飛機駕駛艙泛光照明的設計分析

飛機駕駛艙泛光照明用於照明儀表板、左右控製台和中央控製台。合理的駕駛艙泛光照明可以保證飛行員快速、清晰、不易疲勞。否則，判斷和操作錯誤會增加，即人為錯誤率會增加。根據國外飛行事故統計分析，人為錯誤造成的事故占所有事故的40%，直升機占70%。駕駛艙泛光照明不合理，視覺疲勞是人為錯誤的直接原因之一。

驗證設計的合理性。驗證設計的合理性。

1.駕駛艙照明相關標準

現行民用飛機駕駛艙照明標準大致分為適航規則和行業標準。適航規則CCAR － 25 該部門隻對駕駛艙照明提出了定性要求，但尚未提出定量要求。現有的國家軍事標準和航空工業標準大多製定在20世紀80年代和90年代，照明技術參數不能完全滿足現代民用飛機的需求。最具代表性的外國標準是美國的軍事標準和SAE標準，這些標準大多是2000 多年後，能更好地體現現代照明技術的水平，可作為泛光照明的設計輸入。

通過對比研究相關標準，依據SAE －ARP4103和SAE － ARP1161，給出駕駛艙泛光照明的定量設計要求，詳見表1。

表1 泛光照明設計要求

2、led 泛光照明的優點

如節能、壽命長、穩定性好、抗震性好等。如節能、壽命長、穩定性和抗震性好等。

LED 利用PN 結中少子與多子的結合實現發光，發光波長對應PN 結的禁帶寬度。LED 照明光源具有體積小、可靠性高、啟動冷、亮度可調性好、低壓直流工作安全等優點。LED它屬於一次光源。在發光過程中，電能直接變成光能。在與普通白熾燈保持相同亮度的情況下，其功耗僅為後者的十分之一。LED 是固態光源，無活動部件和易損部件（ 如燈絲等） ，良好的抗振動性能。LED一般壽命可達2萬~1萬 與熒光燈相比，小時遠高於白熾燈，響應速度快。LED不含有害人體健康的汞，是無汙染光源。

利用LED光源提高照明係統性能是飛機照明技術的發展方向。LED 的可靠性高（ 國外供應商提供的泛光燈MTBF 值可達50000小時) ，因此，可以大大降低飛機照明係統的故障率，降低飛機的維護成本。

3、LED泛光照明的設計分析

3. 1 光色分析

縱觀飛機駕駛艙照明的發展，常用的有紅光、白光、藍白光、夜視綠等4種 種光色。GJB455-88認為駕駛艙照明可以選擇紅光、白光和藍白光，並規定其色度坐標範圍。SAE ARP1048和SAE AS264隻提到紅光和白光，隻要求紅光波長600nm 以上。MIL－DTL－7788H要求四種光色均勻。

燈光顏色的選擇主要基於不同的視覺需求，即根據不同飛機的飛行任務需求和總體要求選擇合適的燈光顏色。一般來說，對於民用飛機來說，飛機航程長，飛行時間長，非常強調為飛行員創造良好舒適的工作條件和環境。由於飛行員長時間工作精細，很容易造成視覺疲勞，所以白色照明更適合中遠程民用飛機的駕駛艙照明。飛行任務要求飛行員保持最佳的外部視力，即中低空飛行，需要頻繁更換觀察艙內外飛行時間短的飛機，駕駛艙更適合紅光照明。對於飛行任務，小黄鸭导航福利不僅要區分顏色差異，還要粗略觀察目標細節，選擇紅白光之間的藍白光更合適。

3. 2 供電分析

LED使用低壓直流電源（ 電流） 因此，在使用控製LED 照明時，對飛機電源係統也提出了更高的要求。據調查，國內外軍用民用飛機采用的電源係統主要有115台 /200V 400Hz115/2000恒頻交流V變頻交流、28V低壓直流和28V 直流和115/200V由變頻交流組成的混合電源係統等。前兩種電源係統不提供低壓直流電源，若使用LED燈，每個LED燈必須配備電源箱，這將增加照明係統的重量，降低係統的可靠性。後兩個電源係統直接提供28個V 更適合直流電源LED 使用光源。

3. 3 布置分析

布局分析是根據駕駛艙的整體布局和各係統的照明需求來確定泛光燈的安裝位置，使安裝設計既能滿足各係統的整體輸入需求，又能滿足相關標準的要求。駕駛艙空間有限，設備布局非常緊湊。

泛光燈的布置不僅要讓飛行員看得清各操縱麵板，還要盡量避免眩光，做到光線柔和，提供一個舒適的光環境。

1 駕駛艙照明布局典型

現代民用飛機駕駛艙燈具的典型布置如1所示。儀表板泛光燈布置在遮陽板下表麵，側操作台泛光燈布置在側操作台上方窗戶下邊緣，中央操作台泛光燈布置在頂部控製板上。

3. 4 調光控製分析

3. 4. 1 PWM調光

LED 當驅動電流在一定範圍內變化時，光特性通常被描述為電流函數，而不是電壓函數，LED光通量隨著驅動電流的增加而不是線性增加（ 如2 所示） ，因此采用恒流源驅動可以更好地控製LED亮度。

2 光通量與驅動電流的關係曲線

LED它可以實現快速開關，開關速度可以高達微秒，這是任何發光器件都無法比擬的。因此，恒流源用於改變LED切斷時間的方法可以改變其亮度（ 當電流恒定時，LED亮度與導通時間成正比) ，即脈寬調製（PWM）調光法。

PWM調光的本質是通過的PWM 信號控製LED在一定的固定頻率下，通過調整脈衝的比例來改變LED開關時間。在整個工作過程中LED 電流值要麽為零，要麽為恒定值。由於利用人眼的視覺暫留效應，達到一定頻率後，人眼對準LED亮度感是連續穩定的光。

PWM與傳統串聯電阻降壓調光相比，調光具有以下優點：

a） 保證調光過程顏色的一致性： 改變LED的電流會使LED的PN結溫度發生變化，導致發射光譜的功率分布發生變化，進而導致發光顏色發生變化。PWM調光隻改變電流脈寬調節LED 亮度，電流值在通電時間內保持不變，因此PWM調光可保證調光過程中顏色的一致性；

b） 降低功耗： 在黑暗狀態下，電壓調光電路的大部分功率消散在電位器和其他電阻設備上，並使用PWM調光可避免此類功耗，從而有效降低功耗；

c） 總線控製技術易於實現。

3. 4. 2 LED泛光照明的調光設計

民用飛機對泛光照明的調光采用分區調光的控製方法。泛光照明分為五個照明區： 包括儀表板左側泛光照明、儀表板右側泛光照明、左控製台泛光照明、右控製台泛光照明和中央控製台泛光照明。相應設置5個區域調光旋鈕，每個調光旋鈕100%連續調節區域泛光照明。

為更好地保證光色均勻性和調光一致性，LED采用泛光照明PWM 調光方法，通過調光控製箱實現。泛光照明作為主照明的備用光源，由於安全餘額，模擬調光信號直接傳輸到調光控製箱。調光控製箱通過硬線輸出PWM信號給各區域的泛光燈，如3 所示。

3 LED 泛光照明調光架構

當飛機遇到雷雨時，泛光照明可以通過雷雨開關STORM統一控製。調光控製盒直接接收雷雨開關的模擬信號，並根據接收到的信號調整輸出，使駕駛艙內所有的泛光照明處於最亮狀態。