Radar wielkoskalowy to typowy sprzęt, który wykorzystuje metody radiowe do wykrywania celów i określania ich położenia przestrzennego, a produkty antenowe na radarze są korzystne dla poprawy dokładności przesyłania i odbierania danych, a ich wydajność ma kluczowe znaczenie dla radaru. Ze względu na długotrwałą pracę produktów antenowych w środowiskach zewnętrznych oraz ich wysokie, cienkie i długie cechy, są one bardzo podatne na wpływ naturalnego wiatru i mogą obniżyć wydajność. W poważnych przypadkach może to prowadzić do utraty autentyczności danych wykrywania radarowego, a nawet awarii sprzętu, pominięcia ważnych informacji i spowodowania strat ekonomicznych. Dlatego w celu poprawy odporności na wiatr produktów antenowych i zapewnienia jakości pracy sprzętu radarowego, Instytut Niezawodności Metrologii Radiowej i Telewizyjnej oraz Inżynierii Środowiska zorganizował zespół badawczy w celu przeprowadzenia metod analizy symulacyjnej w celu oceny odporności na wiatr i żywotności produktów anten radarowych.
Antena jest podatna na odkształcenia pod wpływem wiatru, co może mieć wpływ na działanie radaru
Istnieją wyniki badań wskazujące, że wpływ obciążeń wiatrem na produkty anten radarowych stanowi znaczną część całkowitego obciążenia, a czasami odgrywa nawet decydującą rolę [1]. W 2023 r. zgłoszono, że podczas przejścia tajfunu „Mawa” przez Guam, duża grupa anten elektronicznych na wyspie, w tym zdalne radary poszukiwawcze i dwie duże obudowy anten komunikacji satelitarnej, uległy poważnym uszkodzeniom, co spowodowało spadek zdolności wykrywania wyspy na pewien czas i poniesienie znacznych kosztów konserwacji.
Jako jeden z kluczowych komponentów radaru, produkty antenowe głównie koncentrują energię promieniowania podczas transmisji radarowej, aby oświetlić cel i zbierać odbite sygnały celu podczas odbioru. Ze względu na konieczność długotrwałej pracy na zewnątrz, szczególnie w obszarach przybrzeżnych, produkty antenowe są często narażone na działanie wiatru. Obciążenia wiatru działające na produkty antenowe, zwłaszcza przypadkowe drgania generowane przez pulsujące obciążenia wiatru, mogą powodować deformację powierzchni odbijającej anteny, odchylenie od pierwotnej powierzchni, co skutkuje spadkiem niektórych wskaźników wydajności anteny. W poważnych przypadkach może to spowodować utratę autentyczności sygnału, a nawet awarie sprzętu, co skutkuje nieprzewidywalnymi uderzeniami i stratami.
[1] Zhang Zengtai. Uwzględnienie obciążenia wiatrem w projektowaniu konstrukcji anteny radaru [J]. Nowoczesna elektronika. 1997, 4.58-61
Wirtualne pole wiatrowe o wielu terenach poprawia jakość produktów antenowych
Powszechnie stosowane metody badawcze dotyczące wytrzymałości na wiatr anten radarowych obejmują badania testowe w tunelu aerodynamicznym i badania symulacyjne. Jednak testy w tunelu aerodynamicznym na dużą skalę są drogie i mają długie cykle, a metody analizy symulacyjnej są często priorytetem w ocenie. Jednak istniejące badania dotyczące wytrzymałości na wiatr anten radarowych oparte na metodach analizy symulacyjnej nie uwzględniają przemiennego naprężenia generowanego przez zmienne obciążenia wiatrem i drgania wywołane wirami na konstrukcjach antenowych pod obciążeniem wiatrem oraz ich wpływu na wytrzymałość konstrukcji liniowych pod wpływem długoterminowych efektów. Dlatego zespół badawczy przeprowadził odpowiednie badania metodologiczne i opracował zestaw technologii analizy symulacyjnej do oceny wytrzymałości na wiatr i żywotności produktów anten radarowych.
Ta technologia koncentruje się na negatywnych skutkach pulsującego wiatru i wirowych wibracji konstrukcji antenowych i może osiągnąć budowę wirtualnych pól wiatrowych w różnych warunkach terenowych. Poprzez cyfrowe modelowanie, wiele naprężeń środowiskowych, takich jak warunki wiatru i morza, jest sprzężonych w celu uzyskania dokładnej oceny wytrzymałości na wiatr i oceny żywotności produktów anten radarowych w warunkach środowiskowych zdominowanych przez obciążenie wiatrem, zapewniając wsparcie danych dla konstrukcyjnego projektu produktu i poprawiając jakość produktu. Jednocześnie, dzięki pomocy cyfrowej technologii analizy symulacji, unika ona wysokich kosztów i problemów z długim cyklem testów w tunelu aerodynamicznym na dużą skalę i długoterminowych testów trwałości, i ma trzy główne zalety: dokładną ocenę, niski koszt i krótki cykl. Obecnie złożyła wniosek o jeden patent na wynalazek do Chińskiej Narodowej Administracji Własności Intelektualnej i świadczyła usługi technologii symulacyjnej dla ponad 10 klientów, z dojrzałymi możliwościami technicznymi.
Zapewnić silne wsparcie dla rozwoju przemysłu high-tech
Tę technologię można stosować w przypadku dużego sprzętu, takiego jak anteny stacji bazowych łączności lądowej i radary platform morskich, a także nadaje się do analizy wytrzymałości konstrukcyjnej i oceny żywotności pod wpływem ruchu ośrodka płynnego. Oprócz oceny wytrzymałości na wiatr i żywotności sprzętu na dużą skalę, symulację można również przeprowadzić w odniesieniu do stanu ruchu i naprężenia powietrza, wody, oleju, osadów, wielofazowych mieszanych ośrodków płynnych i ośrodków sprzęgających ciecze stałe w obszarach kosmicznych, zapewniając wsparcie danych dla projektowania struktury produktu i oceny żywotności w lotnictwie, transporcie kolejowym, pojazdach nowej energii i innych dziedzinach.
| Nowe scenariusze usług rozszerzania technologii | ||
| Numer | Pole serwisowe | Scenariusze usług |
| 1 | Lotnictwo i kosmonautyka | Symulacja i analiza stanu płynu wewnątrz rurociągu lotniczego i zbiornika magazynowego |
| 2 | transport kolejowy | Ocena symulacyjna i analiza konstrukcji nośnej oporu wiatru w pociągach dużych prędkości |
| 3 | Nowe pojazdy energetyczne | Przeprowadzanie obliczeń symulacyjnych metodą elementów skończonych i analiz zarządzania termicznego w środowisku pracy akumulatorów |
| 4 | Sprzęt offshore | Ocena wytrzymałości konstrukcyjnej i żywotności w warunkach silnej i porywistej pogody |
| 5 | Sprzęt elektroniczny | Symulowanie procesu wymiany ciepła w przewodzących ciepło cieczach/stałych mediach, analiza i ocena efektu chłodzenia przestrzeni, efektu rozpraszania ciepła przez płytki drukowane i komponenty |
| 6 | Możliwość świadczenia usług dostosowanych do potrzeb klienta | |