الرادار واسع النطاق هو جهاز نموذجي يستخدم طرق الراديو للكشف عن الأهداف وتحديد مواقعها المكانية، ومنتجات الهوائي على الرادار مفيدة لتحسين دقة إرسال واستقبال البيانات، وأدائها أمر بالغ الأهمية للرادار. نظرًا للتشغيل الطويل الأمد لمنتجات الهوائي في البيئات الخارجية وخصائصها العالية والرفيعة والطويلة، فهي شديدة التأثر بتأثير الرياح الطبيعية ويمكن أن تقلل من الأداء. في الحالات الشديدة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى فقدان صحة بيانات اكتشاف الرادار، وحتى فشل المعدات، وفقدان المعلومات المهمة، والتسبب في خسائر اقتصادية. لذلك، من أجل تحسين قوة مقاومة الرياح لمنتجات الهوائي وضمان جودة عمل معدات الرادار، نظم معهد موثوقية قياس الراديو والتلفزيون والهندسة البيئية فريق بحث لإجراء طرق تحليل المحاكاة لتقييم قوة مقاومة الرياح وعمر منتجات هوائي الرادار.
الهوائي عرضة للتشوه عند تعرضه للرياح، كما تتأثر وظيفة الرادار
تشير نتائج الأبحاث إلى أن تأثير أحمال الرياح على منتجات هوائي الرادار يشكل نسبة كبيرة من الحمل الإجمالي، بل ويلعب أحيانًا دورًا حاسمًا [1]. في عام 2023، ورد أنه أثناء مرور إعصار "ماوا" عبر غوام، تعرضت مجموعة هوائيات إلكترونية كبيرة على الجزيرة، بما في ذلك رادارات البحث عن بعد وغلافين كبيرين لهوائيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، لأضرار جسيمة، مما أدى إلى انخفاض قدرة الجزيرة على الكشف لفترة من الوقت وتكبد تكاليف صيانة كبيرة.
باعتبارها أحد المكونات الرئيسية للرادار، تركز منتجات الهوائي بشكل أساسي طاقة الإشعاع أثناء إرسال الرادار لإضاءة الهدف، وجمع إشارات انعكاس الهدف أثناء الاستقبال. نظرًا للحاجة إلى العمل في الهواء الطلق على المدى الطويل، وخاصة في المناطق الساحلية، غالبًا ما تتأثر منتجات الهوائي بالرياح. قد تتسبب أحمال الرياح التي تؤثر على منتجات الهوائي، وخاصة الاهتزازات العشوائية الناتجة عن أحمال الرياح النابضة، في تشوه سطح انعكاس الهوائي، والانحراف عن السطح الأصلي، مما يؤدي إلى انخفاض في مؤشرات أداء معينة للهوائي. في الحالات الشديدة، قد تفقد صحة الإشارة وحتى تتسبب في فشل المعدات، مما يؤدي إلى تأثيرات وخسائر غير متوقعة.
[1] Zhang Zengtai. دراسة حمل الرياح في تصميم هيكل هوائي الرادار [J]. الإلكترونيات الحديثة. 1997، 4.58-61
يعمل حقل الرياح الافتراضي متعدد التضاريس على تحسين جودة منتجات الهوائي
تشمل طرق البحث المستخدمة بشكل شائع لقوة مقاومة الرياح لمنتجات هوائي الرادار أبحاث اختبار نفق الرياح وأبحاث المحاكاة. ومع ذلك، فإن اختبارات نفق الرياح واسعة النطاق لها تكاليف عالية ودورات طويلة، وغالبًا ما يتم إعطاء الأولوية لطرق تحليل المحاكاة للتقييم. ومع ذلك، فإن الأبحاث الحالية حول قوة مقاومة الرياح لهوائيات الرادار القائمة على طرق تحليل المحاكاة تفتقر إلى مراعاة الإجهاد المتناوب الناتج عن أحمال الرياح المتقلبة والاهتزازات الناجمة عن الدوامات على هياكل الهوائي تحت أحمال الرياح، وتأثيرها على قوة هياكل الخطوط تحت التأثيرات طويلة المدى. لذلك، أجرى فريق البحث أبحاثًا ذات صلة بالطرق وطور مجموعة من تقنيات تحليل المحاكاة لقوة مقاومة الرياح وتقييم عمر منتجات هوائي الرادار.
تركز هذه التقنية على التأثيرات السلبية للرياح النابضة والاهتزازات الناتجة عن الدوامات لهياكل الهوائي، ويمكنها تحقيق بناء حقول رياح افتراضية في ظل ظروف تضاريس مختلفة. من خلال النمذجة الرقمية، يتم ربط الضغوط البيئية المتعددة مثل ظروف الرياح والبحر لتحقيق حكم دقيق لقوة مقاومة الرياح وتقييم عمر منتجات هوائي الرادار في ظل الظروف البيئية التي تهيمن عليها حمولة الرياح، مما يوفر دعمًا للبيانات لتصميم هيكل المنتج وتحسين جودة المنتج. في الوقت نفسه، وبمساعدة تقنية تحليل المحاكاة الرقمية، فإنه يتجنب مشاكل التكلفة العالية والدورة الطويلة لاختبارات نفق الرياح واسعة النطاق واختبارات المتانة طويلة الأجل، وله ثلاث مزايا رئيسية: التقييم الدقيق والتكلفة المنخفضة والدورة القصيرة. في الوقت الحاضر، تقدمت بطلب للحصول على براءة اختراع واحدة إلى الإدارة الوطنية للملكية الفكرية في الصين، وقدمت خدمات تكنولوجيا المحاكاة لأكثر من 10 عملاء، مع قدرات تقنية ناضجة.
توفير دعم قوي لتطوير الصناعات ذات التقنية العالية
يمكن تطبيق هذه التقنية على المعدات الكبيرة مثل هوائيات محطات الاتصالات الأرضية ومرافق الرادار البحرية، وهي مناسبة أيضًا لتحليل القوة الهيكلية وتقييم العمر تحت تأثير حركة الوسائط السائلة. بالإضافة إلى تقييم قوة مقاومة الرياح وعمر المعدات الكبيرة، يمكن أيضًا إجراء محاكاة لحالة الحركة والإجهاد للهواء والماء والنفط والرواسب ووسائط السوائل المختلطة متعددة المراحل ووسائط اقتران السوائل الصلبة في المناطق الفضائية، مما يوفر دعمًا للبيانات لتصميم هيكل المنتج وتقييم العمر في مجال الطيران والنقل بالسكك الحديدية والمركبات ذات الطاقة الجديدة وغيرها من المجالات.
| سيناريوهات خدمة تمديد التكنولوجيا الجديدة | ||
| رقم | مجال الخدمة | سيناريوهات الخدمة |
| 1 | الفضاء الجوي | محاكاة وتحليل حالة السوائل داخل خط الأنابيب وخزان التخزين المحمول جواً في الطائرات |
| 2 | النقل بالسكك الحديدية | تقييم المحاكاة وتحليل التصميم الهيكلي لمقاومة الرياح للقطارات عالية السرعة |
| 3 | مركبات الطاقة الجديدة | إجراء حسابات محاكاة العناصر المحدودة وتحليل الإدارة الحرارية لبيئة عمل مجموعات البطاريات |
| 4 | المعدات البحرية | تقييم القوة الهيكلية وعمر المبنى في ظل الظروف الجوية القوية والعاصفة |
| 5 | الأجهزة الإلكترونية | محاكاة عملية نقل الحرارة للسوائل الموصلة للحرارة/الوسائط الصلبة، وتحليل وتقييم تأثير التبريد للمساحة، وتأثير تبديد الحرارة للوحات الدوائر والمكونات |
| 6 | يمكن تقديم خدمات مخصصة وفقًا لاحتياجات العملاء | |