姚晨熙，段富海，杨 光，胡 伟，韩东旭，季贤聪

（大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116023）

0 引言

飞机外部照明灯是现代飞机照明系统中重要的组成部分。相比于机内照明灯，受到风阻、外部振动等载荷作用，机外照明灯的工作环境更加恶劣[1]。因此对飞机外部照明灯壳体和基体的结构材料要求非常严格，需要满足高强度、高硬度、低密度、化学性质稳定、成本低等要求。现在机外照明灯的壳体材料多为铝合金材料，而使用高品质铝合金，存在异形件加工成型困难、成本高、重量大等问题。碳纤维复合材料则具有强度高、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、优秀的抗腐蚀性和比重小等优点。在生产方面热塑性碳纤维复合材料制备流程简单、生产效率高、材料比重小，因此以碳纤维复合材料代替铝合金材料已成为结构轻量化的一个研究方向[2-5]。本文设计了一种典型的机外收放式着陆灯装置，并分别以铝合金材料和碳纤维复合材料作为装置的结构材料进行有限元分析，论证碳纤维复合材料代替铝合金材料的可行性，同时对所设计的机械结构进行了拓扑优化。

1 收放式着陆灯结构设计

本文设计一种典型的飞机外部着陆灯，该着陆灯具有以下特性：

（1）灯光照明方向可实现0°～90°的旋转，0°处于关闭状态，90°处于工作状态；

（2）着陆灯处于关闭状态时，装置外部结构形状与飞机外形吻合，减少阻力；

（3）装置满足强度、刚度和寿命要求，在额定工作载荷内不会失效；……