浅谈WR型人工增雨火箭作业系统的工作原理及常见故障的维修

吴明柱

(太原市气象局，山西 太原 030082)



浅谈WR型人工增雨火箭作业系统的工作原理及常见故障的维修

吴明柱

(太原市气象局，山西 太原 030082)

人工增雨是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用空中水资源，在适当条件下，通过科技手段对局部大气的云物理过程进行人工影响，实现增雨(雪)、防雹、消雾、消云等目的的活动。介绍了人工增雨用WR型火箭系统的组成部分及控制器常见问题的维修。

人工增雨作业；WR型人工增雨火箭系统

人工增雨是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用空中水资源，在适当条件下，通过科技手段对局部大气的云物理 过程进行人工影响，实现增雨(雪)、防雹、消雾、消云等目的的活动。它对缓解水资源短缺、净化城市空气，降低森林火险等级及粮食生产安全、生态环境建设和保护、交通运输安全、公共安全等都有着重要作用。人工增雨的具体方法是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂，使云层增加凝结核来达到增加降水的目的。

太原市气象部门从上个世纪八十年代开始就开展了人工增雨防雹作业，随着科学技术的发展，人工增雨的作业手段逐渐从最初的 “3.7”高炮逐渐发展到现在的 “3.7”高炮、地面碘化银烟炉、火箭等较为完善和多样的作业装备。近年来，太原市气象部门为了适应新的人工增雨作业需求，先后从陕西中天火箭技术股份有限公司引进了多部WR型自动化人工增雨作业系统，极大的满足了太原市人影作业的需求。

但由于新引进的火箭作业系统自动化程度较高，部分作业人员还对其性能不能够有较为全面的理解，在作业系统出现故障时，无法及时和有效地查找到故障原因，对人工增雨作业的开展带来了不利的影响。因此，正确了解WR型火箭作业系统工作原理、系统组成、功能及常见故障的维修方法变得尤为重要。

1 WR型火箭作业系统工作原理

WR系列增雨防雹火箭主要由动力装置、催化剂播撒装置、安全着陆系统和稳定尾翼等组成。整个作业系统在气象雷达系统的导引下，将携带高成核率AgI催化剂的火箭迅速发射到作业云层的关键部位，采用高效燃烧模式播撒人工晶核，形成三维空间催化带，对作业云层进行催化，从而影响云的微物理结构，以达到增加降水或减弱、消除冰雹等自然灾害的目的。

火箭工作过程如图1所示：火箭点火升空至一定高度后，依靠延时机构点燃播撒系统中的催化剂，使其沿火箭飞行轨迹连续撒播人工晶核、并向四周迅速扩散，形成立体催化带；在催化剂播撒后期，安全着陆系统工作，打开降落伞，使之携带火箭残骸以较小的降落速度安全着陆。

图1 火箭工作过程示意图

2 WR型火箭作业系统的组成及功能

WR型火箭作业系统是由两个部分组成：火箭和发控系统。

2.1 WR火箭的组成及各部分功能

WR增雨防雹火箭主要由动力装置(固体火箭发动机)、催化剂播撒装置、安全着陆系统和尾翼等组成。

◆ 动力装置的作用是提供动力使火箭沿一定弹道飞行。动力装置能量的大小决定了火箭飞行的高度和携带播撒催化剂的多少。

◆ 催化剂播撒装置的作用是火箭在云层飞行时，沿飞行弹道播撒含AgI高成核率的催化剂。

◆ 安全着陆系统的作用是增雨防雹火箭完成对云层的催化后，使火箭残骸以安全的速度着陆，以保证不损伤地面的人和物。

尾翼的作用是保证火箭在飞行过程中的稳定飞行。

2.2 发控系统的组成及各部分功能

火箭的发控系统主要是由发射架和控制器两大部分组成。

2.2.1 火箭发射架的基本结构和功能

发射架由定向器(管)组、俯仰装置、方位机构、底盘等四大组成部分。

定向器(管)的作用为支承和固定火箭，使火箭处于待发状态；发射时，引导火箭沿要求方向滑行，使火箭离开定向器(管)时具有一定的滑离速度，以保证火箭顺利出膛。俯仰装置是调整定向器(管) 组进行高低瞄准，方位机构是进行方位调整。底盘是定向器组、俯仰装置、方位机构的支撑基础。

根据实际使用的方式，发射架分为地面式、车载式、拖车式及船载式四类。每类发射架都可以根据客户的实际需要进行量身定做设计。根据太原市人工增雨作业的实际情况，太原市气象部门引进的发射架全部为车载式火箭发射架(如图2)。

图2 车载式火箭发射架

2.2.2 WR火箭发射控制器(WR-FKQ型)结构、功能及操作

2.2.2.1 发射控制器(WR-FKQ)工作原理

发射控制器是火箭作业系统地面发射控制系统的组成部分，主要是检测作业系统点火线路并为火箭提供点火能量，保证火箭安全可靠点火。发射控制器(WR-FKQ)是WR-1发射控制器的改进产品。

发射控制器(WR-FKQ)由检测电路，升压电路，控制转换电路及充电电路四部分组成。

检测电路的主要功能是检测线路电阻，显示电阻值。检测电路由恒流源、显示器、电压表构成。检测电路检测外线路电阻，由显示屏显示检测阻值。

升压电路主要是将直流电逆变为交流电，然后升高电压为储能元件储存能量，升压电路工作时蜂鸣器报警，储能元件电压达到额定值时指示灯亮。升压电路由逆变器、升压变压器、整流稳压电路及储能电路、比较电路组成。当处于发射升压状态时，升压电路工作，为储能元件储存能量。

控制转换电路控制检测状态和点火状态的切换，通道切换，及点火电路的通断。控制电路控制检测状态和发射状态转换及通道切换，为保证检测安全可靠，检测电路和点火线路由继电器转换，相互独立。

充电电路为内部镍氢充电电池充电，充电完成自动切断电路并指示充电结束，避免过充损坏电池。

发射控制器原理如图3所示。

图3 发射控制器原理图

2.2.2.2 发射控制器(WR-FKQ)技术指标

点火冲能不小于：10 A2·ms；检测电流：1.000±0.005 mA；点火电压：85±5 V；电阻检测精度；±0.8%±3个字(23±5 ℃，0～200 Ω范围内)；通道：4个；体积：mm：228×153×42；使用温度：-15～+50 ℃；贮存温湿度：-10～+50 ℃，≤70%RH。

2.2.2.3 发射控制器(WR-FKQ)结构

发控器采用注塑机壳，为上下合盖结构，电池箱体相对发射控制器壳体独立，打开后面板上的电池盖板可方便更换电池。面板为薄膜面板，按键采用薄膜开关。面板上有8个指示灯，分别指示通道，点火升压，电源，点火等状态。四个按键分别为通道、复位、背光、发射。面板示意图见图4所示。

机壳侧面有升压开关、电源开关、电源接口及输出接口。

电池盒在机壳后盖上，沿箭头方向推拉电池盖板打开电池盒，按电池盒内标注电极安装电池。

图4 面板示意图

2.2.2.4 WR火箭发射控制器(WR-FKQ)维护

1) 控制器(含电缆)应存放室内，贮存温度：-10～+50 ℃，相对湿度为45%；

2) 控制器开机连续工作时间不应超过2小时；不作业时必须将干电池取出，以防电池流液损坏元器件；接通外接直流电源时，必须取出内部非充电电池，以防引起电池漏液或发生爆炸；若使用镍氢充电电池，需要定期为电池充电，以防电解液干涸，损坏电池；

3) 控制器存放不得在强磁场环境中；防止强烈冲击和震动；

4) 防止雨水渗入；如果受到雨淋并渗入壳体内，要待内部水分蒸干后方可使用；

5) 不要频繁按发射按键或者长时间按住不放，轻轻按一下即松开，0.5 s后方可再次按下，频繁按动后若发现指示灯指示不正常，关机重新打开消除故障；

6) 打开电源开关前必须确保升压开关关闭；严禁在点火指示灯非正常点亮时，打开升压开关及按动通道选择按键；

7) 运输和贮存时使按键、开关和接口处于自然状态，禁止碰撞和挤压按键、开关和接口；

8) 非电气技术人员严禁拆卸发射控制器。

2.2.2.5 发射控制器(WR-FKQ)常见操作失误、故障及排除方法

故障现象故障原因排除方法电源指示灯不亮,数字显示屏无显示电源没打开打开发射控制器电源电池电压不足更换新电池内部保险丝损坏供电电源超出规定范围,更换保险丝低温或高温下使用导致显示器损坏在安全使用范围内使用控制器内部电路故障送厂家维修检测通道电阻不合格,控制器显示屏总显示“1”(断路)未正确对准通道按通道选择按键至所要发射通道电缆线断路或未接好更换电缆线;检查电缆线与发射架和控制器的对接处,重新连接火箭铜触片有异物或未对准轨道上下点火触头重新打磨火箭及发射架铜触片(头);按正确方向重新装填火箭升压过慢或升压后红灯一直无法正常点亮电池整体电压及电量不足;电池有一节弱电或装反更换正规厂家新电池升压过快,但发射不出火箭内部电路故障,升压电路开路送厂家维修检查电阻不正常或电阻不稳定点火线路接触不良打磨火箭上的点火触片和导轨上的点火触头;检测各插接件是否接触良好电池电量不足更换电池超出发射控制器使用温度正常使用温度下使用

3 结束语

人工增雨工作在缓解水资源短缺、净化城市空气，降低森林火险等级及粮食生产安全、生态环境建设和保护、交通运输安全、公共安全等都有着重要作用。而由于人工增雨火箭系统在整个地面作业系统中占有较大的比重，因此，正确的了解人工增雨作业火箭系统，尤其是自动化火箭作业系统，不仅对人工增雨作业顺利开展有着重要的意义，更是关系到安全生产，保护人民群众的生命财产安全，关系到社会稳定。因此熟练了解人工增雨火箭作业系统的原理，对以后设备的升级改造和维护有着极其重要的意义。

Introduction for the Working Principle of WR Rainmaking Rocket Operation System and Common Fault Maintenance

Wu Mingzhu

(TaiyuanBureauofMeteorology,TaiyuanShanxi030082,China)

Artificial precipitation enhancement is refers to reach the goal of increasing rain (snow),hail suppression,fog disposal,cloud dissipation and so on to avoid or mitigate meteorological disasters with rational air water resources under the appropriate conditions by means of science and technology to artificially influent the local atmospheric cloud physics process of,realize the precipitation (snow),such as fog,cloud elimination suppression purposes.The paper introduces the components of WR type rocket system for artificial precipitation enhancement and maintenance of the common problems on controller.

artificial precipitation; WR type artificial precipitation enhancement rocket system

2016-08-11

吴明柱(1966-)，男，高级工程师,从事人工影响天气管理工作。

1674-4578(2016)05-0039-03

TN91

A