汹涌翻腾的云海中,“鲲龙”从容驰行,精准穿越大范围强雷暴降雨带间的一线裂隙,顺利飞抵目的地——起笔十年,位于江苏无锡的中国航空工业集团雷达所内,“鲲瞳”研制团队将图纸上的墨线延展成了云海间的航迹。
“在民机领域,AG600搭载的‘鲲瞳’是世界上先进体制的机载气象雷达,它的技术跨代使飞机避开危险气象的能力得到有效提升。”AG600气象雷达系统项目总师、雷达所副总工程师于超鹏介绍。
闯进“无人区”难免一场孤独的跋涉
“鲲瞳”是一款芯片式二维机载有源相控阵气象雷达。“一直以来,民用飞机装载的都是采用机械扫描体制的气象雷达,‘鲲瞳’实现了二维有源相控阵体制在民机机载气象雷达领域的首次运用。”AG600气象雷达系统产品负责人孟凡旺说。
在民机领域应用别人没用过的新体制技术,对“鲲瞳”团队来说就像闯进“无人区”,难免一场孤独的跋涉。
团队面对了来自多方的质疑。“好像‘国外怎么做我们就怎么做’更容易说服大家。”于超鹏感慨。
但在团队看来,如果始终亦步亦趋跟在他人身后,很难在国际民用航空市场占据一席之地。
“一定要走出我们中国的路线!”“鲲瞳”研制团队的心声折射出航空人勇攀高峰的朝向。
“我们判断出,随着国际对飞机航行安全要求的不断提高,必须要有更先进的雷达才能满足未来飞机的气象探测需求。”于超鹏说。然而,雷达性能的提升往往意味着由研发投入带来的总体成本激增,同样不利于新产品抢占市场。
于是,以“为AG600研制更先进的气象雷达”为目标,瞄准“高性能、高安全、高可靠、低成本”等关键指标,团队持续对“鲲瞳”迭代更新,成功实现了国产民机机载气象雷达领域从机械扫描体制向有源体制的转变,形成多项具有完全自主知识产权的专利。
“过程很复杂、很漫长,经过了反复的权衡和论证,也多次与主机单位和局方沟通。”于超鹏回忆道,“但大家都希望通过AG600项目全面带动我国民用航空产业发展。”
让新技术赋能新雷达,再让新雷达适配新型号,从技术攻关到工程使用,历经10年,终于画成“鲲龙”点睛一笔。
像蜻蜓的复眼洞穿大气的密码
传统气象雷达在探测时,要通过驱动臂带动平板天线转动,指向云团所在的方向,导致难以及时捕捉快速变化的气象随机状态。
相比传统气象雷达的“单兵作战”,“鲲瞳”无异于“军团出征”。
有源相控阵体制下,“鲲瞳”由大规模数量的芯片式电磁波发射/接收通道组成。“芯片的替代使雷达不再需要巨大的驱动臂带动‘转头’,从而为机头节省了50%以上的装配空间。”AG600气象雷达系统天线副主管张晓林说。
就像蜻蜓的复眼,“鲲瞳”的每枚芯片都可以看成一个小型雷达,它们在全自动调节各自朝向的同时,协同配合也十分默契,可以根据探测需求灵活“排兵布阵”,保证既能覆盖飞机前方全空域的“风云变幻”,又能向不同方向单独“派兵”,锁定跟踪重点监测对象。
相比传统机载气象雷达,“鲲瞳”能够对电磁波实现毫秒级甚至微秒级控制,仅用1/10的时间便能完成立体空域的气象扫描。“这就能帮助机组告别时差,及时避开危险气象,规划最佳航线。”孟凡旺说。
对于“鲲瞳”团队而言,光是更精细还不够,要满足“鲲龙”的应用场景,“眼光”还要更精准。
在AG600执行灭火任务时,由于飞行高度低,一些地形反射电磁波形成的残影也可能被气象雷达捕捉。对此,“鲲瞳”团队创新应用多源信息融合的地杂波抑制方法,让“鲲龙”眼中只保留纯粹的气象信息。
“自从随AG600试飞以来,‘鲲瞳’的各项性能逐步得到了机组的肯定。”孟凡旺说。
此外,“鲲瞳”采用的芯片还可以针对不同飞机平台开展适应性改进,形成全新的“拼图”组合。
“特别是对于机头更小的民用无人机来说,我们的雷达对装机空间需求更低,优势很明显。”孟凡旺对“鲲瞳”未来的应用前景充满信心。
适航之路就是一场“知行合一”的修行4月20日,随着AG600获颁型号合格证,“鲲瞳”也顺利完成随机取证,至此,它也成为国内首款走完产品适航开发和适航审查过程的气象雷达。
“适航是一场‘知行合一’的修行。”于超鹏总结道。
为满足适航要求,“鲲瞳”项目团队适航小组的成员们化身一个个“雷达”,精准识别、消化条款,并将条款要求转化为可执行的策略,助力设计师开辟“航路”。同时“扫描”从材料、工艺、元器件到产品的全部细节,形成精细“成像”,确保评审时每个节点的所有流程充分可看、可查。
“一千个人眼中有一千个哈姆雷特。”AG600气象雷达系统项目适航工程师韩卉说,“适航是一项复杂的系统工程,对于其中一些宏观性强的条款,每个工程师的理解认识都不尽相同。通过‘鲲瞳’的适航实战,我们边学边干,逐步建立起受到局方认可的符合性证据和流程体系,也在行业内就相关适航要求达成广泛共识。”
从备受质疑的“无人区”到领先世界的“新坐标”,当AG600以“鲲瞳”为眸,一次次在云海玄机中识别出高空救援通道,显示屏上跃动的不仅是气象云图,更是中国民机自主创新的壮阔航路。