闫勇　原晓峰

【摘 要】翼尖灯罩会改变航行灯的光强分布，从而导致航行灯系统在某些区域的掺入光强不满足CCAR25. 1395条款的要求。通过分析和试验确定翼尖灯罩影响航行灯光强分布的几个因素，给出了翼尖航行灯系统设计的建议方案。

【关键词】航行灯；灯罩；掺入光强

0 引言

民用飞机的翼尖航行灯系统包括翼尖航行灯和翼尖灯罩。CCAR25.1395条款对航行灯系统在相邻二面角区域的掺入光强分布有明确的规定。翼尖灯罩的反射会导致翼尖航行灯系统掺入光强不满足CCAR25.1395条款要求，在设计航行灯系统时，需要考虑如何减小翼尖灯罩对航行灯的反射。

1 翼尖灯罩对航行灯掺入光强影响分析

翼尖灯罩对航行灯光具有一定的反射率，翼尖灯罩的高曲率外形会导致部分区域航行灯入射角度很大，进一步增加了翼尖灯罩对航行灯光的反射率。反射的航行灯光可能进入到相邻二面角区域，导致航行灯系统的掺入光强增高，从而不满足CCAR25.1395条款规定的要求。

对某机型的红光航行灯在后二面角A区的掺入光强进行了测量，测量结果如图1所示。

对该红光航行灯与翼尖灯罩组成的航行灯系统在后二面角A区的掺入光强进行了测量，测量结果如图2所示。

对比图1和图2，增加翼尖灯罩后，后二面角A区掺入光强有较大幅度的增加，部分区域的掺入光强超过了CCAR25.1395条款规定的最大值（5cd）。试验结果表明，增加翼尖灯罩后，翼尖灯罩的反射会导致航行灯系统不满足CCAR25.1395条款要求。

根据上述分析和试验结果，在设计符合CCAR25.1395条款要求的航行灯系统时，需要考虑翼尖灯罩对航行灯光强分布的影响，减小翼尖灯罩对航行灯的反射。

2 航行灯系统设计方案分析

为减少翼尖灯罩的反射，理论上可以采取的方案包括限制翼尖灯罩的透光区域，改变翼尖灯罩的外形以及改变航行灯相对于翼尖灯罩的位置。

2.1 限制翼尖灯罩透光区域

透光区域的大小会直接影响到反射的航行灯光的出射角度。理论上将透光区域限制在CCAR25.1387条款规定的二面角范围内，可以极大的消除反射进入相邻二面角区域的掺入光。通过试验测量了某机型翼尖灯罩遮挡前后，红光航行灯在后二面角A区的掺入光强，测量结果如图3和图4所示。

图3 翼尖灯罩无遮挡测量结果

图4 翼尖灯罩有遮挡测量结果

试验结果表明减小透光区域能极大的减小红光航行灯在后二面角A区内的掺入光强。因此限制翼尖灯罩的透光区域是减少航行灯反射光进入相邻二面角区域的有效方案。

对翼尖灯罩的遮挡可以通过在灯罩表面增加不透光镀层实现，不会影响翼尖灯罩的外形设计，因此不需要考虑翼尖结构以及飞机气动对翼尖灯罩外形设计的限制。可以在翼尖灯罩外形确定后通过光学仿真，确定出最优的遮挡区域，然后选择合适的材料对翼尖灯罩进行遮挡，就可以达到预期的设计目标。

基于上述分析和试验结果，该方案是减少翼尖灯罩反射引起掺入光强增加的首选方案。实施该方案时，需要考虑以下两点：

在某些设计方案中，翼尖航行灯和防撞灯共用一个翼尖灯罩，因此在设计翼尖灯罩的透光区域时还要考虑到对防撞灯光线的影响，保证防撞灯系统的出光满足CCAR25.1401条款的要求。

翼尖灯罩未遮挡区域仍可能通过反射或折射，使部分光线进入相邻二面角的掺入区，因此该方案不能保证所有区域的掺入光强均满足CCAR25.1395条款的要求。

2.2 改变翼尖灯罩外形

翼尖灯罩的外形直接影响到翼尖灯罩反射光的方向，通过改变翼尖灯罩的外形，可以改变反射光的方向。因此通过合理的设计翼尖灯罩的外形，使反射光不再进入相邻二面角，从而减小掺入光强。此外，翼尖灯罩材料的反射率随着入射角的增大而增大，翼尖灯罩的外形会影响到翼尖灯罩的反射率，因此可以合理的设计翼尖灯罩的外形，减小反射光的强度，从而减小掺入光强。理论上该方案可以改善翼尖灯罩反射情况。但在实际情况下，由于翼尖灯罩的外形受飞机的气动外形和翼尖结构限制，不可能仅仅以照明效果作为翼尖灯罩的外形的设计目标，这就导致翼尖灯罩外形的调整范围很小，能够实现的照明效果也很有限。

基于上述分析，不建议将该方案作为减小翼尖灯罩反射的主要方案，可作为2.1节方案的一个补充。

2.3 航行灯与翼尖灯罩的安装布置设计

航行灯光源相对于翼尖灯罩的位置会影响到航行灯光在翼尖灯罩上的照射区域和入射光强，通过合理设计航行灯相对于翼尖灯罩的位置，可以改变反射光的方向和强度，从而减小摻入光强。但在实际情况下，该方案受制于翼尖灯罩外形及翼尖结构设计，航行灯相对于翼尖灯罩的位置调整空间有限，能够实现的照明效果也很有限。

基于上述分析，不建议将该方案作为减小翼尖灯罩反射的主要方案，可作为2.1节方案的一个补充。

2.4 其它设计考虑

根据业界经验，即使在设计阶段采取了上述方案对翼尖灯罩进行设计，也很难保证航行灯系统在所有区域内的掺入光强均满足条款要求，因此航行灯设计的目标是优先保证对飞行安全影响较大的区域的掺入光强满足CCAR25.1395条款的要求。

3 结束语

CCAR25.1395条款给出了航行灯系统的掺入光强的要求，在飞机照明系统设计时需要考虑如何满足该条款的要求。随着航行灯产品的升级改进，航行灯的光强越来越高，从而导致掺入光强也逐渐提高，如何减小掺入光强使之满足适航条款的要求是民机设计师必须考虑的一个问题。本文给出了减小掺入光强的几项措施，可以为照明设计人员提供一定的参考。

【参考文献】

[1]中国民用航空局.CCAR25-R4中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].2009.

[2]苏丹.LED在飞机航行的中的应用及光学设计案例分析[J].应用光学，2014，34（6）.

[责任编辑：田吉捷]