基于CCAR25.1395條款的飛機翼尖航行燈系統設計考慮

閆勇　原曉峰

【摘 要】翼尖燈罩會改變航行燈的光強分布，從而導致航行燈系統在某些區域的摻入光強不滿足CCAR25. 1395條款的要求。通過分析和試驗確定翼尖燈罩影響航行燈光強分布的幾個因素，給出了翼尖航行燈系統設計的建議方案。

【關鍵詞】航行燈；燈罩；摻入光強

0 引言

民用飛機的翼尖航行燈系統包括翼尖航行燈和翼尖燈罩。CCAR25.1395條款對航行燈系統在相鄰二面角區域的摻入光強分布有明確的規定。翼尖燈罩的反射會導致翼尖航行燈系統摻入光強不滿足CCAR25.1395條款要求，在設計航行燈系統時，需要考慮如何減小翼尖燈罩對航行燈的反射。

1 翼尖燈罩對航行燈摻入光強影響分析

翼尖燈罩對航行燈光具有一定的反射率，翼尖燈罩的高曲率外形會導致部分區域航行燈入射角度很大，進一步增加了翼尖燈罩對航行燈光的反射率。反射的航行燈光可能進入到相鄰二面角區域，導致航行燈系統的摻入光強增高，從而不滿足CCAR25.1395條款規定的要求。

對某機型的紅光航行燈在后二面角A區的摻入光強進行了測量，測量結果如圖1所示。

對該紅光航行燈與翼尖燈罩組成的航行燈系統在后二面角A區的摻入光強進行了測量，測量結果如圖2所示。

對比圖1和圖2，增加翼尖燈罩后，后二面角A區摻入光強有較大幅度的增加，部分區域的摻入光強超過了CCAR25.1395條款規定的最大值（5cd）。試驗結果表明，增加翼尖燈罩后，翼尖燈罩的反射會導致航行燈系統不滿足CCAR25.1395條款要求。

根據上述分析和試驗結果，在設計符合CCAR25.1395條款要求的航行燈系統時，需要考慮翼尖燈罩對航行燈光強分布的影響，減小翼尖燈罩對航行燈的反射。

2 航行燈系統設計方案分析

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域，改變翼尖燈罩的外形以及改變航行燈相對于翼尖燈罩的位置。

2.1 限制翼尖燈罩透光區域

透光區域的大小會直接影響到反射的航行燈光的出射角度。理論上將透光區域限制在CCAR25.1387條款規定的二面角范圍內，可以極大的消除反射進入相鄰二面角區域的摻入光。通過試驗測量了某機型翼尖燈罩遮擋前后，紅光航行燈在后二面角A區的摻入光強，測量結果如圖3和圖4所示。

圖3 翼尖燈罩無遮擋測量結果

圖4 翼尖燈罩有遮擋測量結果

試驗結果表明減小透光區域能極大的減小紅光航行燈在后二面角A區內的摻入光強。因此限制翼尖燈罩的透光區域是減少航行燈反射光進入相鄰二面角區域的有效方案。

對翼尖燈罩的遮擋可以通過在燈罩表面增加不透光鍍層實現，不會影響翼尖燈罩的外形設計，因此不需要考慮翼尖結構以及飛機氣動對翼尖燈罩外形設計的限制。可以在翼尖燈罩外形確定后通過光學仿真，確定出最優的遮擋區域，然后選擇合適的材料對翼尖燈罩進行遮擋，就可以達到預期的設計目標。

基于上述分析和試驗結果，該方案是減少翼尖燈罩反射引起摻入光強增加的首選方案。實施該方案時，需要考慮以下兩點：

在某些設計方案中，翼尖航行燈和防撞燈共用一個翼尖燈罩，因此在設計翼尖燈罩的透光區域時還要考慮到對防撞燈光線的影響，保證防撞燈系統的出光滿足CCAR25.1401條款的要求。

翼尖燈罩未遮擋區域仍可能通過反射或折射，使部分光線進入相鄰二面角的摻入區，因此該方案不能保證所有區域的摻入光強均滿足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。因此通過合理的設計翼尖燈罩的外形，使反射光不再進入相鄰二面角，從而減小摻入光強。此外，翼尖燈罩材料的反射率隨著入射角的增大而增大，翼尖燈罩的外形會影響到翼尖燈罩的反射率，因此可以合理的設計翼尖燈罩的外形，減小反射光的強度，從而減小摻入光強。理論上該方案可以改善翼尖燈罩反射情況。但在實際情況下，由于翼尖燈罩的外形受飛機的氣動外形和翼尖結構限制，不可能僅僅以照明效果作為翼尖燈罩的外形的設計目標，這就導致翼尖燈罩外形的調整范圍很小，能夠實現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節方案的一個補充。

2.3 航行燈與翼尖燈罩的安裝布置設計

航行燈光源相對于翼尖燈罩的位置會影響到航行燈光在翼尖燈罩上的照射區域和入射光強，通過合理設計航行燈相對于翼尖燈罩的位置，可以改變反射光的方向和強度，從而減小摻入光強。但在實際情況下，該方案受制于翼尖燈罩外形及翼尖結構設計，航行燈相對于翼尖燈罩的位置調整空間有限，能夠實現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節方案的一個補充。

2.4 其它設計考慮

根據業界經驗，即使在設計階段采取了上述方案對翼尖燈罩進行設計，也很難保證航行燈系統在所有區域內的摻入光強均滿足條款要求，因此航行燈設計的目標是優先保證對飛行安全影響較大的區域的摻入光強滿足CCAR25.1395條款的要求。

3 結束語

CCAR25.1395條款給出了航行燈系統的摻入光強的要求，在飛機照明系統設計時需要考慮如何滿足該條款的要求。隨著航行燈產品的升級改進，航行燈的光強越來越高，從而導致摻入光強也逐漸提高，如何減小摻入光強使之滿足適航條款的要求是民機設計師必須考慮的一個問題。本文給出了減小摻入光強的幾項措施，可以為照明設計人員提供一定的參考。

【參考文獻】

[1]中國民用航空局.CCAR25-R4中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準[S].2009.

[2]蘇丹.LED在飛機航行的中的應用及光學設計案例分析[J].應用光學，2014，34（6）.

[責任編輯：田吉捷]