概述
介紹
Rockwell Collions WXR-2100型多掃描氣象雷達在氣象信息的處理和提煉方法上有革命性的突破，多掃描氣象雷達是一種全自動雷達，它可以在不需要飛行員輸入掃描角度和進行增益設置的情況下，不管在什么時候，不管飛機的姿態如何，對所有范圍內重要的氣象信息進行無雜波的顯示。當多掃描氣象雷達工作在自動模式的時候，每個飛行員將會獲得一般只有有經驗的雷達操作員才能獲得的氣象信息，而飛行員只需進行簡單的標準化航空公司飛行員培訓。多掃描氣象雷達有效的減少了飛行員的工作負擔，并增強了天氣的探測能力，增加了機組及旅客的安全性。
多掃描雷達工作的關鍵在于雷達對雷雨底部反射部分的探測，然后通過先進的數字信號處理技術對地面雜波進行抑制。為了對短、中、長距離范圍內的氣象進行更好的探測，多掃描氣象雷達也集成了多雷達掃描功能，對掃描角度進行預設。因此，在不同的飛行階段，不同的探測距離，它的氣象探測結果都十分出色。真320海里探測和Qverflight Protection功能是多掃描氣象雷達眾多新特征中的兩個。多掃描氣象雷達因為使用先進的運算法則來消除地面雜波，這使它能夠跨越雷達視野的限制，為飛行員提供真正意義上的320海里氣象資料。Overflight Protection功能使機組人員能夠躲開雷雨頂部滲透，這是如今導致飛機顛簸的主要原因之一。Overflight Protection功能將那些對飛機造成威脅的任何雷雨信息保持在雷達顯示屏上，直到它不在對飛機造成威脅為止。
系統描述
重要的運行特點
全自動工作：多掃描氣象雷達設計工作在全自動模式，飛行員只需輸入探測范圍，而不需要輸入掃描角度和進行增益設置。
理想的無雜波顯示：Rockwell Collions第三代地面雜波抑制算法能減少約98%的地面雜波，這使它能理想的無雜波顯示有威脅的氣象信息。
在不同探測范圍和飛行高度情況下良好的氣象探測能力：多掃描氣象雷達將從不同掃描角度獲得的氣象數據儲存在存儲器中，當飛行員選擇了所要求的顯示范圍，不同角度的掃描信息將會從存儲器中取出并一起顯示。通過多角度的掃描，可以獲得近距離和遠距離的氣象信息，這使得不管飛機的姿態如何，不管何種探測范圍，顯示屏上所呈現的都是一幅最優化的氣象圖。
決策氣象：多掃描氣象雷達能夠提供真正意義上的320海里決策氣象信息。
Gain Plus：Gain Plus包括以下功能：
傳統的加減增益控制：多掃描氣象雷達允許機組人員在人工或自動工作模式的時候進行增加或減小增益。
基于溫度的增益控制：在高海拔的巡航高度，由于低的雷雨雷達反射率，將會基于溫度對雷雨增益進行補償。
路徑衰減補償和警報（PAC Alert）：對距飛機80海里范圍內的干擾性氣象造成的衰減進行補償，當補償超過限制，一個黃色的PAC Alert桿將顯示以提醒飛行員注意雷達陰影區。
Overflight Protection：Overflight Protection功能減少了在高海拔巡航高度時疏漏雷雨頂部滲漏的可能性。多掃描氣象雷達向下掃描波束的信息和它的信息存儲能力將發揮作用，可以防止在飛機完全穿越有威脅的雷雨區之前，雷雨區圖象在顯示屏上消失。
海洋氣候反射率補償：多掃描氣象雷達能對海洋雷雨反射率的減小進行增益補償，以便在飛機飛越海洋時提供更精準的氣象信息。
全面的低高度氣象：在低高度時，多角度掃描的應用使雷達能夠通過對飛機飛行路徑的掃描來防止闖入拱形雷雨紊流區，能探測出飛機下方正在行成的雷雨，并能看到更大范圍內的氣象情況。
風切變探測：在起飛和著陸階段，自動的風切變探測能力將起作用。
地圖：地圖模式能夠探測出主要的地理特征，如城市，湖面，海岸線等。
全范圍全模式下的同步顯示更新：在自動模式下，機長和副駕駛的顯示更新是同步進行的，即使他們選擇了不同的顯示距離和不同的工作模式。
工作原理
雷雨的反射率
了解多掃描氣象雷達如何工作的關鍵在于了解雷雨的反射率。一般來說，雷雨的反射率被劃分成三個部分（見圖3—1）。
圖3—1 雷雨反射級別
雷雨的下三分之一由于溫度在冰點之上，所以全部由小雨滴組成，這部分是雷雨中對雷達波能量反射最強的部分。中間部分由過度冷卻的水和冰晶組成，由于冰晶是不良的雷達波反射體，所以這部分的反射率開始減小了。雷雨的上部完全由冰晶組成，所以在雷達上幾乎不可見。另外，正在形成的雷雨在其上部可能會形成拱形的紊流波。
圖3—2顯示的是一個真實的雷雨。圖3—3顯示的是隨著掃描俯仰角度的增加相應得到它的一些雷達圖。在實際的人工操作中，通常是在能觀察到最多的雷雨反射回波的角度和接收到最少地面雜波的角度之間選擇一個折衷的掃描角度。
圖3—2 雷雨
圖3—3 雷雨和在不同掃描俯仰角度時它相應的雷達圖
理想的雷達波束
了解了雷雨的反射率和掃描角度對它的影響，我們可以設想一下探測天氣的理想雷達波束的特性。理想的雷達波束能夠直接探測到飛機下方區域，探測出正在形成的雷雨，并且波束能沿地球表面的曲率延伸到雷達波傳播的最遠距離（圖3—4）。這樣，理想的雷達波束能在任何時候顯示出飛機到320海里外所有的重要氣象信息。
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