近日，今年第11号台风“杨柳”登陆我国沿海，对广东、广西、江西南部、湖南中南部、贵州等地产生较大影响。受暴雨、雷雨大风等强对流天气影响，各方向航路通行能力有一定程度下降。为此，各航空公司、机场和空管等单位结合台风重点影响时段和方向，提前优化调整航班、航路，并根据实际情况动态响应需求，最大限度减少对航班运行的影响。
对台风期间降雨、风切变等特殊天气进行观测，探测雷达必不可少。作为保障飞行安全、提高运行效率的关键技术装备，机场、航空公司、空管等单位基于自身不同业务需求，对探测雷达进行了广泛应用，各自建立了独特的模式，保障飞行安全。
从估算到量化的迭代升级
探测雷达，探测是关键。
按照规范，民航气象观测员对降雨强度的判定以人工观测为主，但通过目视感观容易产生人为因素偏差。为提升监测精度，民航华东空管局深度整合雨滴谱仪、相控阵雷达和自动气象观测系统等多元探测设备，搭建起“空天地”一体化立体监测网络，实时精准捕捉机场各跑道端的降雨信息。
经过数据分析和运行验证，华东空管局首创“分钟级”降雨强度量化观测体系，从机场跑道边的气象传感器实时采集降雨数据，经告警平台深度分析处理，再精准推送至一线运行岗位，实现60秒钟内气象信息无缝流转与应用，将降雨强度判定从“一小时估算”升级为“一分钟量化”。这一举措提升了机组精准捕捉降雨间隙的能力，并在优化航班起降方案的同时，为机场跑道状况评估提供了数据支撑，推动气象服务与运行决策融合，全面提升机场运行效能。
进入暑运以来，随着学生流、探亲流和旅游流叠加，民航暑运热度持续提升。与此同时，频繁出现的雷雨天气也为航班保障带来了较大压力。在此背景下，很多新设备发挥了重要作用。例如，北京大兴国际机场部署的C波段全数字有源相控阵天气雷达就实现了对气象目标的精细化、快速化探测。该设备可以对京津冀地区的天气进行精准探测和预报。与传统的多普勒天气雷达相比，相控阵天气雷达可以对某一个方位上方的垂直扩线进行精准CT扫描，并在1分钟内完成全向360度天气探测。
用于探测气象的雷达不止部署在地面，也部署在各大航空公司的飞机上。机载雷达通常配装在机头或翼尖，以探测飞机前方航路上的降雨区域，从而帮助飞行员判断降雨的强度和范围，并通过多普勒效应探测飞机前方的湍流情况，以便飞行员采取相应措施。此外，机载雷达还具备风切变预测功能，可帮助飞行员在起飞和着陆阶段避开危险区域，确保飞行安全。
探测雷达除了能“看透天气”，也能“发现隐患”。2022年，民航局印发《运输机场外来物防范管理办法》《运输机场地面车辆和人员跑道侵入防范管理办法》《运输机场鸟击及动物侵入防范管理办法》等，为探测雷达等新技术、新装备在相关领域的应用作出指导。
跑道外来物（FOD）是威胁飞行安全的重大隐患之一。从金属器件、机械工具，到橡胶碎片、混凝土沥青碎块，这些外来物会对机场安全运行造成威胁。民航二所研发的边灯式FOD探测系统采用光电复合探测技术，融合了毫米波雷达与光学探测设备，可以实现对机场跑道全天候、高精度扫描。扫描到外来物之后，系统会即时发送信号并提示后台。对于高危外来物，系统将快速触发处置流程——第一时间向后台报警，并向终端工作人员推送信息，大幅提高外来物处置效率。目前，该系统已经在成都天府国际机场、西安咸阳国际机场、广州白云国际机场等应用。
在科学处置机场鸟情、无人机扰航和围界设施遭破坏等情况时，探测雷达同样有的放矢。青岛胶东机场在东跑道设置了一部相控阵雷达，可对周边6公里范围内的飞鸟进行精准探测，并依托两台地面光电设备自动识别鸟类；无人驾驶雷达自动探驱多功能车能够通过多光谱云台与雷达辅助系统，对入侵机场周边的鸟类及进入围界区域的动物进行探测识别、声光报警和超声波驱赶。
从位置到状态的不断演进
“雷达”是英文单词Radar的音译，意为“无线电探测和测距”，即利用电磁波对目标进行探测、定位和识别的电子装备。雷达就像探照灯一样，只不过雷达发射的不是光，而是电磁波。电磁波遇到物体会被反射，并被接收机接收，从而实现对物体的探测。
早期，民航领域的探测雷达主要用于辅助空中交通管制，帮助管制员了解飞机的大致位置，以避免空中碰撞事故发生。随着民航业不断发展，机场监视雷达（ASR）和航路监视雷达（ARSR）等设备逐渐广泛应用。其中，ASR能够探测出机场附近一定范围内飞机的位置和运动轨迹，为塔台管制员提供重要决策依据。ARSR则设置在相应航路点上，使飞机在长途飞行过程中也能被实时监控，大大提高了民航飞行的安全性和效率。
业内专家告诉记者：“空管使用的民航探测雷达可分为一次雷达和二次雷达。一次雷达是用于探测空中物体的反射式主雷达，包括机场监视雷达、航路监视雷达和机场地面探测设备等。不过，一次雷达只能知晓飞机位置，却不清楚具体是什么飞机，因此就有了二次雷达。二次雷达不是单一的雷达，而是包括雷达信标及数据处理在内的一套系统，它的正式名称是空中管制雷达信标系统（ATCRBS）。”
随着计算机技术的兴起，探测雷达具备了实现自动化的基础。计算机能够综合分析一次雷达和二次雷达的相关数据，并在屏幕上显示飞机的详细信息，包括识别号码、高度、预计位置等。这使得管制员告别传统的进程单，直接在雷达屏幕上获取相关飞机的全部数据。
天气对于飞行安全有着巨大影响。在民航领域，用于空中管制的航管雷达以及用于气象预报的气象雷达，在航班保障中发挥着重要作用。
近年来，相控阵雷达成为应对天气挑战的有力武器。尽管都是“千里眼”，但不同波段的相控阵天气雷达各有“绝活儿”。
C波段相控阵天气雷达能够快速监测雷达站周围24公里高度以下、400公里范围内云雨等天气目标的位置、分布和强度，精准测量200公里范围内天气目标的径向速度和速度谱宽参数，为构建天气目标精细化三维结构以及随时间演变的过程提供数据支撑；S波段双偏振相控阵天气雷达探测范围更广，能快速监测雷达站周围24公里高度以下、460公里范围内的天气目标，精准测量230公里范围内天气目标的多项参数，对台风、雷暴、冰雹、下击暴流、龙卷风等灾害性天气的信息获取和预警能力更为出色；X波段相控阵天气雷达则凭借体积小、波长短、时空分辨率高、安装方便等特点，在观测变化迅速的中小尺度天气系统时表现卓越，可有效识别暴雨、冰雹、风暴等灾害性天气，对探测区域内的天气系统强度、降水类型以及移动速度和方向等进行精准追踪，消除了S波段和C波段雷达观测网的盲区。
此外，场面监视雷达在机场场面运行管理中也发挥着重要作用。它如同机场的电子警察，实时监测机场跑道、滑行道、停机坪等区域内飞机和车辆的一举一动。通过对这些目标的位置和运动状态进行精确跟踪，场面监视雷达能够帮助地面管制人员高效指挥交通，确保机场场面的交通顺畅。
兼顾多元需求的未来发展
一次雷达和二次雷达为空中交通管制提供了全面、准确的数据；场面监视雷达“看得小、看得快、看得准”，为机场场面安全运行管理提供支撑；气象雷达“穿透云层”，为特殊天气条件下航班放行提供了分钟级决策依据……多种类型的探测雷达协同工作，构建了严密高效的空中监测网络。
“目前，在机场端，FOD与鸟情雷达筑牢地面安全双屏障；在空管端，相控阵天气雷达提升天气预警时效；在航企端，机载雷达保障飞行安全”。业内专家表示，随着未来无人机物流、城市空中交通等新业态的发展，雷达技术将朝着多源融合探测、国产化标准输出以及人工智能（AI）驱动预警三大方向持续突破，相关产业也朝着国产化、标准化、绿色化方向发展。
近年来，民航业的快速发展对雷达系统的性能提出了更高要求。例如，在对无人机等航空器的探测上，更高的精度将有助于准确判断其飞行轨迹和意图，以便及时采取相应措施；而更远的探测距离则可以扩大监测范围，减少监测盲区，在海洋等广阔区域的飞行监测中具有重要意义。
在技术层面，未来，民航探测雷达将融合众多先进技术。雷达波束成形技术通过精确控制雷达天线阵列中各个单元的发射信号幅度和相位，使雷达波束能够在空间中灵活形成特定的形状和指向。这不仅提高了雷达的探测精度，还增强了其远距离探测能力，能够在复杂的空中环境中更准确地分辨和跟踪目标。此外，数字相控阵技术、激光雷达技术、毫米波太赫兹技术等也在快速发展，为航班运行提供更多保障。
信号处理相关技术是雷达的“大脑”，负责对雷达接收到的微弱、复杂的信号进行一系列处理。边缘计算等技术能够在探测雷达从信号的放大、滤波，到目标的检测、识别过程中更加有效地去除噪声和干扰信号，从海量的回波信号中提取有用的目标信息。“随着算法和技术不断发展，雷达系统的抗干扰能力和数据处理能力得到了极大提升，确保雷达能够在各种复杂环境中稳定、准确地工作”。业内专家表示，人工智能技术的飞速发展为雷达系统的智能化升级提供了强大的支撑。下一步，民航领域的探测雷达将有望具备自主学习和决策的能力。通过对大量历史数据和实时数据进行深度学习，雷达系统能够自动识别危险天气模式等复杂情况，并及时发出预警。
在四维航迹技术中，雷达与全球导航卫星系统、星基ADS-B融合，构建起“空天地”一体化监视网，将让飞机从起飞到降落全程的经度、纬度、高度、时间等精确等级再上一个台阶；在城市空中交通场景中，eVTOL（电动垂直起降航空器）也需要依托高精度的探测雷达，建立起立体交通网络；激光雷达、微波辐射计等传感器共同打造的“航空气象云”，将通过数字孪生技术实时生成气象场，提前预测天气特情……从“机场圈”到“航路云”，随着科技的创新和不断应用，探测雷达在性能提升、智能化发展等多个方面不断实现新的突破，助力民航业朝着可持续、安全、高效的方向发展。（中国民航报 记者张人尹）
