基于CCAR25.1395條款的飛機(jī)翼尖航行燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮

閆勇　原曉峰

【摘 要】翼尖燈罩會(huì)改變航行燈的光強(qiáng)分布，從而導(dǎo)致航行燈系統(tǒng)在某些區(qū)域的摻入光強(qiáng)不滿足CCAR25. 1395條款的要求。通過分析和試驗(yàn)確定翼尖燈罩影響航行燈光強(qiáng)分布的幾個(gè)因素，給出了翼尖航行燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的建議方案。

【關(guān)鍵詞】航行燈；燈罩；摻入光強(qiáng)

0 引言

民用飛機(jī)的翼尖航行燈系統(tǒng)包括翼尖航行燈和翼尖燈罩。CCAR25.1395條款對(duì)航行燈系統(tǒng)在相鄰二面角區(qū)域的摻入光強(qiáng)分布有明確的規(guī)定。翼尖燈罩的反射會(huì)導(dǎo)致翼尖航行燈系統(tǒng)摻入光強(qiáng)不滿足CCAR25.1395條款要求，在設(shè)計(jì)航行燈系統(tǒng)時(shí)，需要考慮如何減小翼尖燈罩對(duì)航行燈的反射。

1 翼尖燈罩對(duì)航行燈摻入光強(qiáng)影響分析

翼尖燈罩對(duì)航行燈光具有一定的反射率，翼尖燈罩的高曲率外形會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域航行燈入射角度很大，進(jìn)一步增加了翼尖燈罩對(duì)航行燈光的反射率。反射的航行燈光可能進(jìn)入到相鄰二面角區(qū)域，導(dǎo)致航行燈系統(tǒng)的摻入光強(qiáng)增高，從而不滿足CCAR25.1395條款規(guī)定的要求。

對(duì)某機(jī)型的紅光航行燈在后二面角A區(qū)的摻入光強(qiáng)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

對(duì)該紅光航行燈與翼尖燈罩組成的航行燈系統(tǒng)在后二面角A區(qū)的摻入光強(qiáng)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

對(duì)比圖1和圖2，增加翼尖燈罩后，后二面角A區(qū)摻入光強(qiáng)有較大幅度的增加，部分區(qū)域的摻入光強(qiáng)超過了CCAR25.1395條款規(guī)定的最大值（5cd）。試驗(yàn)結(jié)果表明，增加翼尖燈罩后，翼尖燈罩的反射會(huì)導(dǎo)致航行燈系統(tǒng)不滿足CCAR25.1395條款要求。

根據(jù)上述分析和試驗(yàn)結(jié)果，在設(shè)計(jì)符合CCAR25.1395條款要求的航行燈系統(tǒng)時(shí)，需要考慮翼尖燈罩對(duì)航行燈光強(qiáng)分布的影響，減小翼尖燈罩對(duì)航行燈的反射。

2 航行燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

為減少翼尖燈罩的反射，理論上可以采取的方案包括限制翼尖燈罩的透光區(qū)域，改變翼尖燈罩的外形以及改變航行燈相對(duì)于翼尖燈罩的位置。

2.1 限制翼尖燈罩透光區(qū)域

透光區(qū)域的大小會(huì)直接影響到反射的航行燈光的出射角度。理論上將透光區(qū)域限制在CCAR25.1387條款規(guī)定的二面角范圍內(nèi)，可以極大的消除反射進(jìn)入相鄰二面角區(qū)域的摻入光。通過試驗(yàn)測(cè)量了某機(jī)型翼尖燈罩遮擋前后，紅光航行燈在后二面角A區(qū)的摻入光強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 翼尖燈罩無遮擋測(cè)量結(jié)果

圖4 翼尖燈罩有遮擋測(cè)量結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明減小透光區(qū)域能極大的減小紅光航行燈在后二面角A區(qū)內(nèi)的摻入光強(qiáng)。因此限制翼尖燈罩的透光區(qū)域是減少航行燈反射光進(jìn)入相鄰二面角區(qū)域的有效方案。

對(duì)翼尖燈罩的遮擋可以通過在燈罩表面增加不透光鍍層實(shí)現(xiàn)，不會(huì)影響翼尖燈罩的外形設(shè)計(jì)，因此不需要考慮翼尖結(jié)構(gòu)以及飛機(jī)氣動(dòng)對(duì)翼尖燈罩外形設(shè)計(jì)的限制?？梢栽谝砑鉄粽滞庑未_定后通過光學(xué)仿真，確定出最優(yōu)的遮擋區(qū)域，然后選擇合適的材料對(duì)翼尖燈罩進(jìn)行遮擋，就可以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

基于上述分析和試驗(yàn)結(jié)果，該方案是減少翼尖燈罩反射引起摻入光強(qiáng)增加的首選方案。實(shí)施該方案時(shí)，需要考慮以下兩點(diǎn)：

在某些設(shè)計(jì)方案中，翼尖航行燈和防撞燈共用一個(gè)翼尖燈罩，因此在設(shè)計(jì)翼尖燈罩的透光區(qū)域時(shí)還要考慮到對(duì)防撞燈光線的影響，保證防撞燈系統(tǒng)的出光滿足CCAR25.1401條款的要求。

翼尖燈罩未遮擋區(qū)域仍可能通過反射或折射，使部分光線進(jìn)入相鄰二面角的摻入?yún)^(qū)，因此該方案不能保證所有區(qū)域的摻入光強(qiáng)均滿足CCAR25.1395條款的要求。

2.2 改變翼尖燈罩外形

翼尖燈罩的外形直接影響到翼尖燈罩反射光的方向，通過改變翼尖燈罩的外形，可以改變反射光的方向。因此通過合理的設(shè)計(jì)翼尖燈罩的外形，使反射光不再進(jìn)入相鄰二面角，從而減小摻入光強(qiáng)。此外，翼尖燈罩材料的反射率隨著入射角的增大而增大，翼尖燈罩的外形會(huì)影響到翼尖燈罩的反射率，因此可以合理的設(shè)計(jì)翼尖燈罩的外形，減小反射光的強(qiáng)度，從而減小摻入光強(qiáng)。理論上該方案可以改善翼尖燈罩反射情況。但在實(shí)際情況下，由于翼尖燈罩的外形受飛機(jī)的氣動(dòng)外形和翼尖結(jié)構(gòu)限制，不可能僅僅以照明效果作為翼尖燈罩的外形的設(shè)計(jì)目標(biāo)，這就導(dǎo)致翼尖燈罩外形的調(diào)整范圍很小，能夠?qū)崿F(xiàn)的照明效果也很有限。

基于上述分析，不建議將該方案作為減小翼尖燈罩反射的主要方案，可作為2.1節(jié)方案的一個(gè)補(bǔ)充。

2.3 航行燈與翼尖燈罩的安裝布置設(shè)計(jì)

航行燈光源相對(duì)于翼尖燈罩的位置會(huì)影響到航行燈光在翼尖燈罩上的照射區(qū)域和入射光強(qiáng)，通過合理設(shè)計(jì)航行燈相對(duì)于翼尖燈罩的位置，可以改變反射光的方向和強(qiáng)度，從而減小摻入光強(qiáng)。但在實(shí)際情況下，該方案受制于翼尖燈罩外形及翼尖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，航行燈相對(duì)于翼尖燈罩的位置調(diào)整空間有限，能夠?qū)崿F(xiàn)的照明效果也很有限。

基于上述分析，不建議將該方案作為減小翼尖燈罩反射的主要方案，可作為2.1節(jié)方案的一個(gè)補(bǔ)充。

2.4 其它設(shè)計(jì)考慮

根據(jù)業(yè)界經(jīng)驗(yàn)，即使在設(shè)計(jì)階段采取了上述方案對(duì)翼尖燈罩進(jìn)行設(shè)計(jì)，也很難保證航行燈系統(tǒng)在所有區(qū)域內(nèi)的摻入光強(qiáng)均滿足條款要求，因此航行燈設(shè)計(jì)的目標(biāo)是優(yōu)先保證對(duì)飛行安全影響較大的區(qū)域的摻入光強(qiáng)滿足CCAR25.1395條款的要求。

3 結(jié)束語

CCAR25.1395條款給出了航行燈系統(tǒng)的摻入光強(qiáng)的要求，在飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮如何滿足該條款的要求。隨著航行燈產(chǎn)品的升級(jí)改進(jìn)，航行燈的光強(qiáng)越來越高，從而導(dǎo)致?lián)饺牍鈴?qiáng)也逐漸提高，如何減小摻入光強(qiáng)使之滿足適航條款的要求是民機(jī)設(shè)計(jì)師必須考慮的一個(gè)問題。本文給出了減小摻入光強(qiáng)的幾項(xiàng)措施，可以為照明設(shè)計(jì)人員提供一定的參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國民用航空局.CCAR25-R4中國民用航空規(guī)章第25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].2009.

[2]蘇丹.LED在飛機(jī)航行的中的應(yīng)用及光學(xué)設(shè)計(jì)案例分析[J].應(yīng)用光學(xué)，2014，34（6）.

[責(zé)任編輯：田吉捷]