新一代增雨防雹火箭发射装置的设计*

□ 王星钧

新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室 乌鲁木齐 830002

增雨防雹火箭发射装置主要由定向器、主支撑机构、底座和发射控制器组成，如图1所示。它启用于20世纪90年代末，由于其机动性强、催化剂成核率高和作业安全等特点，成为当时理想的人工影响天气地面作业工具。

随着增雨防雹火箭作业技术的发展，各地作业规模的不断扩大，现有的增雨防雹火箭已服役了十几年，仅有手动发射功能的发射装置已不能满足提高增雨作业的技术水平和效益的需求，其存在的问题如下。

（1）定向器容量小，影响有效作业范围；

▲图1 车载流动式多种弹型增雨防雹火箭装置发射架实物图

（2）自动化水平低，无法适应快速作业和空域限时作业的需求；

（3）没有自动记录装置，无法确定作业时间、地点、方位、俯仰、用弹量数据的准确性；

（4）作业现场无禁区识别装置，作业安全存在隐患。

针对上述问题，笔者提出了新的设计思路和实现方法。

1 功能设计与实现

1.1 定向器

定向器是用来装载待发射火箭弹的机械装置，国内通用的定向器装载火箭弹容量为3～4枚，发射后，需要手动装填，耗时费力。由于增雨防雹的作业成功与否取决于作业时机的把握和催化剂的及时播撒，所以应加大定向器的装载火箭弹容量。

目前，国内火箭弹有 WR-98型（φ82 mm）、HJD-82 型 （φ82 mm）、RYI-6300 型 （φ66 mm）、BL-1 型（φ56 mm）等4种类型，其碘化银催化剂含量和射击高度有所不同。为满足各种作业条件，方便调整发射轨道口径，新型定向器设计如图2所示。

新型定向器用8个轨道撑架，4根82 mm上、下导轨和16个垫块组成2个（编号为③、⑥）φ82 mm发射轨道；在φ82 mm发射轨道中，反向安装的下导轨垫块组成了2个 （编号为②、⑤）φ66 mm发射轨道；在φ66 mm发射轨道的上、下导轨内，增加4根56 mm导轨组成2个（编号为①、④）φ56 mm发射轨道；3对点火接线柱，用于BL-1A型。6对点火触头总成，用于WR-98型、HJD-82A型、RYI-6300型火箭弹点火。按此组装后，一个轨道撑架可满足3个发射轨道的安装，由于导轨较长，采用了4对轨道撑架，实现1个定向器具有6个发射轨道的功能。

▲图2 定向器设计示意图

φ82 mm发射轨道装载WR－98型、HJD－82A型火箭弹，φ66 mm发射轨道装载RYI－6300型火箭弹，φ56 mm发射轨道装载BL－1A型火箭弹，用户可根据作业需要进行发射轨道口径的调整，也可通过纵向或横向拼接轨道撑架，增加发射轨道数。

1.2 新型定向器方位、俯仰自动控制

新型定向器的方位旋转和俯仰升降的调节，选用两个步进电机。方位步进电机安装在方位转盘底盘位置，悬吊在下筒体内，方位大齿轮环固定在方位转盘下部，方位步进电机轴上小齿轮与大齿轮啮合；俯仰步进电机通过固定架安装在上筒体中，其轴上的锥齿轮与俯仰旋转轴上的锥齿轮啮合。两个步进电机由各自的电机驱动器驱动，而驱动控制信号来源于发射控制器的CPU，可以实现遥控器近距离遥控和计算机远程控制。导电滑环将定向器和上筒体电路与下筒体电路连接，方位步进电机和导电滑环的安装如图3所示。

▲图3 方位步进电机与导电滑环安装设计示意图

1.3 作业参数自动记录与上传装置

作业参数包括火箭作业的时间、地点、方位、俯仰角、用弹量等5个数据，以往火箭发射装置无此功能。

作业参数自动记录与上传装置由CPU、GPS模块、方位传感器、俯仰传感器、声音传感器、振动传感器6个部件组成，集成装于一个防水盒内，安装在定向器上部中间导轨的前部。

GPS模块确定作业时间和地点，配合方位传感器、俯仰传感器确定火箭发射的方位与俯仰角度；声音及振动传感器和作业禁区识别装置中的摄像头用来判定作业的火箭弹枚数和类型，这些数据传至遥控火箭发射控制器，最后由遥控发射控制器记录并无线上传。

作业参数的记录和上传，为作业指挥部提供火箭实时作业实况，据此可判别该火箭发射装置是否按指令正常作业和用弹，对作业的效果评估和消除安全隐患都有极大的帮助。

1.4 作业安全区自动识别装置

火箭作业有较大的危险性，为此在操作规范中设立了作业禁区，火箭发射架定向器后部属于禁区。

▲图4 发射架部件布局和走线示意图

▲图5 应用软件工作流程图

作业禁区自动识别装置的设计由防水型微波传感器和摄像头组成，安装在轨道托架后部的下表面。微波传感器和摄像头的信号传至遥控火箭发射控制器，当定向器尾部有活动物时，遥控发射控制器里的CPU输出一个信号，断开火箭发射电路，此时火箭就无法发射；当作业禁区无活动物时，火箭才能点火发射，确保了现场的作业安全。

1.5 遥控火箭发射控制器

遥控火箭发射控制器由CPU、存储器、数据卡、48 V锂电池组、手机模块、手机天线、A/D转换器、输入输出接口、电源转换电路、指令识别电路、控制软件等组成，设备安装在下筒体的底板上。

遥控火箭发射控制器不仅是手持遥控器的指令执行机构，也是整个火箭发射装置的控制中心，具有判别、数据整理打包上传、火箭点火发射、电机控制等功能。

1.6 手持遥控器

手持遥控器的核心是手机模块，其软件为在安卓系统下开发的应用软件。作业人员手持遥控器，在100 m范围内可以完成对火箭发射装置的控制、测试与点火发射。遥控火箭发射控制器的执行情况，也可显示在手持遥控器的屏幕上，整体部件结构如图4所示。

1.7 应用软件

遥控火箭发射控制器的应用软件工作流程如图5所示。

2 结束语

浅述了新一代增雨防雹火箭发射装置的新功能设计，简要介绍了多种弹型防雹增雨火箭发射装置实现的方法，该发射装置经过实施和试验，具有较高的实际应用价值。

[1]杨炳华，王旭，廖飞佳，等.新疆人工影响天气[M].北京：气象出版社，2014.

[2]陈光学，王铮.人工影响天气作业方法及设备[M].北京：中国宇航出版社，2002.

[3]章澄昌，许焕斌，段英.人工影响天气岗位培训教材[M].北京：气象出版社，2003.

[4]杨炳华，魏旭辉，王星钧.新疆人工增雨防雹作业装备使用与维护[M].北京：气象出版社，2014.