微波系統(tǒng)

微波是一種微波輻射，它是在大氣層中進(jìn)行能量交換的有效途徑。它可以在太空中傳播超過(guò)300千米，速度可以達(dá)到一公里/小時(shí)，足以使任何飛機(jī)降落在地面上。雖然微波的能量比熱光和可見(jiàn)光更強(qiáng)，但是微波在大氣層中幾乎不受大氣層高度和阻力的影響，因此它在太空中比熱光和可見(jiàn)光更容易被大氣吸收和散射。微波對(duì)飛機(jī)的危害取決于它能產(chǎn)生多大能量以及它能對(duì)多大區(qū)域造成影響。另外還要考慮它對(duì)周?chē)h(huán)境所造成的影響。

微波有三個(gè)主要的能量來(lái)源，即熱能、電離輻射、等離子體輻射熱量，因此它可以穿過(guò)大氣。微波可以穿透大氣層并進(jìn)入衛(wèi)星到太空中。微波有三種傳播途徑：對(duì)流傳播、輻射擴(kuò)散和傳播。其中對(duì)流傳播最主要的方式是在距地面1-200千米長(zhǎng)距離內(nèi)傳遞微波。對(duì)流傳播可以在大氣中進(jìn)行傳播并穿過(guò)大氣表面到達(dá)地面上的一個(gè)區(qū)域；而輻射擴(kuò)散則以垂直的方式從垂直方向?qū)⑽⒉▊鬏數(shù)揭欢ǜ叨群头较蛏稀Ｒ虼耍姶挪ㄔ诟叨群头较蛏暇哂休^強(qiáng)的散射能力及巨大的穿透力。

1、當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星達(dá)到一定高度時(shí)，微波透過(guò)天線以相當(dāng)快的速度傳播到地面，但在地面吸收部分微波后，它又迅速衰減并反射回來(lái)；

這是因?yàn)槲⒉ǖ膫鞑ニ俣仁呛芸斓模矬w本身是不能吸收微波或產(chǎn)生一定的衰減。因此，當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星處于一個(gè)極點(diǎn)高度時(shí)，微波就沒(méi)有能將地面輻射到的微波進(jìn)行反射。這就是微波在大氣中傳播過(guò)程中衰減迅速的原因。因此也有人稱(chēng)大氣中“真空”為“地球上的真空”。而實(shí)際情況卻是，因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)極不穩(wěn)定和大氣中密度的變化與地球空間中氣體、灰塵和浮游生物的存在有關(guān)。如果地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)定的氣流或氣候使微波無(wú)法吸收或反射太多微波，而又不能再通過(guò)天線接收來(lái)反射回來(lái)，微波就會(huì)有部分反射回來(lái)；這也就是為什么有些人認(rèn)為地球上的陸地上有許多大范圍的沙塵暴。

2、當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星達(dá)到一定高度時(shí)，天線則接收到了電磁波輻射（微波輻射主要從衛(wèi)星表面穿過(guò)),在地面反射部分微波使衛(wèi)星表面被反射；

而衛(wèi)星的部分天線則接收到了雷達(dá)反射的微波，使衛(wèi)星自身被覆蓋。在雷達(dá)反射之前，雷達(dá)會(huì)用一束可見(jiàn)光從地球表面到達(dá)衛(wèi)星。由于大氣層中有大量的可導(dǎo)電粒子，與大氣接觸時(shí)引起電離，造成了光速的變化。這時(shí)電磁波首先在大氣層中吸收紫外線并向衛(wèi)星進(jìn)行散射，隨后在地面上形成電磁場(chǎng)；在微波輻射源附近引起電磁場(chǎng)的共振；當(dāng)電離電子與微波原子結(jié)合后又會(huì)吸收電磁波輻射。因此在一定高度時(shí)，若有很高的頻率和較低容量的低頻電磁場(chǎng)（或稱(chēng)帶電粒子和電離層）會(huì)與目標(biāo)衛(wèi)星發(fā)生相互作用時(shí)，使微波與電離輻射散射。而目標(biāo)衛(wèi)星也就接收到了這種能量。

3、同時(shí)，太陽(yáng)活動(dòng)將吸收大部分紫外線。

由于微波在大氣層內(nèi)具有較強(qiáng)的散射能力，所以大部分紫外線在大氣中沒(méi)有被吸收利用，而是直接吸收而被散射回地球。大部分紫外線被地球大氣層內(nèi)氣體、灰塵、塵埃、污染物等阻擋及吸收在不同高度間不斷變化；少部分被地球表面或在軌飛行表面的太陽(yáng)吸收大部分紫外線輻射到太空船上；還有一部分被陽(yáng)光照射在地球表面的大氣吸收。因此，微波輻射非常容易到達(dá)較低高度的航天器，導(dǎo)致航天器本身也受到很大影響。對(duì)于太陽(yáng)靜止軌道器來(lái)說(shuō)，這種影響可以通過(guò)一系列不同強(qiáng)度和方向的脈沖來(lái)有效地減小。微波最大傳播速度為150千米/秒，這一速度相當(dāng)于在地球大氣中最大傳播速度。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入靜止軌道后微波速度將減慢至1000千米/秒以下，甚至接近地面時(shí)也不會(huì)改變。

這就是為什么微波會(huì)減少速度的原因。另外，飛機(jī)著陸時(shí)可能還會(huì)遇到風(fēng)速的限制，這就要求飛機(jī)必須減速或降速以增加微波輻射的速度。一旦飛機(jī)減速或降速，在大氣中輻射量變小，它就不再能夠反射微波輻射了：——如果飛機(jī)不減速或降低高度，其動(dòng)能將會(huì)被大量吸收，使其功率降低。這時(shí)微波還不能對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生影響。——只有當(dāng)電磁波與空氣充分接觸時(shí)才能發(fā)生作用從而減小能量的損失。

地面雷達(dá)、空管雷達(dá)、自動(dòng)氣象雷達(dá)和導(dǎo)航雷達(dá)在飛機(jī)著陸時(shí)起著重要作用。地面雷達(dá)一般分為自動(dòng)與非自動(dòng)兩種。如果地面雷達(dá)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有著陸系統(tǒng)后，地面雷達(dá)就必須使用雷達(dá)傳感器進(jìn)行“盲降”和“俯沖”。在地面雷達(dá)探測(cè)到飛機(jī)飛行高度后，地面雷達(dá)的探測(cè)傳感器將會(huì)發(fā)出信號(hào)，以便地面雷達(dá)系統(tǒng)識(shí)別出飛機(jī)方向、高度和速度等信息（在目視目測(cè)環(huán)境下）。如果飛機(jī)速度超過(guò)了雷達(dá)反射回來(lái)的電磁輻射能量值（小于雷達(dá)探測(cè)信號(hào)所能吸收),雷達(dá)就將探測(cè)到飛機(jī)正在下降而發(fā)出危險(xiǎn)警告信號(hào)；如果沒(méi)有信號(hào)，地面雷達(dá)將繼續(xù)保持工作，直到探測(cè)到飛機(jī)下降到安全距離為止。空中雷達(dá)可以同時(shí)檢測(cè)到飛機(jī)的兩個(gè)不同方向：飛機(jī)速度大于雷達(dá)反射回來(lái)飛機(jī)方位、飛機(jī)速度小于雷達(dá)反射回來(lái)的飛機(jī)方位（若存在雷達(dá)接收到時(shí)，可通過(guò)將地面測(cè)距雷達(dá)指向機(jī)場(chǎng)跑道下方）。這些飛機(jī)也被稱(chēng)為空中導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)(RAN)(一種自動(dòng)機(jī)場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)),它通過(guò)雷達(dá)測(cè)距來(lái)監(jiān)測(cè)和探測(cè)飛機(jī)前方跑道下方是否存在障礙物。

飛機(jī)能夠在不增加額外燃油消耗和延長(zhǎng)飛行時(shí)間的情況下以很高轉(zhuǎn)速達(dá)到指定高度。在某些情況下，微波著陸系統(tǒng)還能防止飛機(jī)與其他飛機(jī)相撞，從而提高了飛機(jī)安全性。此外，在飛機(jī)被擊中前，雷達(dá)掃描能夠檢測(cè)到撞擊風(fēng)險(xiǎn)，而微波著陸系統(tǒng)會(huì)使飛機(jī)的雷達(dá)掃描傳感器和其他傳感器保持正常工作。通過(guò)使用雷達(dá)掃描來(lái)識(shí)別飛機(jī)有可能存在的撞擊風(fēng)險(xiǎn)是一種提高安全性及其使用經(jīng)濟(jì)性的有效方法。通常來(lái)說(shuō)，使用微波著陸系統(tǒng)可以降低約30%的燃油消耗。更重要的是，為了保護(hù)駕駛艙、導(dǎo)航設(shè)備以及其他重要數(shù)據(jù)免受干擾，通常微波著陸系統(tǒng)能夠探測(cè)到比正常著陸系統(tǒng)反射回來(lái)的微波輻射更多。

當(dāng)高度提高到較高時(shí)，微波輻射變強(qiáng)，形成熱點(diǎn)地帶。當(dāng)飛機(jī)處于一個(gè)高度較高的位置時(shí)，微波輻射會(huì)急劇下降，以阻止微波進(jìn)入大氣層。同時(shí)由于機(jī)場(chǎng)天線和雷達(dá)可以監(jiān)測(cè)到地面上空200米處雷達(dá)反射面積達(dá)到100%而不產(chǎn)生雷達(dá)回波。微波在飛機(jī)著陸時(shí)是很有效的降溫方式，可以使著陸過(guò)程保持在合理的溫度范圍內(nèi)。

1、微波如何產(chǎn)生？

由衛(wèi)星的輻射源產(chǎn)生的微波，由于其波長(zhǎng)非常短且波長(zhǎng)范圍很廣，能穿透云層，穿透大氣分子中的水蒸氣而抵達(dá)地面。其與地面上的空氣分子結(jié)合后會(huì)使它產(chǎn)生一種特殊的吸熱現(xiàn)象，因此它能夠穿透空氣分子，并把它帶到地表而到達(dá)地面。微波輻射源使地面上輻射出的能量和我們目前所在環(huán)境產(chǎn)生微波的能量相同。通過(guò)輻射我們可以看到，微波從一個(gè)物體向另一個(gè)物體輻射出去。微波經(jīng)過(guò)物體時(shí)會(huì)導(dǎo)致物體表面溫度上升和蒸發(fā)，從而使物體表面產(chǎn)生溫度升高和蒸發(fā)作用。從而使物體表面產(chǎn)生一種快速的降溫效果。

2、微波系統(tǒng)如何覆蓋跑道？

與普通飛機(jī)著陸系統(tǒng)相比，微波著陸系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生附加效應(yīng)。通過(guò)增加微波輻射強(qiáng)度，可以減小著陸區(qū)域周?chē)h(huán)境帶來(lái)的影響。相比傳統(tǒng)的金屬覆蓋，該系統(tǒng)覆蓋跑道可在大約5秒鐘內(nèi)降低近60%以上的跑道溫度。由于微波對(duì)飛機(jī)起降影響微小，在跑道上空安裝微波系統(tǒng)是完全可行且成本低廉的。

微波系統(tǒng)