ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ СВЕТА И ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
AIRCRAFT LIGHTING ASSEMBLY, METHOD OF LIGHT ROUTING AND AIRCRAFT

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к осветительным узлам летательных аппаратов, а более конкретно, но не исключительно, к осветительным узлам летательных аппаратов, применяемым при посадке и/или при рулении летательного аппарата.
Уровень техники
Когда летательный аппарат совершает посадку в условиях слабой освещенности, причиной которой могут быть плохие погодные условия и/или то, что посадка совершается в ночное время, необходимо освещение посадочной полосы перед летательным аппаратом для того, чтобы пилот смог произвести безопасную посадку летательного аппарата. Кроме того, углы тангажа летательных аппаратов при посадке могут отличаться, например, на 5 градусов и больше. В связи с этим зона, которую необходимо освещать перед летательным аппаратом меняет свое положение относительно летательного аппарата.
Существующие осветительные узлы содержат лампы с вольфрамовыми нитями накаливания, расположенные в переднем нижнем конце летательного аппарата, которые включаются при начале захода летательного аппарата на посадку. После посадки летательного аппарата также может потребоваться освещение взлетно-посадочной полосы при выруливании с посадочного отрезка, и здесь вновь применяются лампы с вольфрамовыми нитями накаливания. Они могут включаться отдельно или совместно с посадочными осветительными узлами.
Лампы с вольфрамовыми нитями накаливания являются неэффективными и при работе выделяют большое количество теплоты. Лампы с вольфрамовыми нитями накаливания обычно имеют широкое распределение интенсивности, что означает, при посадке летательного аппарата только небольшое количество от общего излучаемого света освещает требуемую зону.
Кроме того, из-за вибраций летательного аппарата лампы с вольфрамовыми нитями накаливания имеют малый срок службы, при котором их замена требуется, например, через каждые 30-100 часов работы. Это приводит к необходимости увеличения объема работ по техническому обслуживанию летательного аппарата и повышает затраты на его эксплуатацию. Также, из-за высокой скорости выхода из строя элементов в системах освещения летательных аппаратов выполняют высокий уровень резервирования, что приводит к увеличению веса летательного аппарата. Еще одним фактором, повышающим вес летательного аппарата, является то, что при посадке летательного аппарата его ориентация по тангажу, высота и скорость относительно земли являются переменными. В результате зона взлетно-посадочной полосы, которую необходимо освещать, меняется. Для удовлетворительного освещения этих зон может потребоваться наличие группы осветительных узлов на летательном аппарате, каждый из которых установлен для освещения разных зон относительно летательного аппарата, и, таким образом, компенсирует изменения положения летательного аппарата и его скорости относительно земли. Чем больше число осветительных узлов, тем больше становится вес летательного аппарата, что приводит к появлению хорошо известных недостатков летательных аппаратов.
Были разработаны определенные осветительные узлы летательных аппаратов с электроприводами, перемещающими осветительный узел между положениями освещения, например, см. патент США 5,355,131 (Метц и др.). Однако добавление электродвигателя повышает как вес, так и сложность осветительного узла летательного аппарата.
В настоящем изобретении делается попытка свести к минимуму или устранить один или большее число вышеупомянутых недостатков известного уровня техники.
Раскрытие изобретения
В изобретении разработан осветительный узел летательного аппарата, содержащий: первый источник света, главный луч которого проходит в первом направлении; и второй источник света, главный луч которого проходит во втором направлении, при этом второе направление отличается от первого направления; первый источник света и второй источник света установлены так, что они могут взаимодействовать для создания общего светового луча в различных направлениях за счет изменения мощности, подводимой к источникам света.
Главный луч источника света - это направление, в котором интенсивность света, испускаемого источником света, является наибольшей. Общий луч света создается сочетанием распределенных лучей света, испускаемых вторым источником света.
Предпочтительно второй осветительный узел может обеспечивать свет в различных направлениях. Также предпочтительно, чтобы осветительный узел был способен обеспечивать свет в различных направлениях без необходимости применения электродвигателя для привода каких-либо элементов осветительного узла.
В изобретении также разработан способ изменения направления света, создаваемого осветительным узлом летательного аппарата, содержащий следующие этапы:
использование осветительного узла летательного аппарата, включающего группу источников света, причем группу источников света устанавливают так, что они обеспечивают свет, по меньшей мере, в двух различных главных осях;
изменение мощности электропитания, подаваемого к группе источников света так, чтобы общий луч, образуемый комбинацией света источников света, менял свое направление.
Предпочтительно направление света, создаваемого осветительным узлом, может меняться при посадке и рулении летательного аппарата с целью компенсации изменений тангажа летательного аппарата при выполнении этих маневров. Направление света может меняться в зависимости от тангажа летательного аппарата и/или другой пространственной или пространственно-временной характеристики летательного аппарата. Данное изменение может обеспечиваться блоком управления, который может являться частью осветительного узла.
Краткое описание чертежей
Описание варианта осуществления изобретения приводится исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - графическое представление принципа управления общим лучом;
Фиг.2 - вид сбоку в разрезе осветительного узла, согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.3 - вид спереди осветительного узла, согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 - вид сбоку в разрезе осветительного узла изобретения, на котором показано присоединение к летательному аппарату.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показано графическое представление принципа управления общим лучом, применяемого в осветительном узле, согласно изобретению. По горизонтальной оси графика отложено направление луча в градусах, в данном случае 0° соответствует горизонтальному направлению. При установке узла на летательном аппарате горизонтальная ось может представлять собой горизонтальную ось летательного аппарата, идущую от передней к задней части летательного аппарата. По вертикальной оси графика отложена интенсивность луча. Следовательно, колоколообразная кривая 1 представляет интенсивность света первого источника в диапазоне значений угла в градусах, при этом главный луч (направление в котором интенсивность света является наибольшей) направлен под углом минус 2°. Колоколообразная кривая 2 представляет интенсивность света второго источника, главный луч которого направлен под углом минус 1°, при этом интенсивность и распределение света второго источника являются такими же, что и у света первого источника, в отличие от направления главного луча. В данном примере первый и второй источники света производят 50% их максимальной интенсивности. Колоколообразная кривая 3 является кривой взаимодействия света первого и второго источников, в результате которого образуется общий луч, главная ось которого направлена под углом 1.5°, а интенсивность является результатом сложения интенсивности света первого источника и второго источника.
За счет изменения мощности, подводимой к первому источнику света и ко второму источнику света, возможно изменение направления главной оси общего светового луча. Например, если требуемое направление общего светового луча должно находится между минус 1.5° и минус 1°, мощность, подводимая к первому источнику света, уменьшается, например, на 40% от мощности, соответствующей максимальной интенсивности, а мощность, подводимая ко второму источнику света, увеличивается, например, на 60% от мощности, соответствующей максимальной интенсивности. Затем лучи взаимодействуют друг с другом, создавая в результате световой луч, направленный под углом минус 1.5…минус 1°.
На Фиг.2 показан вид сбоку в разрезе варианта осуществления изобретения, а на Фиг.3 показан вид спереди варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг.2. Осветительный узел 4 содержит четыре светодиода, 5, 6, 7 и 8, расположенных 2×2. В данном случае имеется четыре светодиода, каждый из которых имеет свою ориентацию. В альтернативных вариантах осуществления изобретения может применяться группа светодиодов, которая имеют одинаковую ориентацию, например, за счет замены каждого из светодиодов настоящего варианта осуществления изобретения набором светодиодов. Светодиоды могут иметь различную компоновку, например, компоновку 4×1. В альтернативном варианте может применяться разное число светодиодов, например, любое количество в диапазоне 2…10 светодиодов.
Применение светодиодов дает преимущества, поскольку они являются более компактными и имеют меньший вес по сравнению с другими источниками света. Кроме того, преимущество заключается в том, что оптические компоненты, необходимые для получения распределения света в узком диапазоне, могут иметь очень малые размеры и часто встраиваются в светодиод и его корпус. Это дает преимущество по сравнению с большими и тяжелыми отражателями и линзами, которые требуются для ламп с нитью накаливания. Светодиоды также могут работать при различных уровнях мощности, а время перехода на другой уровень интенсивности является малым. Светодиоды также имеют высокий ресурс и не столь чувствительны к воздействию вибраций летательного аппарата, как лампы на основе вольфрамовых нитей накаливания.
Хотя в настоящем изобретении и не приводится его описания, в состав осветительного узла может быть включен фокусирующий элемент, связанный, по меньшей мере, с одним из источников света.
Осветительный узел летательного аппарата выполнен с возможностью установки снаружи летательного аппарата, например, на передней опоре или основной опоре шасси или переднем крае крыла летательного аппарата. Светодиоды 5, 6, 7 и 8 устанавливаются с различной ориентацией (под углом минус 4°, минус 6°, минус 2° и 0° соответственно), ориентация определяет ось главного луча каждого светодиода. Угол ориентации замеряется от горизонтальной оси, определяемой горизонтальной осью летательного аппарата. На Фиг.2 показаны оси 9 и 10 главного луча светодиода 5 и светодиода 6 соответственно. Осветительный узел 4 устанавливают так, что ориентация светодиода является фиксированной относительно осветительного узла. В результате светодиод 8, ориентированный под углом 0°, направлен вперед вдоль горизонтальной оси летательного аппарата. Светодиод 7, ориентированный под углом минус 2°, направлен вперед и отклонен вниз на угол минус 2° от горизонтальной линии. Настоящий вариант осуществления изобретения может обеспечить свет, при котором ось главного луча направлена под углом от 0° (при полном включении светодиода 8) до минус 6° (при полном включении светодиода 6), и при большом количестве промежуточных положений оси за счет комбинирования света, создаваемого различными светодиодами.
На Фиг.4 показан осветительный узел, соответствующий узлу, описанному со ссылками на Фиг.2, с прозрачной крышкой 11, защищающей светодиоды 5, 6, 7 и 8, корпусом 12, к которому крепятся светодиоды, блок 13 управления, который взаимодействует с системой 14 электропитания летательного аппарата и информацией 15 о тангаже и высоте, а также выступами 16, выступающими от корпуса 12 для крепления к летательному аппарату.
Осветительный узел соединяется с блоком 13 управления, который в данном варианте осуществления изобретения является частью осветительного узла, хотя он также может быть выполнен и в виде отдельного элемента. Блок 13 управления устанавливается так, что он позволяет изменять мощность подаваемого к каждому из светодиодов 5, 6, 7 и 8 электропитания и, таким образом, изменять общий луч, создаваемый за счет взаимодействия светодиодов 5, 6, 7 и 8. Блок 13 управления может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечивать преобразование электропитания от летательного аппарата в вид, пригодный для приведения в действие светодиодов осветительного узла, например, при помощи широтно-импульсной модуляции.
Блок 13 управления также устанавливается так, что он получает данные, относящиеся к изменениям тангажа и высоты летательного аппарата при посадке и рулении летательного аппарата. Это может осуществляться посредством присоединения к цифровой сети летательного аппарата, в которой содержится эта информация. Блок 13 управления может быть выполнен так, что он отключает осветительный узел при нахождении летательного аппарата на определенной высоте.
Оптимальные условия освещения хранятся в памяти, связанной с блоком 13 управления. Оптимальные условия освещения могут зависеть, помимо прочего, от тангажа, высоты, скорости и других пространственных или пространственно-временных характеристик летательного аппарата. Как понятно специалистам в данной области техники, разные летательные аппараты могут иметь различные характеристики при посадке и рулении, поэтому осветительный узел может быть специально выполнен для применения на конкретном летательном аппарате. В альтернативном варианте память, связанная с блоком управления, может быть выполнена с возможностью перезаписи в зависимости от того, для какого конкретного летательного аппарата она будет использоваться. В еще одном альтернативном варианте память может хранить информацию, относящуюся к группе летательных аппаратов, а настройки для конкретного аппарата могут выбираться при установке осветительного узла.
Хотя настоящее изобретение описано и проиллюстрировано со ссылками на конкретные варианты его осуществления, для рядового специалиста в данной области техники понятно, что изобретение допускает различные варианты, для которых не приводится описания в данной заявке.
Например, общий световой луч может изменяться в зависимости от скорости летательного аппарата. Прозрачная крышка 11 может выполнять функцию оптического элемента, фокусирующего свет от светодиодов. Крепежные выступы и/или основной корпус осветительного узла могут выполнять функцию теплопоглощающих элементов для источников света, образующих осветительный узел. Источники света, применяемые в осветительном узле, могут представлять собой газоразрядные лампы высокой интенсивности. Осветительный узел может использоваться в качестве предупредительного или светового сигнала для других летательных аппаратов или авиадиспетчеров, мигающего для увеличения видимости летательного аппарата.
При упоминании в описании - составные узлы или элементы, которые являются известными, очевидными или предсказуемыми эквивалентами, эти эквиваленты включаются в данный документ, как если бы в нем приводилось их индивидуальное описание. Для определения подлинного объема настоящего изобретения следует обратиться к формуле изобретения, которую следует истолковывать, как охватывающую любые подобные эквиваленты. Также должно быть понятно, что составные узлы или элементы или признаки изобретения, описанные, как предпочтительные, преимущественные, удобные и т.д., являются не обязательными и не ограничивают объем независимых пунктов формулы изобретения.