原创《雷达车载半分离承载平台》：本文关于雷达论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
【摘 要】 针对相控阵高机动雷达承载平台载重存在的问题,采用Pro/E有限元法建立力学模型对其受力变形情况进行了数值仿真研究.从而探寻设计新型承载平台结构及其对雷达整车的影响,探讨半分离承载平台能否对其载重情况起到改善作用.
【关键词】 相控阵雷达 承载平台 半分离 设计
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.09.012
1 引言
有源相控阵雷达的承载平台在雷达工作时承担立塔及天线阵面的全部重量,是雷达平台调平的关键,测量精准的保障,因此研究其变形情况和改善其载重条件显得尤为重要.此结构设计的任务就是以理论力学和结构力学为基础,结合承载平台的具体结构,辅以必要的软件仿真研究及测试手段,通过选择合适的机械结构,确保雷达在允许的条件下能够稳定可靠地工作.本文通过仿真和实验新型承载平台的结构形式,寻求解决其变形过大的有效方法.
2 雷达承载平台力学仿真和探讨
目前,雷达使用的承载平台结构复杂,主要是由支撑梁拼焊而成,下部和底盘螺装连接,辅以U型夹固定,不可分离.所以在雷达系统调平时,调平撑腿需支撑起雷达、承载平台以及载车的全部重量,使其承载重量大大增加,这样就会对承载平台的强度及刚度要求较大,使其在设计过程中存在较高的难度.现设计中拟采用半分离式承载平台,该平台在雷达系统调平时和载车脱离,这样调平撑腿只需支撑起雷达以及承载平台的重量,大大减小了承载平台所承受的载荷.
2.1 半分离承载平台的结构模型
该承载平台主要包括货台、升降机构、操作系统、附件等几个部分,核心是升降机构.升降机构分为导向和锁定两部分.
仿真模型建立在理想环境下,即不受空气对流影响,阵地平面水平,环境温度无变化的情况下,载车二类底盘质量为5250kg.在承载平台中心位置施加相当于整车整备质量的重力载荷,假设货台长度为6.9m,宽度为2.4m,上装质量为3500kg,对其进行模型仿真,平台以及载车的结构形式如图1、2所示.
锁定机构和二类底盘连接,可使用以汽车电瓶作动力源,液压或气动控制行程,行军状态时,使其销轴穿过二类底盘,其间可以加装缓冲器,留有余量,以免车辆振动过大时车梁断裂.另一端和货台螺装,中间同样加垫木.调平时先对其解锁,撑腿下降和地面接触后,货台会顺着导向方向垂直升降,这时货台将不会承载二类底盘的重量.工作完毕,利用液压或气动系统,时销轴对应销孔所对应的位置,进行锁定方可.
2.2 半分离承载平台的仿真及其分析
由于承载平台不再承担二类载车底盘的重量,减少了载荷,使其载重大大下降,因此我们对其进行分析,其结果如图3所示,其中间的最大变形量为3.18mm,变形量大大减少.
2.3 稳定性研究
假定载荷重心位于承载平台内某一点,承载平台由4个支撑点支撑,每个支撑点可升可降,辅以2个支撑点辅助支撑（计算时暂时忽略）,从而可以调节承载平台的水平度.
过平台的几何中心建立如图4所示的平面坐标系,设平台的长为a,宽为b,总重量为G,其重心坐标为（[k1a],[k2a]）,其中[k1]、[k2]为参数,支腿对平台的支撑力分别为[F1],[F2],[F3],[F4],根据力学知识可建立3个平衡方程：
[∑My等于0∑Mx等于0∑Fi等于G] 即[F1+F2+F3+F4等于G（F1+F2）b2-（F3+F4）b2等于Gk2b（F1+F4）a2-（F2+F3）a2等于Gk1a]
由于有4个未知数,而只有3个方程,故该结构是个超静定问题,必须再补充一个方程才能求解.所以经过推导增加一个辅助方程,即为：[F1-F2+F3-F4等于0]
综合上面的平衡方程,可得方程组：
[F1+F2+F3+F4等于G（F1+F2）b2-（F3+F4）b2等于Gk2b（F1+F4）a2-（F2+F3）a2等于Gk1aF1-F2+F3-F4等于0]
解方程组,可得：
[F1等于G（14+k12+k22）F2等于G（14-k12+k22）F3等于G（14-k12-k22）F4等于G（14+k12-k22）]
由于3点决定一个平面,故当负载变化过程中,其重心会偏移,有可能出现虚腿现象,即其中有一条腿受力为零,平台的重量只由3个支撑点支撑.虚支撑的出现会极大地影响平台的稳定性,降低平台的抵抗风载等外界干扰的能力.由上述方程,可以推导避免需推出现的条件.
现考虑质心落在第一象限,参数[k1],[k2]的取值范围为：
[0≤k1≤12],[0≤k2≤12]
则可知当满足下列不等式时,不会出现虚腿现象：
[F1等于G（14+k12+k22）>0F2等于G（14-k12+k22）>0F3等于G（14-k12-k22）>0F4等于G（14+k12-k22）>0]
联系初始条件,分析上式,可知当满足时,即可保证其余各条腿受力大于零.即可得到不出现虚支撑的条件：
[k1+k2][<12]
同理质心在第二象限是不会出现虚支撑应满足：
[-k1+k2][<12]
同理质心在第三象限是不会出现虚支撑应满足：
[-k1-k2][<12]
同理质心在第四象限是不会出现虚支撑应满足：
[k1-k2][<12]
综合可得在4个象限内都不出现虚腿的条件,[k1]、[k2]的取值范围位于如图5所示的阴影区域内,即为不出现虚腿的必要条件.
现假设平台a等于6900mm,b等于2400mm,G等于3500kg,将各值带入公式,最后可得最外4个支撑点距离中心不能超过2.7m,才能避免出现虚支撑.
3 结论
半分离承载平台的工作原理并不复杂,结构形式简单,但却具有结构紧凑、省时可靠等诸多优异性能,将这项技术引入雷达系统的装载并不困难,而且经济实用,可能会有意想不到的意义和效果.
参考文献
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[2]张润逵等编.雷达结构和工艺.北京：电子工业出版社,2007,4
[3]李宜筠.重量优化设计方法及其在雷达结构设计中的应用.火控雷达技术,1996,25（3）
[4]赵德昌.地面高机动雷达结构总体设计探讨.电子机械工程,2007,23（3）；19-23
作者简介
魏红军,工程师,目前在辽宁辽无一电子有限公司从事雷达结构总体设计工作.
（责任编辑：张晓明）
雷达论文参考资料：
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