某机动式雷达自动架设液压系统设计

王虎

现代战争对雷达的机动作战能力要求越来越高，随着雷达天线口径和载核重越来越大，对雷达天线的自动架设提出了更高的要求[1]。相比机电驱动系统，液压驱动系统具有结构紧凑、承载能力大、传动平稳、控制简单且能实现复杂运动等优点，因此，在地面高机动雷达天线举升中得到了广泛应用[2-4]。

某机动式雷达在执行对抗试验任务中，为雷达电子战装备、导弹电子突防装置等被试装备效能考核提供作战对象，整车满足公路运输的要求，雷达阵面实现0°～90°举升、边块0°～90°折叠等自动架设功能。

1    主要指标要求

主要指标要求有以下7点。

（1）天线阵面尺寸：5 m（宽）×6.4 m（长）。（2）天线重量：≤15 t。（3）天线阵面举升/撤收动作：≤5 min。（4）天线边块展开/撤收动作：≤2 min。（5）防生臂收/放：≤1.5 min。（6）天线阵面油缸推力：≥22 t（单缸推力）。（7）边块阵面油缸推力：≥3 t（单缸推力）。

2    液压系统方案

2.1  组成及原理

液压系统由液压泵站、液压油缸以及各类功能阀块、连接管路、线缆等几部分组成，雷达天线工作如图1所示。

液压泵站采用双联齿轮泵，大泵用于各驱动油缸供油，小泵用于锁紧油缸的开锁，大泵设定18 MPa和8 MPa两档压力，用于适应天线举升各阶段的负载要求。小泵用于锁紧油缸开锁供油，小泵设置23 MPa压力，小泵高压设置目的是保证油缸可靠解锁，并在回路中设置了压力传感器检测解锁状态。阵面油缸及防生臂油缸动作时的力臂会发生较大的变化，因此，采用电液比例阀控制，提高稳定性，液压原理如图2所示。

2.2  阵面自动架设

2.2.1  阵面0°～70°动作

阵面0°～70°时为雷达工作状态，阵面举升油缸采用具备任意位置锁紧功能的油缸驱动阵面的展开与撤收，锁紧油缸内部集成锁紧套，锁紧套液压缸属于机械式锁紧，特点是锁紧可靠、锁紧力矩大、不受油温变化和泄漏的影响，锁紧后能够长时间保持天线阵面的位置，不受自然环境的影响。举升油缸结构如图3所示。

2.2.2  阵面70°～90°动作

阵面处于90°状态时属于雷达维修位置，要求液压油缸全部伸出到位，通过油缸行程到位满足阵面90°仰角状态。阵面70°～90°运动过程中油缸由“压载”变化为“拉载”，为减少因负载变化引起的晃动，油缸增加电磁节流阀调整流量。当阵面70°～90°运动时电磁节流阀得电，使油缸有杆腔保持一定的背压，平稳过渡负载变化带来的冲击。

2.2.3  边块0°～90°折叠动作

边块采用具备伸出到位自锁功能的油缸驱动边块的折叠，通过系统设置的分流集流阀保证左右阵面运动的同步性，达到同步收放的美观效果。折叠到位后，油缸内部机械锁紧装置闭合，保证阵面拼接精度，同时通过液压插销锁紧边块与基座位置达到双重保护功能。油缸锁紧机构集成在液压油缸内部，不需要另外器件控制锁紧器，简单可靠（见图4）。

2.2.4  油缸运动的同步性协调

主阵面结构为箱型结构钢梁，此结构刚度好，阵面设备载荷分布均匀，但为更好地保证机构运动过程的平稳，系统中设置了分流集流阀，分流集流阀能够均匀分配流量，可实现双缸同步功能，分流集流阀在载荷及结构刚度较差情况下控制精度仍可达到5%。

2.2.5  到位减速功能

机构运动接近终点位置时，需要减速以避免因惯性引起的冲击。在系统中通过限位开关发出的信号反馈给电液比例阀的比例放大板，通过调整比例换向阀减小油液供给，达到减速效果。减速状态的大小通过调整伺服系统软件程序来实现。

2.3  液压主要参数计算

2.3.1  油缸推力计算

根据油缸参数计算油缸推力。

油缸推力：

式中：F—油缸最大推力，kg;P—工作压力18 MPa;d1—油缸缸径140 mm。

数值代入公式计算得出：

2.3.2  油缸拉力计算

根据油缸参数计算油缸拉力。

油缸拉力：

式中：F—油缸最大拉力，kg;P—工作压力18 MPa;d1—油缸缸径140 mm;d2—油缸杆径径，mm。

数值代入公式计算得出：

根据公式计算各油缸推力及拉力，系统工作压力为18 MPa时油缸产生推力、拉力均大于系统要求，并且低于系统设定的溢流压力压力，满足使用要求。各油缸推力拉力如表2所示。

2.3.3  油缸流量计算

系统要求中块阵面展开时间<5 min，边块阵面展开时间<2 min，防生臂收放时间<1.5 min，根据要求及油缸参数计算系统所需最大流量。

流量：

式中：Q—系統所需流量，L/min;L—活塞腔总容积，dm?;t—系统要求时间，min。

根据油缸参数取活塞腔总容积数值代入公式得出各油缸最大流量值，如表3所示。

2.3.4  油泵电机功率

油泵电机功率：

3    结语

自动架设系统是机动式雷达的重要组成部分，本文针对某型机动式雷达的指标要求，设计了雷达自动架设液压系统，实现了在规定的时间内将约15 t的天线阵面举升工作及维修状态，经现场测试，天线阵面自动架设过程平稳、可靠，各项指标均达到技术指标要求。

[参考文献]

[1]王劲宣.高机动雷达天线快速举升系统结构的总体设计[J].现代电子，2001（1）：51-53.

[2]江伟，王劲宣，严诺.新型高机动雷达天线架撤机构的研制[J].机械与电子，2018（1）：22-25.

[3]程登元，赵德昌.地面高机动雷达液压系统研究[J].电子机械工程，2007（4）：37-40.

[4]贺鹏，陈亚峰.高架机动雷达总体结构设计与关键技术分析[J].现代雷达，2014（3）：73-76.

Abstract：In view of the structural characteristics of a mobile radar antenna， such as large array and heavy load， this paper focuses on the main technical indexes， working principle， design scheme and function realization of the automatic erection of hydraulic system and the key indexes of hydraulic system are checked and calculated in this paper.

Key words：mobile radar; hydraulic system; index check