第415章 航海雷达的奥秘

小聪看见自己与徐文亮师傅驾驶的水上飞机,非但没有起飞,还被海面露出的礁石撞破。徐文亮师傅说,水上飞机有抗沉性,劝小聪冷静。水上飞机的船身(浮筒)内,有若干个水密隔舱,其数量多少和空间大小,依使用要求而定,水上飞机在几个水密舱破损之后,仍具有足够的浮力而不沉没,这种防沉的能力,称为抗沉性。

小燕子与机器人骄子共同驾驶一架水上飞机,在海面上转来转去。小燕子十分惊慌,骄子劝小燕子冷静,说,水上飞机在水面作回转运动的能力。水上飞机一般靠水舵在水面上回转,但多发动机的水上飞机,也可以利用两侧发动机的拉力差来实现水上回转。

梦弟懂得了,水上飞机的水动力特性包括水动阻力、滑行稳定性、喷溅、撞击过载和波浪的影响等,它们随水上起飞和降落的不同阶段,包括水上起飞的航行、过渡、滑行和离水而变化,并且,取决于水上飞机船身(浮筒)的外形。水动阻力由滑行阻力、摩擦阻力和兴波阻力组成,它们与水上飞机空气动力阻力之和,构成水上飞机起飞过程的总阻力。在起飞过程的开始阶段,总阻力很快增大,形成第一个阻力峰。这时,阻力的主要成分,是水动的滑行阻力和兴波阻力,空气阻力较小。xizu.org 柚子小说网

小聪说,我知道了,水上飞机随着速度的增大,总阻力再由大转小,这是由于纵倾角和升程的变化使水动阻力减小的缘故。尔后,由于空气阻力的增大,使总阻力再由小增大,形成第二个阻力峰,主要来自水动滑行阻力和空气动力阻力。第二个阻力峰,一般小于第一个阻力峰。

小燕子明白了,水上飞机在起飞过程中,由于水动力力矩和空气动力力矩的变化,使纵倾角也在随速度变化。水上飞机在外力作用消失之后,恢复原来状态的能力,称滑行稳定性。在这个恢复的运动过程中,若其纵摇是收敛的,则滑行是稳定的;若其纵摇是等幅或发散的,而且,纵摇角度大于2,则认为滑行是不稳定的。

不稳定区域,又可以分为上和下两个范围,飞机纵倾角随速度的变化,应通过这两个区域之间。如果,飞机的纵倾角进入下不稳定区,可能产生海豚运动,这种情况,大多发生在第一个阻力峰的前后。如果飞机的纵倾角进入上不稳定区域,可能产生跳跃运动,就是过早离水,这种情况,大多发生在两个阻力峰之间的滑行过程。不稳定运动的原因,除船身外形设计质量外,还与飞机重心相对断阶的位置有关。

小明体会到,水上飞机在水面滑行时,船身底部向四周喷射出强弱不等的水束。喷溅除冲刷船底增大滑行阻力之外,还可能影响发动机的正常工作。同时,对螺旋桨、襟翼、尾翼以及外挂武器也有不良影响。在飞机设计中,一方面,设法使上述部件和武器避开喷溅;另一方面,还要积极抑制喷溅。

小波体验到,水上飞机在降落着水时,或在高速滑行遇到大涌浪时,都会产生撞击过载。用飞机作用于水的总撞击力与飞机重力之比值衡量撞击过载的大小。平船底在滑行中水动性能最好,但是撞击过载性能最差。一般将船身断面设计成带有斜升角的底部。

同学们一个一个从梦中醒来,他们分别坐在水上飞机一号、水上飞机二号上。海洋爷爷正在给同学们讲话,海洋上的涌和浪,是海水受自然界各种因素影响造成的能量运动。这种水的能量运动作用到高速滑行的水上飞机船身上,会造成瞬时的吃水增加,滑行阻力增大,会使水上飞机稳定性受影响。

在正常起飞重量下,海面航行、起飞和降落过程中,所能承受最大风浪的能力,称之为水上飞机的耐波性。同一架飞机,随着起飞重量的增加,抗风浪能力必将降低。科学博士说:“早在1919年8月9日,中国试制成功第一架水上飞机——“甲型一号”。”

这是一架100匹马力,拖进式双桴双翼水上教练机,高3.8米,身长9.32米,幅长13.70米,最大时速126千米,空机重量836千克,载重1063千克,装油量114公升,飞行高度3690米,可航行3小时,航距340千米,乘员2人,可载炸弹4颗。飞机的性能质量并不差。这架飞机在试飞时,由于操纵杆失误而坠毁。第二年又制成一架水上飞机。

刘傻子教授说:“2015年5月,中航幸福通用航空的赛斯纳208水陆两栖飞机从舟山的普陀飞往嵊泗,标志着中国首条水上飞机通勤航线开始运营。”

南海梦想科考艇在大海上疾驶,与蝴蝶礁擦肩而过。小燕子问正在驾驶科考艇的徐文亮师傅:“徐师傅,刚才,你看到礁石了。”徐师傅说:“我肉眼看不见礁石,科考艇上的雷达发现了礁石。”小波问:“什么是航海雷达呢?”

徐师傅说:“航海雷达亦称船用雷达。装在船上,有利于航行避让、船舶定位、狭水道引航。航海在能见度不良时,航海雷达为航海人员提供了观察手段。它的出现,是航海技术发展的重大里程碑。”

计算机姐姐问:“航海离不开雷达,有一天,沃特森在调试监测仪器时突然发现,在荧光屏上有一连串的亮点。沃特森迷惑不解,助手们怀疑是不是显像装置坏了?雷达发明了。”

梦弟梦见自己乘坐机器人骄子变化的飞艇,来到1935年的英国。他见到了沃特森。当时,沃特森吩咐助手们把试验仪器搬得远离大楼,梦弟说,我来帮你们搬吧。

沃特森问:“你是谁?”梦弟说:“我是中国现代小朋友梦弟。我知道你发明雷达的故事。我身旁的是机器人骄子。”沃特森说:“不可思议,现代机器人,看来,他们是穿越时空来的助手,话音未落,荧光屏上已出现了一个耀眼的亮点。“成功了,成功了。”沃特森和大家一起欢呼雀跃,互相祝贺,因为他们研制的雷达已经成功地接收到了回波信号。

但是,12千米对我们的防御来说,还是不够的,要知道,早一分钟发现敌情,就早一分钟争取了主动。沃特森要求大家加快研制高水平的更具实战效能的雷达,并带头深入研究。半年后,沃特森研制的雷达终于攻克了许多难关,在荧光屏上就能读出飞机的高度和距离,即使飞机在80千米以外,雷达也能一眼“认出”,为防卫与反击提供了必要的时间。

至此,雷达进入了实战阶段,为保卫英国的领空做出了极大贡献。梦弟的梦醒后,他述说了梦中遭遇。“航海爷爷,什么时候,雷达开始用于航海?”

小波问。“雷达广泛用于航海,1935年,法国班轮‘诺曼底’号最先安装航海雷达,其天线不能旋转,用以探测前方冰山。30年代末,英国和米国制成船用米波对空搜索雷达。”

海洋爷爷说。第二次世界大战期间,研制了厘米波对海雷达。1940年,英国人兰德尔和布特制成空腔磁控管,解决了微波源问题。1941年,美国首先制成带有平面位置显示器的脉冲微波海面搜索雷达。这种雷达,在第二次世界大战的反潜艇作战中,发挥了重大作用,战后,用作商船航海雷达,以保证航海安全。

刘傻子教授说,60年代末到70年代初,出现了自动雷达标绘仪,进一步发挥了雷达在避碰上的作用,得到广泛应用。通常由天线、发射机、接收机、显示器和电源5部分组成。”

航海雷达,早期用抛物面反射天线,现已为波导隙缝天线取代。天线辐射以水平线性极化为主;为提高雷达在雨雪中的探测能力,有的天线装有圆极化装置。

计算机姐姐说:“天线由马达驱动,作360°连续环扫。为保证方位测量精度和方位分辨力,天线波束水平宽度要窄,很多3厘米航海雷达在1°以内。为防止船舶摇摆时丢失目标,波束垂直宽度较宽。”

刘傻子教授说,采用直接混频超外差式,设有海浪干扰抑制电路和雨雪干扰抑制电路。为防止相同波段的雷达干扰,有的雷达,设有抗同频异步干扰电路。发射机和接收机,组装在同一机柜内,合称收发机。采用距离方位极坐标的平面位置显示,扫描线和天线同步旋转,有若干档距离量程可供选用。测距可用活动距标或固定距标,测方位可用电子方位线或机械方位圈。  。

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