机载遥测系统技术实施方案支

高飞 连强强 尹川

摘 要：飞行试验是在各种极端环境下对飞行器各种战术性能进行验证的特殊领域，具有极高的试飞风险和不可预知的突发情况，而机载遥测系统对于保障飞行安全和降低试飞风险具有特殊的重要作用。为确保空地之间良好的接收效果，需要合理设计机载遥测方案并优化技术方案。

关键词：飞行试验；机载；遥测系统

1 综述

飞行试验是在真实的飞行环境下进行的各种试验，具有很高的技术风险性及不可预测性。其中遥测监控系统运用于飞机的飞行试验，在国内外的飞行试验领域里，普遍得到行业的认可。遥测监控系统无论是对试验飞机进行空中实时监控，还是讲试验机在空中的各种飞行数据传输至地面，其技术手段都具有先进的科学性和良好的实时性。遥测信号从空中传输到地面监控站，通过对关键数据的实时分析可及时做出决策，最大化地确保人机安全和试飞效率。其重要性可体现在以下具体几方面：（1）提供实时监控：科研人员可以观察分析一些关键飞行参数，以便掌控可预知的技术风险并将信息迅速反馈至试飞员，提前化解安全隐患。除此之外，通过判断实时监控的试验数据，分析飞行动作是否到位并可及时补充动作。（2）数据记录的余度保证：通过遥测技术，可以将飞行过程中所传输的动态数据全部记录保存下来，提高数据的余度备份。（3）提高试飞效率：通过遥测实时监控，可以很好地掌控飞机及测试设备的总体状态，并做出是否可以继续进行第二架次、第三架次的试飞。

由此可见，设计并合理规划出一套性能优异的机载遥测技术方案，无论对于飞行安全还是试飞效率都显得至关重要。但是设计出上述性能良好的遥测系统，不仅涉及到遥测系统的原理涉及，还需要兼顾考虑不同飞机的结构差异性而带来的特殊影响因素。

2 系统功能及实施规范

完整的遥测系统包括机载遥测子系统和地面遥测接收子系统两大部分组成。

针对机载遥测子系统而言，主要由遥测发射机、功率分配器、功率放大器以及机载发射天线四部分组成。

2.1 系统功能

2.1.1遥测发射机

其主要功能是将数据信號叠加至高频载波中，然后产生较大功率的高频信号输出，然后通过天线转换成电磁波辐射到空间。

2.1.2 功率放大器

通常经发射机输出的高频信号，其发射功率以及天线辐射后到空间范围都较小。为满足大范围、长距离、广空域的试飞要求，需要将发射机的输出功率进行逐级放大数十倍，以满足后级设备得到足够大的射频功率并产生较大电磁辐射空间。

2.1.3 遥测发射天线

遥测发射天线实际是一种换能器，它将发射机/功放器输出的高频电流形式的能量转换为同频率的电磁波，然后再辐射到空间。通常所使用的机载发射天线一般分为垂直极化和水平极化两种。（1）垂直极化是指电场矢量所指方向与遥测天线的安装地板垂直；

（2）水平极化则是指电场方向与遥测发射天线的安装底板平行。

2.1.4 功分器

主要功能是将源自发射机的输入功率按不同功率和相位进行分路输出，一般可分为同向功率分配器和反向功率分配器两种。（1）等功率反向输出的功率分配器，其两路输出的相位分别为0°和180°。（2）不等功率同向输出的功率分配器，其两路输出功率大小有差别。

2.2 安装要求及技术规范

在上述设备中，只有机载遥测天线对安装位置要求较高并有特殊要求规范。其具体如下。

2.2.1 安装位置

由于遥测信号是依靠机体的金属材质反射面而发射出去，因此天线安装的底板首先应是金属材质且表面平坦，周围无明显突出物和其它天线遮挡。

2.2.2 天线选型及布局

由于飞机的速度快且机动性高，为保证地面监控站能够在任意方向良好地接收飞机遥测信号，因此通常选用全方向性的线极化遥测发射天线。

除此之外，有些飞机（例如：歼击机）通常会做出一些突发战术动作以规避敌机雷达的锁定跟踪。为确保地面站能够360°无盲区的稳定持续接收机体遥测下传数据，所以机载遥测天线的辐射应能覆盖机体的各个位置方向。总体而言，无论飞机如何机动，其往地面的遥测辐射方向图应呈半圆形结构。

3 技术实施方案

飞机在空中飞行范围广且其机动性很高，因此机载遥测系统必须确保天线辐射方向能够覆盖机体的各个方向，以保证地面站能够在任意时刻及方向上接收遥测数据。总体而言，其技术方案及天线性能应满足以下基本要求和安装规范：（1）全方向天线：这是因为当飞机有较大的机动时，采用全方向性发射天线能保证地面良好的接收效果。（2）线极化形式：当飞行姿态变化时会造成天线极化的改变。为减少空地之间遥测天线的极化失配损失和良好的信号接收质量，通常机载发射天线采用线极化形式，而地面接收天线采用园极化形式。至于发射天线采用垂直极化还是水平极化，则需要按照飞机本身的特殊情况而定。（3）天线布局：天线辐射方向总体应呈半圆形，这样能保证地面站在任何方向和高度稳定接收机载遥测信号。（4）安装位置：反射面平坦且周围无遮挡。遥测信号是通过机体的金属材质反射面而发射出去，这就要求反射面要尽可能的平坦，且周围无突出物和其它天线的遮挡。

由于飞机平台之间存在着较大差异且战术性嫩也不尽相同（例如战斗机和运输机等），其遥测设计方案和布局也存在很大差异。文章将以基准典型的飞机平台为例，对其具体遥测技术实施方案进行说明介绍。

3.1 战斗机布局示意图

该型机种经常会有横滚、俯冲等战术规避动作，具有机动性高、速度快等特点。为确保地面接收遥测信号的连续性，必须考虑在机背加装遥测发射天线，必须构成两个半圆形辐射结构。

天线安装位置：1个垂直极化天线安装在机头下方，而另外两个垂直极化天线安装在垂尾顶部两侧位置。

3.2 直升机天线布局示意图

相比较战斗机而言，直升机在飞行高度、速度及机动性能等方面都偏低，对于实时监控要求也不太高。在安装遥测天线时，需要在机体轴中心左右形成2个半圆形辐射结构即可。通常在该直升机短翼两端安装2个垂直极化发射天线，构成一个完整的辐射图。

3.3 运输机天线布局示意图

相比较战斗机、直升机等其它小飞机，运输机存在自身体积和重量较大、机动性差等特点。对于该型机的遥测方案和天线布局，其要求较低且安装布局容易。通常采用1个垂直极化天线安装在机头下方或机身前部下方即可，形成一个半圆形辐射方向。

4 结束语

由于机载遥测系统能够实时将数据从空中传输至地面监控站，能够大幅度降低整个试验的技术风险，并可提供正确的决策依据。所以在风险试飞过程中，遥测技术起着至关重要的保障作用。

参考文献

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