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本表作评定学生平时成绩的依据之一。
飞机灯光照明系统的分析
摘要:
灯光照明系统是飞机必不可少的系统无论大型运输机还是小型飞机都离不开灯光系统的照明和指示，飞机的灯光照明分三个方面，机内照明、外部照明、和应急照明。
在这里主要阐述飞机外部灯光照明，外部照明是飞机照明系统的一个重要组成部分,在飞机起飞、巡航、着陆等过程中为其提供空中信息同时飞机外部照明是飞机照明系统中用于提供外部照明的部分,
是飞机照明的一个重要组成部分,
保证了飞机在起飞、巡航、着陆等运行阶段的安全性。
关键词:
飞机照明;
外部照明;
照明系统，维护。
Abstract:
thelightingsystemisessentialtobothlargetransportaircraftorsmallplanecannotdowithoutlightingsystemlightingandindicating,Theaircraft'
slightingpointsfromthreeaspects,internallighting,exteriorlightingandemergencylightingheremainlyexpoundstheaircraftexteriorlighting,thelightingisanimportantpartofaircraftlightingsystem,providinginformationfortheairduringtakeoff,landing,cruiseintheprocess,Atthesametime,theaircraftexteriorlightingisusedtoprovideexternallightingpartofthelightingsystem,isanimportantpartofthelighting,toensuretheaircraftduringtakeoff,cruise,andlandingphaseofthesecurityoperation
Keywords:
aircraftexteriorlighting;
lighting;
lightingsystem,maintenance.
1.概述
飞机照明是照明技术在航空飞行技术上的一个重要分支,
各时期的飞机照明技术在一定程度上反映了照明技术的特点。
光源是照明技术的核心,
其变革推动了照明技术的发展。
1879
年爱迪生发明了第一代电光源——白炽灯,1908年可实用化的钨丝灯面世,
开启了电气照明的时代,
最初的飞机照明采用钨丝灯,
内置特殊反射结构,
由于钨丝高温蒸发的原因,
寿命只有约1000h,
需要经常更换,
且发光效率仅10~20lm/W。
1960年后,
卤素灯开始出现并应用于飞机照明系统中,由于内部的卤素气体与钨丝发生可逆的化学反应,
抑制了钨丝的蒸发,
卤素灯的寿命提高到2000h,
发光效率约20~33lm/W,性能相对普通的白炽灯有较大提高,
目前航行灯仍普遍采用卤素灯作为光源。
第二代光源荧光灯出现于1940年,效率约50~80lm/W,
寿命5000h,
但光强较小,
在飞机照明中主要应用于内部照明。
1991年第三代光源HID
灯（高压氙气灯）开始出现在飞机照明系统中,HID灯发光效率达80~100lm/W,
是卤素灯的4
倍,
寿命约3000h,
成为着陆灯、滑行灯、跑道转弯灯、标志灯等高光强外部照明灯具的通用光源。
HID灯利用高压气体放电发光,
具有很好的抗振动性能,
但由于采用高电压供电,
光源和供电电缆都具有一定的安全隐患,
驱动电源比较复杂,
产生的电磁干扰较大,
需要采取严格的屏蔽措施,
且功率效率只有约40%,
大部分电能转化为热辐射和紫外辐射。
1.1飞机外部照明系统的发展
飞机外部照明系统指的是飞机照明系统中用于提供外部照明的部分,
在航空技术初期,
飞机外部照明系统非常简陋,
为了保证飞机在不同气候条件下的正常飞行,对飞机外部照明系统的要求也逐渐提高。
1921年L.C.Weinberg
首先提出着陆/滑行灯的设想[1],1925年航空照明之父WarrenGrimes采用钨丝灯作为光源,
为福特Tri-motor飞机开发出第一款着陆/滑行灯,
由于钨丝灯发出的光线比较分散,Grimes对钨丝灯的结构进行了改进,
在灯的内部增加了反射结构,
设计出了聚光性能好、更适用于着陆/滑行灯的特种钨丝灯[2]
。
随着飞机数量的增多,
飞机的空间密度越来越大,
为使飞行员及时发现邻近飞机,避免相撞,Grimes提出了红-绿-白三色灯系统的航行灯结构来标志飞机的轮廓及航行方向,
红、绿两种颜色灯由钨丝灯加相应颜色的灯罩得到。
后来又有设计人员提出了高强度频闪的防撞/频闪灯系统,它与航行灯协同工作,
使飞行员能在高速飞行情况下及时发现附近飞机。
经过长期的发展,
飞机外部照明系统已渐趋完善,具体包括着陆/滑行灯、跑到转弯灯、航行灯、防撞灯/频闪灯、探冰灯、标志灯等,各类灯具独立或相互配合实现各种功能,
飞机外部照明系统布局如图1所示。
图1飞机外部照明系统分部
1.2飞机外部照明系统的技术现状
目前,
飞机的外部照明主要采用白炽灯、HID灯、氙气灯等光源。
航行灯、探冰灯通常采用白炽灯或卤素灯,
由于寿命较短、发光效率低,
且内含灯丝在高振动环境中经常损坏,
而且航行灯采用左红右绿的结构,
因此还必须在卤素灯外加相应颜色的滤光罩,
其结构复杂且效率低;
标志灯、着陆/滑行灯、跑道转弯灯等通常采用HID
灯,HID
灯发光强度大、效率较高,
能满足高亮度、高照度的照明需求,
但启动时间很长,
通常在启动15min后才能达到稳定的光输出,
寿命只有约4000h,
需要经常更换,HID灯在飞机115VAC的供电系统上需要增加复杂的升压驱动电路才能使用,
从而降低了系统的效率,
增加了飞机的载荷,
且加重了对其他系统的电磁干扰,HID灯、白炽灯及卤素灯的红外辐射使灯具的工作温度很高,
对安装也有较高的要求;
频闪灯/防撞灯通常采用氙气灯,
工作原理与HID
灯相似但不完全相同,
会引起电磁干扰等类似问题[3],
放电瞬间在电缆内产生的大电流也增加了燃油系统的危险[4]
在闪光工作下氙气灯的寿命更加有限,
目前普遍采用的红光防撞灯,
需在白光氙气灯外加红色灯罩实现红光,
因此效率很低,
且红色灯罩的透光特性不稳定,
受温度的影响很大[5]
在实现特定区域或特定光分布照明上,
白炽灯、卤素灯及HID
灯都不能非常高效地达到目的,
而且当白炽灯或卤素灯用作航行灯时也不能非常好地满足航行灯二面角的光分布要求,
存在相互掺入光强的问题;
HID
灯用作着陆灯/滑行灯、跑道转弯灯时也不能有效解决照度均匀性的问题,
且结构复杂,
需要安装多个灯具来实现着陆功能。
由此可见,
采用白炽灯、卤素灯及HID
灯的飞机外部照明系统存在效率低、驱动复杂、响应速度慢、寿命短、存在安全隐患、可靠性低等缺点,
不能提供高效率、高安全性、高可靠性的外部照明。
2飞机外部照明系统的构成及使用要求
2.1飞机照明系统的构成及功能
灯光类型
工作区域
具体用途
主要构成
机
内
灯
光
飞
外
部
飞机轮廓、外向和位置识别
航行灯
跑道照明
滑行灯转弯灯
滑行道和跑道照明
航徽灯
飞机轮廓位置警告和识别
防撞灯（信标灯）和频闪灯如有
机翼和发动机照明
机翼和发动机结冰探测灯
①着陆灯:
飞机起飞、着陆时用以照亮机场跑道，有固定式和活动式两种。
有些着陆灯还兼有滑行照明作用。
活动式着陆灯功率较大，带有电动机构，可以收放。
着陆灯光强可达数十万坎（1坎等于0.9814烛光）。
功用：
是夜间或能见度差时，为保证飞机安全起飞和着陆而亮机场跑道的机上灯光装置。
滑行灯：
用于照亮飞机滑行前方跑道和滑行道。
滑行灯的灯光水平扩散角比着陆灯大数倍，达数十度，能满足滑行时宽视界的要求。
在夜间或能见度差的情况下，飞机滑行时照亮前方跑道及滑行道的机上灯光装置。
③航行灯：
显示飞机轮廓位置和运动方向的机外灯光信号装置，防止飞机在空中或地面相撞。
航行灯采用功率为数十瓦的航空低压白炽灯泡作光源并带有反射镜和滤光罩。
航行灯有装在机翼两端的翼灯（左红、右绿）和装在机尾的尾灯（白）。
国际上对航行灯的位置、颜色和空间能见范围有统一规定。
能见距离取决于飞机飞行相对速度和飞行员从看清航行灯到做完机动转弯所需的时间。
各种飞机航行灯飞行方向光强有30～150坎，在7000米高度时能见度达15～20公里。
尾灯最大光强为3～50坎
功用:
标明飞机轮廓、位置及运动方向以免碰撞。
④防撞灯:
与航行灯配合显示飞机位置以防碰撞，又称“闪光灯”，通常在机身上下各装一只。
防撞灯多采用电机旋转式。
一半外壳为反光器的白炽灯泡安装在红色滤光罩内。
为提高可靠性，常装有两只灯泡，由电动机传动旋转而形成闪光，每分钟闪烁80～90次。
与航行灯互相配合显示飞机的位置以防止飞机相撞。
⑤探冰灯：
探冰灯又称“机翼检查灯”。
是用来着凉飞机场最易结冰部位的机上灯光装置，探冰灯一般装于大中型飞机上，供机组人员检查机翼前缘和发动机进气口等部位的结冰情况。
⑥给垂直安定面上的航徽提供照明
注：
飞机机型不同，标志灯的位置也不同。
此外，还有飞机之间或飞机与地面之间进行联络的各种信号灯、指示飞机内部各系统或机构工作状态的指示灯。
它们都带有色滤光罩。
红色表示紧急或警告信号，白色、绿色或蓝色供一般指示。
2.2飞机外部灯光使用的程序和要求
1、红色防撞灯又叫做信标灯，EACONLIGHT或BEACON，分别安装在飞机的上下中部，各一支。
用途是防止航空器相撞。
此灯根据机型适配的控制器不同，以一定的频率爆破闪烁。
此灯在飞机推出及发动机运行时打开！
（只要飞机动就必开）
2、机翼灯又叫WINGLIGHT，位于机翼每侧的两个单光束灯光，照明机翼前缘及发动机进气口。
用于检查结冰情况。
此灯在有结冰可能时应打开，但实际应用中一般常开
3、航行及标志灯航行灯NAVIAGATIONLIGHT，标志灯LOGOLIGHT，波音飞机飞为两个电门，空客飞机合在一起。
航行灯分别为左红、右绿、尾椎白分别安装在机翼尖和尾追上。
用于判明飞行物是飞机及指示飞行方向。
标志灯分别安装在两侧的水平安定面翼尖上，提供垂直安定面上的航空公司标志进行照明。
空客飞机位两组航行灯，它的LOGO灯当主起落架减震支柱被压缩或襟翼伸出15度以上时标志灯亮。
航行灯为只要飞机上有人就必须打开
4、机头灯（空客飞机）NOSE,此灯安装在前起落架上，两个灯分别叫做起飞灯和滑行灯。
放在T.O位置时起飞灯和滑行灯都亮，放在TAXI时只有滑行灯亮。
此灯用于滑行道及跑道的前照明，飞机滑行时放在TAXI位，进跑道后放在T.O位置。
飞机起飞后关闭。
前起落架收起时，自动关闭。
滑行灯（波音飞机）TAXILIGHT,此灯安装在前起落架减震支柱上。
1个。
地面滑行时，用来照明飞机前方。
飞机在滑行时打开，离地后立即关闭
5、着陆灯LANDINGLIGHT，此灯安装在两侧机翼翼根，左右各两只。
用于起飞着陆时照亮跑道。
此灯功率很大，使用时产热很高，因此需要高速气流进行冷却。
因此在地面起飞前才能打开。
飞机起飞滑跑前打开，离地后关闭
飞机最后进近阶段打开，落地后即关闭
6、跑道脱离灯又叫转弯灯或跑道边灯。
波音RUNWAYTAKEOFFLIGHT，空客RUNWAYTURN。
安装在前起落架减震支柱上，左右各一，分别提供机头前方两侧照明。
用于照明滑行道、跑道边线。
起飞后关闭。
前起落架收起时自动关闭。
启动发动机后打开，另外用途为夜间示意地勤人员准备滑出
7、高亮度白色频闪灯又叫做高亮度白色防撞灯，STROBELIGHT。
此灯安装在翼稍前后各一及尾椎一只，波音飞机安装在左右翼稍后尖各一只，尾椎一只共3只，空客飞机安装在左右机翼前后翼尖及尾椎，共5只。
此灯根据机型适配的控制器不同，以一定的频率爆破闪烁，亮度很高。
注意在得到进跑道许可后才可以打开此灯！
FL100以上可以关闭此灯。
落地脱离跑道前要关闭此灯！
！
2.3正常飞机外部灯光使用的顺序.
1、飞机打开总电源开关后，由航前机务打开——航行灯，根据需要打开机翼灯、LOGO灯；
2、飞机推出时打开红色防撞灯；
（地面试车也要打开）
3、飞机启动发动机后，打开转弯灯准备滑出；
4、得到滑出许可后，打开滑行灯开始滑行；
5、进入跑道后，白色防撞灯；
6、得到起飞许可后打开着陆灯起飞；
7、离地后，关闭滑行灯、转弯灯；
（收起落架后可以自动关闭）
8、高度上升至10000英尺以上关闭白色闪光灯；
9、巡航时至少应该保持红色闪光灯、航行灯常开；
根据需要打开LOGO灯和机翼灯；
10、飞机下降至10000英尺以下打开白色闪光灯；
11、飞机放起落架后打开滑行灯；
12、最后进近阶段打开着陆灯；
13、接地后，打开转弯灯，关闭着陆灯、关闭白色闪光灯；
14、滑行到位后关闭滑行灯、红色闪光灯；
15、飞机如果不再有航班任务停机过夜，由航后机务最后关闭航行灯后，关闭飞机总电源离机
2.4外部灯光维护及注意事项
外部灯包括机翼照明着陆灯白色防撞灯红色防撞灯滑行和跑道转弯灯航徽灯以及白红绿位置灯位置如图2所有外部灯光控制电门都在驾驶舱P5板的下缘。
1.着陆灯
着陆灯帮助飞行员在起飞和着陆期间观察跑道情况着陆灯分为固定着陆灯和可收回着陆灯，固定着陆灯装在每边机翼的根部由P5板上的双位乒乓电门控制必须拆下灯罩才能更换或调节灯泡有六个固定螺钉三个调整螺钉可以调整灯光方向，可收回式着陆灯在冲压空气进口板处控制电门是P5板上的三位乒乓电门控制位置分别是RETRACT收上EXTEND放出和ON亮必须放出可收回式着陆灯才能更换灯泡在放出灯后必须拔出并套住跳开关防止回收机构突然作动或者发生电击，警告：
必须确保灯的接线头封严良好防止火花放电导致燃油蒸汽爆炸，注意：
着陆灯的设计不允许在静态空气状态下持续使用所以禁止作为地面照明使用
2.位置灯
位置灯将飞机位置飞行方向飞机姿态等信息传递给地面人员或其他飞机拆下翼尖的下边一块盖板可以找到前位置灯组件拆下后位置灯组件可以更换灯泡拆下靠近翼尖的下端面板和机翼前缘可以找到位置灯的变压器
注意不要用手直接触摸位置灯使用不起毛的手套
3.防撞灯
防撞灯使飞机在空中和地面都容易辨认每个防撞灯都有一个惰性气体闪光灯管和固态电路来操作这个闪光管除了要求从飞机内部拆除红色上部防撞灯外其余防撞灯从飞机外部拆除
警告不要让闪光直接对着眼睛高强度的闪光会导致暂时失明
警告如果维护下防撞灯确保将每个靠近防撞灯裸露的接头封严防止燃油蒸汽爆炸
警告防撞灯关闭五分钟之内禁止用手直接触摸防撞灯否则可能会导致灼伤或电击
警告拆除电源三分钟之内禁止用手触摸供电盒否则可能会导致电击
注意不要用手直接触摸灯指纹可能会模糊灯光导致灯的照明范围和工作寿命降低
4.滑行和跑道转弯灯
滑行灯在前轮起落架上跑道转弯灯在机翼前缘根部在固定着陆灯附近每盏灯上有三个调节螺钉三个紧固螺钉
警告维护滑行灯的时候必须仔细安装所有起落架安全销否则起落架突然作动会发生事故
注意禁止灯持续工作超过5分钟灯持续工作一段时间后必须要有相同的冷却时间长时间持续工作会影响灯的寿命
2.5外部灯光维护拆装应该注意的问题
航线进行外部灯光拆装，常出现的问题是，对于着陆灯、起飞灯、滑行灯、转弯灯安装大同小异，主要关注以下几点：
1、确保线路的连接正确
2、灯泡凸台与封严凹槽一一对应安装
3、确保灯泡和灯罩壳体安装在卡箍的内部
4、着陆灯的卡箍与其他的卡箍结构不一样，卡箍的螺栓不是越紧越好，
5、太紧可能造成灯泡破裂
1.检查标准：
安装正确
灯罩无破损，卡箍无断裂，灯丝无损坏，电插头正确安装，表面无污染物。
2.电插头的安装：
圆形插头使用螺纹连接或卡口锁连接两个部分。
连接插头和插座时，将插头的键槽对准插座前面的插槽，沿连接轴向小心推入，然后将插头顺时针旋入插座当插头锁定后，进行目视检查，带色环的锁定圈应该消失对于卡口插座，一声咔嗒声意味着插头充分正确的锁定。
3.异常情况的：
a、如果检查发现滑行灯安装不正确，参考AMM手册重新安装。
b.如果检查发现滑行灯灯罩破损、卡箍断裂、灯丝损坏等参考AMM手册更换或重新安装
3.Y-12飞机外部照明灯光具体的故障分析
3.1Y-12航行灯故障分析
航行灯可以给出飞行中的飞机的航向位置及外部轮廓，绿灯位于右侧、红灯位于左侧、白灯位于飞机尾部各部件的位置见图3
图3航行灯部位图
左航行灯的型号为31-071，配套灯泡为21W的1524型灯泡
右航行灯的型号为31-073，配套灯泡为21W1542型灯泡
尾航行灯的型号为31-514-2、配套灯泡为30W的1638型灯泡
三个航行灯由一个通/断开关控制。
由一个5A的断路器保护电路。
故障分析如下：
故障现象
故障原因
排故方法
三
个
都
不
亮
断路器跳闸
接通断路器
控制开关失效
更换开关
线路故障
修理线路
三个灯中的一个不亮
灯泡损坏
更换灯泡
﹙1﹚航行灯的分解安装
1需要的工具
接线用的取送工具，Deutsch15-570-20
2翼尖航行灯的分解
2.1把住灯罩，拧下罩盖固定螺钉，取下罩盖、灯罩垫和灯泡
2.2拧下灯座固定螺钉
2.3拉出灯组件
2.4用取送工具取下连线
2.5拆下航行灯和底垫
3翼尖航行灯的安装
3.1放下底垫
3.2用取送工具送入连线
3.3安装灯泡
3.4装上灯泡
3.5放上垫、灯罩和罩盖
3.6固定罩盖
3.7进行工作实验
4尾航灯的分解
4.1拧下尾航灯与法兰盘的固定螺钉
4.2取出尾航行灯
4.3用取送工具取出连线
4.4拆下尾航灯
5尾航灯的安装
5.1用取送工具连接连线
5.2将尾航灯放入法兰盘中，正确确定照明扇形面（标有“top”安装孔的用于上面螺钉）
5.3拧紧固定螺钉，但不要忘记把系着灯体的安全链连上
5.4进行工作试验
6尾航灯、灯泡和灯罩的更换
6.1拧下固定安全链的螺钉
6.2拆下灯罩
6.3取下灯泡
6.4装上备用灯泡
6.5装上并固定新灯罩
﹙2﹚航行灯的调整1准备工作
插上外部电源头，接通外部电源
2工作程序（图4）
2.1接通航行灯开关（333）
2.2检查三个航行灯功能是否正确
2.3断开航行灯开关
﹙3﹚航行灯的检查
检查是否清洁、固定是否牢靠：
灯罩、灯泡是否完好：
导线连接、固定是否牢靠，绝缘是否完好
3.2Y-12防撞灯故障分析
﹙1﹚防撞灯用来使其它飞机飞行员在远距离发现空中或地面运动中的飞机，防止相撞，一个防撞灯装于方向舵的顶部、另一个防撞灯装于机身下部
防撞灯位置见图
图5防撞灯部位图
防撞灯的型号为G8400A-24顶部和底部防撞灯（344，344A）各由一个通/断开关（343，965）控制电机旋转和灯的燃亮
﹙2﹚防撞灯故障分析
﹙3﹚防撞灯的调整与检验
1准备工作
插上外部电源插头，接通外部电源
2工作程序图6
2.1接通防撞灯开关（343）965）
2.2检查两个防撞灯闪光频率是否正确（40～90次/min）
2.3断开防撞灯开关。
﹙4﹚防撞灯的检验
检查是否清洁、固定是否牢靠；
灯罩、灯泡是否完好；
电刷磨损情况；
导线连接、固定是否牢靠，绝缘是否完好。
3.3Y-12着陆灯的故障分析
﹙1﹚在飞机子翼的左右前缘各装有一个固定式着陆灯ZLD-4件的部位见图7
工作原理见图8
图7着陆灯部位图
主要技术数据
额定_____________电压24V
功率_____________220W
最大光强________≮200000烛光
重量__________0.58kg
﹙2﹚着陆灯的调整和检验
1准备工作
2工作程序（见图8）
警告：
着陆灯的燃亮时间在地面不得超过2min。
2.1打开着陆灯开关（995）（996）
2.2检查着陆灯光束中心线与飞机对称中心线平行，且当飞机处于正常着陆姿态时，光束中心线落地点位于驾驶舱前120m
2.3断开着陆灯开关
3台架试验（见ZLD-1说明书ZDD-1部分）
3.1各附件的固定及外表状况
3.2绝缘电阻不低于2MΩ
3.3灯丝额定电流9.2A；
﹙3﹚着陆灯的检验
检查是否清洁，固定是否牢靠；
灯罩、灯丝是否完好；
3.4Y-12滑行灯故障分析
﹙1﹚在飞机2-3框正下方装有一个滑行灯，供飞机在夜间起飞或着陆后滑行时使用。
各部件的部位见图9
滑行灯部位图9
滑行灯的型号为HXD-1，配套灯泡为FJ26-70额定功率为70W。
滑行灯的燃亮由装在上部配电控制盒上的开关直接控制
﹙2﹚滑行灯的调整
1准备工序
2工作程序
2.1接通滑行灯开关（340）
2.2检查滑行灯照明情况
2.3断开滑行灯开关。
﹙3﹚滑行灯的检验
胶圈有无老化现象。
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