雷达机动性提升途径的探讨

洪林峰

(南京电子技术研究所，江苏 南京 210013)

1 机动性定义

目前，各种军用标准中对雷达机动性均无明确的定义。2008年出版的《对空情报雷达总体论证：理论与实践》一书中，将非固定式雷达分为可移动式、机动式和高机动式3种，并对其分别进行了定义。可移动式是指雷达全部设备可撤收搬移进行异地架设，对其架设和撤收时间以及运输方式无严格要求；机动式雷达通常是利用自身配备的运输车辆实现自行运输，其架设和撤收时间一般为数小时；高机动式雷达可快速实施机动转移，其自身配备的运输车辆具有较强的越野能力，架设和撤收时间一般在0.5 h以内[1]。随着技术的发展，近10多年来雷达在机动技术方面有了长足的进步。目前，根据雷达的架设时间，业内一般将架、撤、收时间超过30 min的称为可移动式雷达，在30 min以内的称为机动式雷达，在15 min甚至10 min以内的称为高机动式雷达。

笔者认为，根据作战需求的变化，机动性除包括架撤时间和自行机动能力外，还应包括适装能力以及架撤舒适性。适装是指雷达能采用火车、飞机、舰船等进行长距离转移；架撤舒适性是指雷达架撤所需的人力、设备和劳动强度。依据雷达机动性要素的重要程度其排列顺序为架撤时间、架撤舒适性、自行机动能力、适装能力，这4个要素不是孤立的，而是相互影响的。基于上述定义，分别对雷达机动性的4个要素进行探讨。

2 架撤时间提升方法

架撤时间是雷达机动性的最主要因素，缩短架撤时间是雷达机动性设计的关键。采用最大因子排除法，可以有效缩短雷达架撤时间，提高雷达的机动性。要找到影响架撤时间的最大因子，就需要先将雷达架撤过程分解成一个个独立的动作，再将这些独立动作衔接起来，形成雷达的架撤流程图[2]。借助图表，梳理架设流程的每一个步骤，量化每一个独立动作所需的时间和人员，找出影响架撤时间的最大因子，再多路并行地统筹安排，降低最大因子的影响，实现架撤路径的最短化。反映到架撤流程图上就是进行合理的人员分组、分工，明确每一个操作人员的操作内容和顺序，避免操作干涉，从而实现架撤时间最短。

以某高机动雷达的架撤时间要求10 min/4人为例，用最大因子排除法进行缩短架撤时间的说明。

首先将雷达的架设动作分解为各个独立动作：发/取电、拆保护架、连接电缆、接地、放置垫木、调平、抗倾覆腿展开、寻北、展开阵面、倒竖阵面、断开油路、方位解锁、后端设备开机等；然后对各个独立动作所需的时间和人员进行量化，根据实际操作情况将每个动作的平均用时精确到秒，人员数量压缩至最少。上述各个独立动作所需的时间/人员见表1。

表1 动作时间/人员表

如果按照表1将时间全部线性叠加，约为18 min，不满足高机动式雷达的架设时间要求，因此要缩短架设时间。缩短架设时间有两种方法，一是操作人员分组并行动作，二是在方法一的基础上缩短最大单个因子的动作时间。

方法一，从表1中可以看出，8个动作需要1人,4个动作需要2人，1个动作需要4人，因此可以将4人进行分组，并行工作，缩短架设时间。表1中时间最长的独立动作为拆除保护架(180 s/4人)、寻北(180 s/1人)、后端设备开机(180 s/1人)，拆除保护架需要4人，无法与其他工作同步，而寻北、后端设备开机均只需1人进行按键操作，然后设备自动运行，因此可以和其他动作并行。

按照上述规划将人员分组并制作流程图，将雷达的具体架设流程、动作内容和顺序及时间/人员分配在图中清晰地表达出来，如图1所示，由图可以看出，雷达的架设时间满足10 min/4人的要求。

图1 方法一架设流程和时间/人员分配图

如果不考虑经济成本，可以实施方法二，即缩短最大单个因子的动作时间，迭代并优化方法一的架设流程。比如将影响架设时间的最大因子——拆除保护架动作，由180 s/4人的手动操作优化成120 s/1人的自动操作，缩短时间，减少人力需求，使其与其他动作并行操作；通过增加泵站功率或独立泵站数量，使阵面展开与阵面倒竖并行，缩短架设时间。

方法二循环迭代优化，形成新的架设流程和时间/人员分配图，架设时间缩短至6 min/4人，如图2所示。

图2 方法二架设流程和时间/人员分配图

从工程实现来看，雷达的架设时间越短,架设过程中的容错率越低,这就要求操作人员动作熟练且配合默契，各个独立动作间的切换、衔接要流畅，连接无差错。架设时间缩短，也会带来雷达成本的增加，因此需要考虑性价比是否合适，不能盲目地追求架设速度。

3 架撤舒适性提升方法

假设两部雷达的架撤时间都是10 min，一部雷达需要操作人员高强度操作10 min完成架撤，另一部雷达只需操作人员按几个按钮即可自动完成架撤，特别是在烈日、大雨等恶劣天气进行架撤操作，这两部雷达用户体验的差别可想而知。在用户至上理念深入人心的今天，雷达架撤的舒适性也是一个重要的研究课题。

架撤舒适性提升的主要方法是打破传统，采用自动化手段代替人工操作，通过信号控制减少人工判断和干预，同时降低操作人员的专业门槛，直至实现一键架设的目标。例如第2节高机动式雷达的保护架架撤、电缆连接、油路通断等操作，传统的方法是人工操作的，但是随着技术进步这些操作均可以实现自动化。

保护架架撤以往需要4个强壮的操作人员熟练配合，才能在3 min内将保护架抬离天线车。若采用全自动化手段，只需1人按键操作在2 min内即可完成保护架的架撤，既提高了架设速度又减少了操作人员、降低了劳动强度。这种方法在现代雷达中已实现，如图3所示的俄罗斯雷达。目前，国内也有采用类似架撤方法设计的雷达保护架。

图3 某雷达的保护架图片

电缆连接通常是指两个雷达车之间电源、信号的连通。随着技术的突破，信号的连通已经可以将多根信号电缆传输转化成一根光纤传输，但是大功率的电源电缆目前还没有找到很好的替代品。电源电缆又粗又重，收放电缆是一个高强度的体力活。提高此项操作舒适性的方法有两种：一是取消电源电缆，采用取力发电提供雷达所需的电能，但目前最大发电量仅有100 kW，且发电设备在车辆上占据一定的空间，有很大的局限性；二是使用电动电缆盘辅助人工架设，大型雷达采用的电缆规格大，电动电缆盘可以使操作人员轻松地收放电缆，减轻劳动强度，提升用户体验[3]。电动电缆盘在国内已有很多雷达在使用，并将持续改进，使其更轻巧、方便。

雷达从静止态切换到旋转态时，需要切断影响其连续旋转的液压管路。液压管路中油压的存在，使得油管通断变得非常费力，影响架设进程。液压管路通断是纯体力活，可以采用助力机构辅助架撤人员完成，也可以采用全自动化机构来完成，目前这两种机构在我国的雷达中均有使用，大大减轻了架撤人员的作业强度，是小机构大方便的典范。

每个独立动作的自动化实现，都是雷达机动性的一个小小突破，随着架设过程中人工干预越来越少，终将会实现雷达从运输状态到工作状态自动切换的一键操作，为未来更高级别的自动架撤系统奠定基础[4]。

4 自行机动能力提升方法

雷达车的自行机动能力主要是指雷达车整装状态下具备在等级道路上通过的能力，可以采用公路等级选车法来提升雷达车自行机动能力。

JTGB01《公路工程技术标准》中将我国的等级道路分为5级，各等级道路的最高速度、路基宽度、最小转弯半径、最大纵坡等参数见表2。为了满足各等级公路路况要求，车辆应具备相应的通过性几何参数要求，具体参数包括最小离地间隙、接近角、离去角、最小转弯半径、纵向通过角等。

表2 我国现行道路建设标准

从表2可以看出，公路等级越低，路况越差，对车辆的要求也就越高，雷达车能适应的公路等级越低，其自行机动的能力就越强。在进行雷达设计选车时，应根据研制要求的公路等级选择车辆，尤其要注意车辆的最小转弯半径、转弯时需要的路宽应符合要求。

对于单车雷达而言，这些参数在军用车辆定型时就基本固化了，选用军用车辆型谱中的车辆，无需重大的改装如改轴距等，基本的道路通过性就满足了[5]。但影响通过性的因素还有平地转弯最高车速、坡道转弯最高车速、最大爬坡度,这些指标具体的计算方法可参见文献[6]。根据这些参数的计算公式可知，其主要与装载设备质量以及整车重心高度有关，因此设计时要采用减重、降低重心高度等手段来提高车辆的自行机动能力，常用的方法是同功能结构融合，比如天线座基座与设备安装平台一体化设计、半挂车与雷达转台一体化设计等，具体见文献[7]、[8]。

半挂车雷达的道路通过性计算相对复杂，需要考虑牵引车和半挂车的综合性能，其最小转弯半径、道路路宽、平地转弯最高车速、坡道转弯最高车速、最大爬坡度等参数需要根据每个半挂车的具体情况进行计算，计算方法参考文献[9]。一些特种超限雷达的载车是定制的，其道路通过性分析可以参考文献[10]。

选择通过性参数能满足或高于研制要求中规定路面等级的载车，并通过设计降低其质量和重心来提高行驶安全性。随着我国基础建设的大幅提升，各种等级的道路纵横交错，现有的车辆基本上可以到达我国95%以上的地区，因此可以根据设备使用区域跟使用方协商考虑选用民用车辆，这样可以大幅度扩大车辆的选择范围。

5 适装能力提升方法

我国幅员辽阔而且地形复杂，有高原、沙漠、平原、海岛等，东西、南北的跨度均在5 000 km以上，如果仅依靠车辆自身机动去跨越，需要的时间和人员成本巨大。随着我国铁路网越来越密集，运20运输机以及大型混装船服役，借助火车、飞机、轮船来进行大范围的转移是可行的也是必须的。因此，在设计时应考虑雷达设备在公路、铁路、海洋、空中运输的通用性。根据GJB 2948《运输装载尺寸与重量限制》和相关资料的要求，公路、铁路、海运、空运(运20)的运输界限、承载质量要求见表3。

表3 各种类型运输界限和承载质量表

将表中数据(不含海运)转换成运输界限图形，其截面如图4所示。通过综合界限截面图，结合雷达车端面图，可以直观地找出雷达车哪里超限。

图4 公路、铁路、运20运输机运输界限截面图

当雷达车无需采取任何措施即可自行机动至火车运输平板、轮船甲板/舱以及运20运输机货舱中时, 其适装能力最好，转运时操作时间短，对操作人员的专业要求低。但满足上述条件的雷达车其设计难度最高，需要同时考虑各种运输工具的尺寸界限、质量界限，条件众多，互相交织，非常复杂。通过综合运输界限截面图，可以迅速确定超限的位置和运输类型，帮助设计师迅速锁定整车的外形和质量。

当雷达车的运输单元不能同时满足整车铁路、轮船、运20运输机运输时，为了提高雷达车的适装能力，借助综合界限截面图可以将一个超限的运输单元，分解成多个适装的运输单元。分解的原则是：分解后的运输单元尽量少，分解所需的工具/设备尽量为常用工具/设备，分解动作劳动强度低，分解动作尽量避免专业化程度高的操作。

6 结束语

雷达机动性的4个要素并不是独立存在的，它们是相互影响的，采用的方法也不是一成不变的，需要整体考虑。例如为提高架撤舒适度采用自动保护架，而保护架自动架撤需要执行机构，执行机构又需要安装空间并增加总质量，可能会影响雷达车的适装性和道路通过性，可谓牵一发而动全身。因此提升雷达的机动性，从整体层面来看需要解决两个方面的问题，一是提升雷达机动性整体规划能力，二是最大影响因子的技术突破。

时代前进的脚步催生技术的进步，战场需求的变化，使雷达的机动性所包含的内容也将发生变化，在不久的将来，机动性可能要包括行进间工作、自动驾驶、无人架设、智慧架设等方面，设计者应当紧跟时代的步伐，设计出最好最美的雷达。