冷廣武

（新疆機(jī)場(chǎng)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，烏魯木齊830016）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)大力發(fā)展，“十四五”期間要求加快建設(shè)民航重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，到2025 年全國(guó)運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)新增30 個(gè)以上。由此將要面臨的是民用機(jī)場(chǎng)服務(wù)水平、飛行安全保障能力和機(jī)場(chǎng)飽和運(yùn)量等要求的提升，尤其是機(jī)場(chǎng)安全管理面臨著較大的生產(chǎn)壓力。其中，目視助航燈光系統(tǒng)與飛行安全密切相關(guān)[1]，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，70%的飛行事故發(fā)生在進(jìn)近著陸階段[2]，因此，目視助航燈光系統(tǒng)是航空器著陸、地面滑行的重要參考。

目前，規(guī)范對(duì)機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)的要求也較為嚴(yán)格：二類和三類運(yùn)行條件下，任何時(shí)間必須保證跑道中線燈的完好率為95%、跑道邊燈的完好率為95%，滑行道中線燈的完好率要達(dá)到90%，進(jìn)近燈的完好率達(dá)到95%，跑道入口燈和末端燈都只能有1 盞燈具不亮。在民航業(yè)迅速發(fā)展與助航燈光要求嚴(yán)格的條件下，原來(lái)的助航燈光被動(dòng)工作方式已逐漸不能適應(yīng)發(fā)展要求，相應(yīng)的傳統(tǒng)鹵素式燈具、立桿式燈具在應(yīng)用過(guò)程中局限性明顯[3]。

面對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率不斷提升的前提下，本文著重對(duì)助航燈光系統(tǒng)中的LED 嵌入式燈具進(jìn)行分析，詳細(xì)論述LED 燈具相對(duì)鹵素式燈具的優(yōu)勢(shì)，并從巡檢時(shí)長(zhǎng)、維修時(shí)長(zhǎng)、除冰雪效率等方面提出嵌入式燈具相對(duì)于立桿式燈具的特點(diǎn)。最后，通過(guò)烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)實(shí)際案例，驗(yàn)證LED 嵌入式燈具的應(yīng)用效果。研究結(jié)果可為提高助航燈光系統(tǒng)的可靠性及保障飛行區(qū)運(yùn)行安全提供技術(shù)參考。

2 LED 燈具的優(yōu)勢(shì)

燈具的光學(xué)結(jié)構(gòu)通常是由光源、內(nèi)部光學(xué)部件和投光窗口棱鏡組成?？紤]到較低的凸出道面高度，通常采用折射率高的玻璃材質(zhì)制作窗口棱鏡，光損耗一般比較大。傳統(tǒng)的鹵素?zé)艟呤抢面u絲發(fā)光，而LED 燈具是由二極管直接發(fā)光，且二極管本身可發(fā)出白、黃、紅、綠、藍(lán)等顏色燈光，避免了加裝濾色片所產(chǎn)生的折射和反射等光損，較嵌入式鹵素光源的折射發(fā)光更加直接，由發(fā)光口直接投射出來(lái)（見(jiàn)圖1）。

圖1 鹵素滑邊燈和LED 滑邊燈

LED 燈的原理就是透過(guò)內(nèi)部LED 芯片發(fā)光，燈光屬于冷色系，穿透力較弱，夠亮，節(jié)能，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，啟動(dòng)迅速?zèng)]有延遲。LED 燈具對(duì)比傳統(tǒng)鹵素?zé)艟?，在運(yùn)行穩(wěn)定性、光源壽命、顏色、發(fā)光的均勻性、節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)明顯，其故障率低，成為減少維護(hù)人員工作量、提高助航燈光系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)移工作重心的較佳選擇。

3 嵌入式燈具的優(yōu)勢(shì)

嵌入式燈具屬于半固定式燈具，燈具由底座和上蓋2 部分組成（見(jiàn)圖2）?；惭b在道面內(nèi)部，主要起固定、二次接線穿線等作用，發(fā)光部分由燈具上蓋完成。相比立式燈具，嵌入式LED 光源燈具的色品圖及色溫更好，既提高了燈具的光效和光學(xué)穩(wěn)定性，也降低了能耗和溫升。由于光源的特性，嵌入式燈具具有更好的機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能，更穩(wěn)定可靠的光學(xué)構(gòu)造，現(xiàn)在的投光窗口尺寸已經(jīng)很小，可以有效減少或完全避免窗口前的凹槽，減少或避免因積水、積雪、積冰、風(fēng)沙等導(dǎo)致的光學(xué)性能降低和改變的現(xiàn)象。

圖2 嵌入式燈具的上蓋與燈具底座

除此之外，嵌入式燈具在巡檢時(shí)長(zhǎng)、維修時(shí)長(zhǎng)以及除冰雪效率方面也有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.1 巡檢時(shí)長(zhǎng)對(duì)比

對(duì)于立柱式燈具，開(kāi)展一次燈光巡檢工作需要準(zhǔn)備維修材料、對(duì)車輛檢查、空地聯(lián)系、等待批準(zhǔn)、巡檢作業(yè)等流程，不僅攜帶的維修構(gòu)件數(shù)量眾多，且花費(fèi)時(shí)間至少在25～45 min以上。

而嵌入式跑道邊燈因?yàn)樵诘兰缤鈧?cè)布置，因空間體積小、構(gòu)件耐用、強(qiáng)度高并且力學(xué)性能優(yōu)良，不會(huì)發(fā)生航空器尾流或道面脫落石子等導(dǎo)致的構(gòu)件破損但燈具正常發(fā)光情況。維修工作只攜帶整套燈具和維修工具，對(duì)比立式燈具可降低車輛行駛中FOD 的產(chǎn)生，將精力均勻地分布在其他跑道燈具上，巡檢時(shí)長(zhǎng)也會(huì)因前期準(zhǔn)備時(shí)間、行駛時(shí)間減少至10～30 min。

3.2 維修時(shí)長(zhǎng)對(duì)比

對(duì)于立柱式跑道邊燈排故時(shí)間最短的燈罩更換工作，需要打開(kāi)燈罩卡口，取下破損燈罩、內(nèi)部清潔、安裝密封圈、安裝新燈罩、找準(zhǔn)朝向、固定卡口這6 步，平均時(shí)長(zhǎng)40 s 左右。冬季一場(chǎng)積雪厚度為2～3 cm 的降雪，需要更換的燈罩就能多達(dá)10 個(gè)。對(duì)于燈泡和整套燈具的更換，則需要5 min 左右。

嵌入式燈具的現(xiàn)場(chǎng)維修一般較為簡(jiǎn)單，不存在冬季除冰雪導(dǎo)致的燈罩破損問(wèn)題。通常是采用現(xiàn)場(chǎng)更換燈具上蓋部分，一人獨(dú)立使用電動(dòng)扳手，更換時(shí)間為2 min 左右，較立式整套燈具的更換時(shí)間能節(jié)省至少60%以上。

3.3 除冰雪效率對(duì)比

相比于嵌入式燈具，立柱式燈具直接影響除冰雪工作效率：（1）立式滑行道邊燈的藍(lán)色燈罩體積較大，導(dǎo)致除冰雪作業(yè)過(guò)程中燈罩極易被吹起的雪塊、冰塊擊碎；（2）在滑行道轉(zhuǎn)彎段立柱式燈具，極大地限制了作業(yè)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，導(dǎo)致冬季積雪不能徹底有效清除在道肩線以外的土面區(qū)，致使除雪作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)；（3）立柱式燈具邊燈易折件、法蘭底盤(pán)、法蘭底盤(pán)固定螺栓、燈具二次線等部位損壞的情況發(fā)生。

4 LED 嵌入式燈具的應(yīng)用案例分析

4.1 烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)自2011 年開(kāi)始，對(duì)20 世紀(jì)八九十年代所采用的鹵素光源燈具進(jìn)行逐步替換，首先對(duì)立式滑行道邊燈進(jìn)行分區(qū)域分批次地替換，將立式鹵素滑行道邊燈更換為立式LED 光源滑行道邊燈。由于烏魯木齊冬季漫長(zhǎng)，具有降雪頻繁、降雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降雪量大的氣候特點(diǎn)，除冰雪效率直接影響機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行效率。鑒于嵌入式燈具對(duì)除冰雪效率的提升及長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，2018 年8 月，烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)在跑道蓋被燈光改造工程中啟用了嵌入式LED 跑道邊燈、嵌入式LED 跑道入口末端燈、嵌入式LED 翼排燈，共更換燈具214 套（跑邊118 套、入口末端76 套，翼排燈20 套）。

4.2 燈具故障數(shù)量的下降

對(duì)2013—2019 年烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)的燈具故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖3 所示。跑道邊燈燈具因2018 年改造后，故障數(shù)量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。立式跑道邊燈的主要故障依次為燈泡失效、冬季除雪作業(yè)中的燈罩損壞、整套燈具的故障。而2018 年8月更換完成嵌入式LED 跑道邊燈后，故障類型僅剩燈具上蓋更換這一項(xiàng)，有效改善了從業(yè)人員的工作時(shí)長(zhǎng)和工作效率。

4.3 燈具維修成本的下降

2014—2019 年跑邊燈具的直接維修成本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如圖4 所示。可以明顯地看出，2019 年跑道邊燈的維修直接成本最低，并且故障的3 套燈具尚在保修期內(nèi)，燈具維修不產(chǎn)生費(fèi)用。可見(jiàn)，采用LED 燈具在維修成本上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

表4 2014—2019 年跑道邊燈維修情況統(tǒng)計(jì)

4.4 除冰雪效率的提升

采用LED 嵌入式燈具前（2017 年）后（2018 年）效果對(duì)比分析如圖5 所示。使用LED 嵌入式燈具后，單次除雪時(shí)間由80 min 減低至40 min，減低幅度達(dá)到50%，且未發(fā)生因除冰雪作業(yè)造成邊燈損壞的非正常事件。這有利于在除雪過(guò)程中編隊(duì)車輛能將積雪一次性清除至土面區(qū)，避免二次清掃，同時(shí)減少吹雪車、拋雪車使用。

圖5 采用LED 嵌入式燈具前（2017 年）后（2018 年）效果對(duì)比分析

另外，2017 年共計(jì)開(kāi)展跑道除冰雪作業(yè)32 次，用時(shí)2 552min，可能影響1 117 航班；2018 年共計(jì)開(kāi)展跑道除冰雪作業(yè)68次，用時(shí)3 198 min，可能影響1 120 航班。根據(jù)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，在除冰雪作業(yè)時(shí)間增加的同時(shí)受影響的航班數(shù)量并無(wú)增長(zhǎng)，這主要?dú)w功于除冰雪作業(yè)時(shí)間縮短，在一定程度上，縮短對(duì)跑道的占用時(shí)間，極大地緩解了因車輛巡視而侵占機(jī)場(chǎng)的飽和運(yùn)量，也降低了因此所產(chǎn)生的相關(guān)管理費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)場(chǎng)LED 燈具在運(yùn)行穩(wěn)定性、光源壽命、顏色、發(fā)光的均勻性、節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)明顯。在具體使用過(guò)程中，按照指令準(zhǔn)確地開(kāi)啟、調(diào)整光級(jí)等方面需要與管制、飛行員進(jìn)行充分對(duì)接。嵌入式燈具巡檢時(shí)間、整套更換時(shí)間可節(jié)省時(shí)間成本達(dá)60%以上，并具有更好的機(jī)械結(jié)構(gòu)和使用性能。通過(guò)烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)LED 嵌入式燈具的實(shí)施應(yīng)用，從節(jié)能減排、巡檢時(shí)間、維修時(shí)間、維修成本、除冰雪效率都得到大幅提高。因此，LED 嵌入式燈具具備一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。