Огонь для предотвращения столкновений для летательного аппарата

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для предотвращения столкновений летательных аппаратов. Техническим результатом является расширение оптических характеристик. Устройство содержит осветительные модули (5, 6), каждый из которых содержит ряд светодиодов, расположенных по кольцу и находящихся в одной плоскости с плоскостью (10), первый отражатель (15), обращенный к светодиодам (12), и второй отражатель (17), окружающий светодиоды. Первый и второй отражатели выполнены с возможностью отражать свет, излучаемый светодиодами (12) в углах от 0° до 75° выше или ниже упомянутой плоскости (10). Дополнительный модуль (7) обеспечивает инфракрасное излучение и содержит ряд инфракрасных светодиодов, расположенных по кольцу и находящихся в одной плоскости с плоскостью (20), и отражатель (24), обращенный к инфракрасным светодиодам. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к огню для предотвращения столкновений для летательного аппарата.

Уровень техники изобретения

На многие летательные аппараты устанавливают два огня для предотвращения столкновений, один огонь помещают на верхнюю часть фюзеляжа, а другой располагают на нижней части фюзеляжа для освещения первым верхней полусферы, а вторым - нижней полусферы.

Обычно верхний огонь для предотвращения столкновений охватывает угол от 0° до +75° (относительно горизонтальной плоскости), тогда как нижний огонь для предотвращения столкновений охватывает угол от 0° до -75° (область охвата огней для предотвращения столкновений установлена в Федеральных авиационных правилах FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401b).

Более того, огонь для предотвращения столкновений выполнен с возможностью в эксплуатации выполнять проблеск (характеристики проблеска огня для предотвращения столкновений установлены в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401с).

Источники света СИД особенно подходят для огня для предотвращения столкновений для летательного аппарата, поскольку они разрешают минимизировать потребление электроэнергии, имеют низкую интенсивность отказов и низкую стоимость, представляют малый объем и сниженный вес.

US 2006007012 описывает вращательно симметричный огонь для предотвращения столкновений для летательного аппарата, использует светоизлучающие диоды (СИД), выполненные в одном или более концентрических кольцах.

Огонь для предотвращения столкновений включает в себя отражатель, выполненный с возможностью изменять направление света, излучаемого, по меньшей мере, одним из колец таким образом, что схема освещения удовлетворяет заданным техническим требованиям.

US 2006077071 описывает огонь для предотвращения столкновений для летательного аппарата, включающий в себя ряд светоизлучающих диодов (СИД), расположенных на общей плоскости. Отражающая конструкция расположена поверх плоскости и отражает свет, излучаемый диодами в боковом направлении. Вокруг диодов можно обеспечить окружающую отражающую конструкцию, а также можно использовать дополнительную отражающую конструкцию в виде слоя на плоскости.

US 2004130900 описывает огонь для предотвращения столкновений для летательного аппарата, обеспеченный удерживающим корпусом с наружной поверхностью, на наружной поверхности удерживающего корпуса расположены несколько СИД, излучения света которых направлены от удерживающего корпуса. Для создания требуемого пространственного распределения света СИД, огонь для предотвращения столкновений обеспечен рефракционным оптическим элементом, при этом рефракционный оптический элемент окружает удерживающий корпус, по меньшей мере, в районе СИД.

Задача и сущность изобретения

Задача изобретения заключается в создании огня для предотвращения столкновений для летательного аппарата, использующего светодиодные источники и имеющего оптические характеристики, удовлетворяющие существующим директивам, представленным в этой области, в частности FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401b.

Вышеупомянутый объем получен настоящим изобретением, которое относится к огню для предотвращения столкновений, как определено в п.1 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет описано относительно прилагаемых чертежей, представляющих неограничивающий пример изобретения, в котором:

Фиг.1 показывает пример расположения на летательном аппарате огня для предотвращения столкновений;

фиг.2 показывает перспективное изображение с пространственным разделением деталей огня для предотвращения столкновений, осуществленного по настоящему изобретению;

фиг. 3 показывает на виде сбоку огонь для предотвращения столкновений, осуществленный по настоящему изобретению;

фиг.4 представляет собой перспективный вид огня для предотвращения столкновений, осуществленного по настоящему изобретению; и

фиг.5 представляет собой электрическую схему части огня для предотвращения столкновений, осуществленного по настоящему изобретению.

Подробное описание предпочитаемых вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 показано применение огня 1 для предотвращения столкновений на летательном аппарате 2 (показано схематически).

Огонь 1 для предотвращения столкновений может быть помещен, например, на верхнюю часть фюзеляжа 3 и/или один на нижнюю часть фюзеляжа 3 летательного аппарата 2 (второй огонь для предотвращения столкновений удобно установлен с возможностью поворачиваться относительно первого), при этом первый освещает верхнюю полусферу, а второй - нижнюю полусферу.

Верхний огонь 1 для предотвращения столкновений охватывает угол от 0° до +75° относительно горизонтальной плоскости Р, тогда как нижний огонь 1 для предотвращения столкновений охватывает угол от 0° до -75° относительно горизонтальной плоскости Р, таким образом удовлетворяя требованиям, установленным в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401e и 1401f.

Относительно фиг.2, 3 и 4 огонь 1 для предотвращения столкновений содержит три модуля 5, 6 и 7, имеющих осевую симметрию вокруг общей оси 9 и расположенных один над другим по оси 9.

Более конкретно, первый и второй модули 5 и 6 в примере идентичны и прилегают друг к другу по оси 9, в то время как третий модуль 7 расположен на одной стороне от второго модуля 6.

Назначение первого и второго модуля 5 и 6 выполнять визуально наблюдаемое освещение огня 1 для предотвращения столкновений; третий модуль 7 необязательный и предназначен выполнять ИК (инфракрасное) освещение в случае полета летательного аппарата 2 в скрытом/ИК режиме.

В эксплуатации ось 9 размещена перпендикулярно горизонтальной плоскости Р летательного аппарата 2.

Каждый первый/второй модуль 5 и 6 содержит:

- плоскую монтажную плату 10, имеющую круглую форму с радиусом R, перпендикулярную и симметричную относительно оси 9, несущую множество СИД 12 (например, двадцать четыре СИД), расположенных на плате 10 по внутреннему кольцу радиусом r (ширина R>r) соответственно, СИД 12 расположены радиально на расстоянии относительно ободков 13 круглой платы 10;

- первый отражатель 15, параболического сечения и цилиндрически симметричный вокруг оси 9, имеет первый меньший концевой участок 15а радиусом r1 (r1<r), расположенный в контакте с платой 10, и второй больший концевой участок 15b (имеющий радиус, близкий к радиусу R), расположенный на расстоянии от платы 10, при этом отражатель 15 обращен к СИД 12; и

- второй отражатель 17 в виде кольца окружает монтажную плату 10 и СИД 12, причем второй отражатель 17 имеет внутренний ободной участок 17а, окружающий ободки 13 монтажной платы 10 и внешний ободной участок 17b, лежащий в плоскости, отличной от плоскости внутреннего ободного участка 17а. Второй отражатель 17 размещен вокруг видимых колец СИД 12 и имеет цилиндрическую симметрию вокруг оси 9.

Таким образом, СИД 12 первого осветительного модуля 5 и второго осветительного модуля 6 лежат в параллельных плоскостях (см. фиг.2), причем оба перпендикулярны оси 9.

Первый отражатель 15 изменяет направление света, производимого СИДи 12 по сути от 0° до 20° над плоскостью кольца СИД (т.е. плоскостью платы 10, соответствующей в эксплуатации плоскости Р), для удовлетворения требований высокой интенсивности между 0° и 20°, как указано в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401e и 1401f.

Второй отражатель 17 изменяет направление света СИД по сути в направлении углов больше 20° и вплоть до, по меньшей, 75° относительно плоскости СИД, для удовлетворения требованиям интенсивности, установленным в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401e и 1401f. Часть света СИД не изменяет направления отражателями 15, 17, но прямо способствует общей интенсивности огня 1 для предотвращения столкновений летательного аппарата, чтобы удовлетворять требованиям интенсивности, установленным в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1401e и 1401f.

Цвет света, излучаемого СИД 12 соответствующих модулей 5 и 6 может быть авиационным белым или авиационным красным (определен в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1397).

Более конкретно, СИД 12 модулей 5 и 6 могут быть белыми/красными СИД высокой мощности (например СИД с эффективностью >50 lm/W и управляемые вплоть до тока в 1А), что удовлетворяет авиационным требованиям по цвету, установленными в FAR25-CS25/FAR23-CS23, пар. 1397.

В описанном выше огне 1 для предотвращения столкновений летательного аппарата модули 5 и 6 имеют идентичную конструкцию и одинаковые размеры, однако, очевидно, что модули 5 и 6 могут иметь различные конструкции и различные размеры, во всех случаях работая таким же образом, как описано здесь.

Третий модуль 7 в основном составлен из трех частей:

- плоской монтажной платы 20, имеющей круглую форму (радиусом R), перпендикулярной и симметричной относительно оси 9 и несущей множество СИД 22, расположенных на плате 20 по внутреннему кольцу радиусом r (R>r) - соответственно СИД 22 расположены радиально на расстоянии относительно ободков 23 монтажной платы 20;

- отражателя 24 в виде приблизительно усеченного конуса вокруг оси 9, имеющего первый меньший концевой участок 24а с радиусом r1 (r1<r), расположенный в контакте с платой 20 и второй больший концевой участок 24b (имеющий радиус, близкий к радиусу R), расположенный на расстоянии от платы 20; и

- плоской круглой маскирующей пластины 30, перпендикулярной и симметричной относительно оси 9, размещенной в контакте с большим концевым участком 24b отражателя 24.

Отражатель 24 таким образом помещен над кольцами ИК СИД 22 и изменяет направление света СИД по сути от 0° до 30° (согласно SAE ARP5825, пар. 3.3.2.1) над плоскостью 20 кольца ИК СИД (т.е. плоскости платы 20, соответствующей в эксплуатации плоскости Р, см. фиг.3), для удовлетворения требованиям SAE ARP5825, пар. 3.2.5.3 огней минимальная интенсивность силы излучения огня для предотвращения столкновений NVIS (системы ночного видения) в скрытом режиме равна 0,2 NRI.

Маскирующая пластина 30 ограничивает излучение СИД 22 до углов меньше 30° выше и ниже плоскости, определяемой горизонтальной платой 20, поскольку скрытый/инфракрасный огонь(огни) не должен быть видимым из нижней полусферы согласно MIL-STD-3009, пар. 4.5.1 и 5.8.1.1.

СИД 22 излучают ближнее инфракрасное излучение (длина волны больше 780 nm, но короче 930 nm), чтобы позволить пилотам полет с NVG (очками ночного видения).

Например, в примерной конструкции, показанной на фиг.2, количество ИК СИД 22 равно сорока двум и СИД 22 имеют эффективность около 30 mW, когда работают при 100 mA (максимальный управляющий ток составляет 400 mA) и имеют максимальную длину волны 850 nm.

Третий модуль 7 удовлетворяет требованиям, установленным в SAE ARP4392 пар. 3.2.5.3, относительно интенсивности силы излучения скрытых/ИК огней для предотвращения столкновений NVIS (минимальная интенсивность силы излучения огня для предотвращения столкновений NVIS в скрытом режиме равна 0,2 NRI), и SAE ARP4392 пар. 3.2.5.5 относительно скрытности огня для предотвращения столкновений (максимальная эффективная интенсивность источника должна быть ниже 1 кд, при любом угле распределения).

В определенных случаях, в зависимости от летательного аппарата, третий ИК модуль 7 работает только для огня 1 для предотвращения столкновений, установленного на верху летательного аппарата 2, поскольку ИК огонь(и) не должен быть видимым из нижней полусферы согласно MIL-STD-3009 пар. 4.5.1; модуль 7 сконструирован таким образом, что ИК излучение будет замаскировано от излучения света в нижней полусфере, удовлетворяя требованиям MIL-STD-3009 пар. 5.8.1. «Нижняя полусфера» должна быть определена как не видимая прямо NVIS (системой ночного видения), оборудованной наземным или воздушным наблюдателем, когда система находится прямо наверху, горизонтально и прямо и удалена на 100-500 футов.

В других случаях модуль 7 будет работать в скрытом режиме, согласно SAE ARP5825, который устанавливает, что ИК излучение должно быть на 30° выше и ниже горизонтальной плоскости; однако в этих случаях ИК излучение для углов больше 30° ниже горизонтальной плоскости летательного аппарата должно быть замаскировано, чтобы удовлетворять требованиям MIL-STD-3009.

Когда модуль 7 находится в скрытом/ИК режиме, он будет создавать проблеск согласно требованиям MIL-STD-3009 пар. 4.5.1, устанавливающим, что «ИК режим «Включен», должен иметь, по меньшей мере, шесть выбираемых пилотом образцов проблеска с изменяемыми длительностью и периодом проблеска. Один из этих шести образцов должен иметь равное время «Включен» и «Выключен». Все шесть образцов должны быть прямоугольными импульсами по природе. Пилот должен иметь возможность выбирать любой режим».

Схема контроля (не показана) может быть обеспечена для мониторинга эффективности СИД 12, 22 и в случае неудовлетворения требованиям по эффективности (например, обеспечивает недостаточную интенсивность света) схема с обратной связью увеличивает ток, подаваемый к СИД 12, 22 для увеличения световой эффективности.

В случае частичного/полного отказа СИДов пользователю посылают предупреждающий сигнал (с помощью выходного сигнала или конкретного образца проблеска или светового индикатора, и т.д.).

Как показано на фиг.5, СИД 12, 22 могут быть, как схематически показано, соединены, т.е. содержать ряд линий, в которых СИД соединены последовательно, при этом последовательность СИД, имеющих концевые клеммы, соединены с первой и второй линией 40, 41 питания.

Конечно, структура, показанная на фиг.6, является только примером того, как можно организовать видимые и ИК СИД на монтажной плате, но можно принять и другие электрические схемы.

В заключение, согласно MIL-STD-3009 пар. 4.5.1, огонь 1 для предотвращения столкновений должен иметь четыре режима работы:

«Выключен» - модули 5, 6 и 7 в состоянии «Выключено».

«Включен» - модули 5, 6 и 7 в состоянии «Включено».

ИК «Включено» (только) - только модуль 7 в состоянии «Включен», и

Скрытый режим ИК излучения - модуль 7 в состоянии «Включен» и в скрытом режиме.

1. Огонь (1) для предотвращения столкновений для летательного аппарата (2), в котором, по меньшей мере, один осветительный модуль (5, 6) содержит ряд светодиодов (12), расположенных по кольцу и находящихся в одной плоскости с плоскостью (10), первый отражатель (15), обращенный к светодиодам (12) и второй отражатель (17), окружающий светодиоды, при этом первый и второй отражатель выполнены с возможностью отражать свет, излучаемый светодиодами (12) в углах от 0° до 75° выше или ниже упомянутой плоскости (10), отличающийся тем, что упомянутый второй отражатель (17) представляет собой кольцо с внутренним ободком (17а), по существу, находящимся в одной плоскости с упомянутой плоскостью (10) и внешним ободком (17b), не находящемся в одной плоскости с упомянутой плоскостью (10).

2. Огонь для предотвращения столкновений по п.1, содержащий, по меньшей мере, первый осветительный модуль (5) и второй осветительный модуль (6), расположенные вплотную друг к другу.

3. Огонь для предотвращения столкновений по п.2, в котором светодиоды (12) первого осветительного модуля (5) и второго осветительного модуля (6) лежат в параллельных плоскостях.

4. Огонь для предотвращения столкновений по п.1, в котором первый отражатель (15) имеет, по существу, параболическое сечение и цилиндрическую симметрию относительно одной оси (9) с более большой концевой частью (15b) и меньшей концевой частью (15а), при этом упомянутая ось перпендикулярна указанной плоскости (10).

5. Огонь для предотвращения столкновений по п.4, в котором упомянутая меньшая концевая часть (15а) находится близко к упомянутой плоскости (10) относительно упомянутой большей концевой части (15b).

6. Огонь для предотвращения столкновений по п.1, в котором обеспечен, по меньшей мере, дополнительный модуль (7), обеспечивающий инфракрасное излучение, при этом дополнительный модуль (7) содержит ряд инфракрасных светодиодов (22), расположенных по кольцу и находящихся в одной плоскости с плоскостью (20), и отражатель (24), обращенный к инфракрасным светодиодам.

7. Огонь для предотвращения столкновений по п.6, в котором упомянутый отражатель (24) имеет полуконическую форму относительно оси (9) с более большой концевой частью (24b) и меньшей концевой частью (24а), при этом упомянутая ось является перпендикулярной к упомянутой плоскости (20).

8. Огонь для предотвращения столкновений по п.7, в котором упомянутая меньшая концевая часть (24а) находится близко к упомянутой плоскости (20), относительно упомянутой большей концевой части (24b).

9. Огонь для предотвращения столкновений по п.7 или 8, в котором маскирующая пластина (30) прилегает к одной концевой части упомянутого отражателя (24).

10. Огонь для предотвращения столкновений по п.6, в котором отражатель (24) имеет форму с возможностью отражать свет, излучаемый упомянутыми инфракрасными светодиодами в углах между 0° и 30° выше упомянутой плоскости (20).

11. Огонь для предотвращения столкновений по п.1, в котором обеспечена управляющая схема для мониторинга эффективности светодиодов, и в случае не соответствия требованиям по эффективности, указанная схема управления регулирует ток, подаваемый к светодиодам, чтобы увеличить световую эффективность.

12. Огонь для предотвращения столкновений по п.1, в котором упомянутые светодиоды (12, 22) расположены рядами линий, в которых светодиоды соединены последовательно, при этом последовательность светодиодов, имеющих концевые клеммы, соединена с первой и второй линией питания.

13. Огонь для предотвращения столкновений по п.2, в котором упомянутый первый осветительный модуль (5) и упомянутый второй осветительный модуль (6) имеют соответствующие светодиоды (12), излучающие свет различных цветов.

14. Огонь для предотвращения столкновений по п.2, в котором упомянутый первый осветительный модуль (5) и упомянутый второй осветительный модуль (6) имеют соответствующие светодиоды (12), излучающие красный и белый свет.