在任意情況下 , 網格上的天線罩坐標應位于通過萬向節(jié)點的測試場軸上。第二,系統(tǒng)天線相對于天線罩的偏振方向應與其在飛機上的相同。第三, 測試天線應調整其偏振旋轉，以匹配系統(tǒng)天線的偏振旋轉。

這些更新所帶來的制約因素開啟了創(chuàng)新之門, 不僅渴求更加精準的測試, 而且渴求更快、更為靈活、更為緊湊的測試商用飛機維修后天線罩的解決方案。

常用測試方法的新局限
2016 年的更新發(fā)布之前，天線罩測試場一直符合已有標準，小于遠場條件下的測試結果也被接受。與此同時，緊縮場、近場龍門臂、使用喇叭天線的手動測試等新技術由于能夠節(jié)省空間和 / 或成本，也被陸續(xù)采用，而且在測試維修后的飛機雷達天線罩時更為常用。但是, RTCA-DO-213A 標準中的更高要求改變了游戲規(guī)則。

雖然最新的指南中幾乎刪除了使用喇叭天線的手動測試, 但緊縮場和龍門臂仍被認為適合用于測試維修后的雷達天線罩。盡管如此，這些技術以及傳統(tǒng)的遠場測試裝置已不能滿足這個不斷發(fā)展的行業(yè)對物流空間和時間的限制要求。

遵從新規(guī)范的多探頭技術

由于最新版 RTCA-D0-213A 標準中提出了更高的測試結果精度要求, 企業(yè)也面臨日益增高的以快于傳統(tǒng)測試系統(tǒng)所能實現的速度維修和測試天線罩的壓力, 而且現代企業(yè)傾向于提出一些空間限制條件, 因此, 業(yè)界一直都需要一個快速、緊湊的解決方案。

借助在多探頭天線測量解決方案領域積累的豐富經驗, MVG 的各個團隊接受了這項挑戰(zhàn)。他們著手創(chuàng)建了一個完全合規(guī)的多探頭近場概念, 專門用于測量商用飛機的機頭雷達天線罩。其成果就是 AeroLab。

AeroLab 旨在使用一個更快、更靈活的緊湊系統(tǒng)取代單探頭天線罩測試系統(tǒng), 以滿足航空航天業(yè)的發(fā)展需求。AeroLab 是一個近場多探頭測量系統(tǒng), 專門用于在一個不大于 4m x 4m x 5m 的電波暗室內測試雷達天線罩。它包含一個四分之一拱橋，其上有一個由 31 個精密測量探頭組成的探頭陣列；它還內置過采樣能力, 能夠創(chuàng)建無限數量的虛擬探頭。定位子系統(tǒng)包含一個天線罩方位角定位器、一個垂直平移軸定位器和一個獨特的測試雷達天線用多軸萬向節(jié)。

雷達天線罩測試領域的創(chuàng)新技術
多探頭技術和過采樣能力

AeroLab 的多探頭電子掃描技術能夠大幅縮短測試時間。對于一個中等尺寸 (190 x 190 cm) 的雷達天線罩而言，單個位置的掃描僅需 1.3 分鐘；球面上全部 92 個點的測量大約 2 小時就能完成。其過采樣能力提升了測量精度，這是因為拱橋的機械運動－即相鄰兩個探頭的間距 (3.75 度)－使得測量點的數量成倍增加，從而符合所需的近場采樣判據，滿足近場到遠場轉換的精度要求。

三腳架萬向節(jié)

RTCA/DO-213A 標準要求傳輸效率測量必須在視軸方向上兩個間距為? l 的天線位置處進行。在 AeroLab 中，測試雷達天線安裝在一個多軸三腳架萬向節(jié)定位器上。這個創(chuàng)新型定位器具備前半球全向定向能力，能夠將雷達天線軸與任意測量網格軸對齊。

結束語

隨著飛機雷達天線的性能不斷增高, 維持用于保護它們的機頭天線罩的質量變得越來越重要。強化 RTCA-DO-213A 標準中的要求沒有遇到任何質疑。它們旨在改進飛機機頭雷達天線罩維修工作的驗證流程，以更好地確保雷達天線傳輸精度, 從而最終確保飛機的飛行安全。

由于現在要求依據真實的遠場（夫瑯和費）判據繪制天線罩測試結果, 天線罩的尺寸和測量時間給現有裝置和測試方法帶來了極大限制。我們已經闡述了遠場技術為何需要更多空間才能符合這些強化后的判據；而且, 我們也看到了現有近場技術需要更多時間才能依據奈奎斯特判據和新的要求完成全面測量。

盡管測量精度要求有其必要性, 業(yè)界仍然呼吁資源的經濟性。維修和測試廠一直都需要更快的維修和測試流程, 而上述標準中的變化讓他們后退了一步。作為一種用于測試維修后天線罩的新型近場單探頭測量技術, AeroLab 滿足 RTCA-DO-213A 中的測試結果精度要求, 給測試裝置增添了靈活性, 將測試占用空間保持在最小水平, 并極大縮短了維修和測試流程的時間。此外,3D 診斷可視化技術為維修流程提供了一個新的維度。

審核編輯 黃昊宇