航空航天系統仿真應用培訓成效優化模式分析

白小亮

摘? ?要：隨著航空航天業務需求的不斷攀升，特別民用航空航天事業對飛行員等關鍵技術人才的需求一度出現供不應求的局面。而傳統人才培養周期長、技術成長慢、知識更新率低的特點已遠遠跟不上時代要求，仿真技術的發展與應用為航空航天關鍵人才的快速成長和培養成效提供了新思路與可能。本文就航空航天系統仿真應用培訓當前存在的問題作為研究課題，探索相應的優化模式，以提升航空航天系統仿真應用人才培訓成效。

關鍵詞：航空航天? 系統仿真應用? 培訓成效? 優化模式

航空航天系統仿真應用是運用物理模型或數學模型代替實際系統進行實驗和研究的一種新型訓練手段。系統仿真從內容上可分為運動系統、計算機系統和飛行模擬器操縱系統等幾個構成部分。當今航空航天設備均屬高精密度、高造價設備，使得系統應用訓練的試錯成本高昂，安全事故容忍度極低，因此航空航天系統關鍵技術人才的培養和核心技術的培訓已成為制約航天、航空應用快速發展的現實難題。系統仿真是一門綜合新技術，強調應用能力培養的學科。隨著VR等虛擬現實技術的發展，模擬仿真度更高、精準度更強，功能實現途徑更為便捷和針對性，因此不僅是航空航天系統現代教學的重要輔助教學手段，更應該成為一門獨立學科。因此，本文主要從航空航天人才培養發展的角度對原有的培訓手段與模式進行重構與建設，以提升我國航空航天系統仿真應用的培訓成效。

1? 當前我國航空航天系統仿真應用培訓存在的問題

1.1 仿真應用培訓邊緣化、航空航天理論教學知識結構與培訓實踐不同步發展制約培訓效果

航空航天事業是當今最富國際競爭力和產業競爭前景的尖端行業，因此我國近年來一直致力于發展多個應用領域的航空航天事業，并通過技術和人才優勢在火箭運載等尖端領域獲得巨大市場空間。航空航天飛行器的精密、運行程序的復雜與操作系統的高科技化使得航天器的操作、飛行、維護等各項工作技術要求精度高、經驗豐富且具有高變通性和知識遷移能力。而根據筆者多年的調研結果發現，在航天航空教學和實際人才培養過程中，由于資金、設備的局限，基礎人才幾乎沒有直接觸碰航天航空系統的可能，主要通過大量的仿真技術和手段來強化鞏固相關理論學習并在實踐中進行檢驗與反思。當前我國航空航天系統仿真應用培訓主要運用物理模型或數學模型來代替實際系統進行實驗和研究，因而系統仿真實踐教學是面向實際應用能力而進行的具有很強應用特征的學科，是與理論教學、知識教學高度相結合的一門學科，但當前我國航空航天系統教學系統仿真教學由于師資、實驗室建設等基建沒能及時跟上，不少專業的航空航天教學仿真應用培訓邊緣化、航空航天理論教學課程體系結構與培訓實踐不能實現同步，往往在特定時間段采取集中培訓的方式，這樣的仿真培訓力度、強度和節點都很難讓學生及時與課堂知識實現對接，并通過大量的實踐活動建立理論與實踐之間的聯系，并形成自我認知，最終制約培訓效果。

1.2 仿真訓練缺乏過程系統，不具有預測性、實驗性、動態成長性

由于我國過去優先發展工業和制造業的辦學指導思想，航空航天院校獲得的相應的教育支持力度一直跟不上該行業資金、技術和人才密集型的發展特點，造成我國航空航天事業多個領域發展不平衡、發展進度不一致等現實，特別是飛機制造業中的發動機制造等關鍵領域仍然落后于世界先進水平，不少教學與研究處于計劃中或設計，只有不斷嘗試與實驗，才能最終獲得技術突破。這就需要有過程系統訓練機制，讓關鍵人才在過程系統中進行預測、實驗，獲得動態成長。而航空航天的過程系統在現實世界中尚不存在，我國同樣也面臨這個難題。仿真應用過程系統的實現可為關鍵技術的研究和應用提供試驗研究的可能，而且高質量的過程仿真模型具有預測性，能夠通過現代高速大容量仿真計算機在極短時間內預測實際過程，具有“超時空”、超極限、破壞性試驗、事故分析從而大大節省原材料、能源消耗和人力資源。

2? 我國航空航天系統仿真應用培訓成效優化模式探索

2.1 重構學科建設，提升仿真應用培訓系統研究和實踐比重，加強教學與培訓實踐同步結合

探索我國航空航天系統仿真應用培訓成效優化模式首先要解決的就是需要從學科設置入手，重構學科建設，提升仿真應用培訓實踐的比重，實現理論教學與培訓實踐同步結合以解決當前我國仿真應用培訓邊緣化、航空航天理論教學知識結構與培訓實踐不同步發展的現實制約。當前我國航空航天系統仿真設備約67.8%依賴進口，長期發展將不利于我國通用航空系統仿真設備制造業的健康發展，因此我們應重構系統仿真學科，加強系統仿真設備的研制，從源頭上為仿真應用培訓提供現實基礎。

航空航天系統仿真主要由運動仿真系統、計算機仿真系統和飛行模擬器操縱仿真系統等部分構成。其中，運動仿真系統是用來幫助飛行員等技術關鍵人才熟悉航空航天設備實際運行速度和運行姿態變化的手段與途徑，能讓技術人員明確航空航天器真實運動軌跡，飛行運動系統的工作狀況和結構運行系統。計算機仿真系統是整個仿真應用模擬器的關鍵和核心技術，只有掌握計算機仿真系統才能在處理終端實現高效運行與故障判斷。因此，我們必須要重構學科結構，切實提升規范應用培訓實踐部分的比重，實現理論教學與培訓實踐同步結合。

2.2 建設仿真培訓過程系統，提升航空航天系統仿真培訓的預測性、實驗性和動態成長性

航空航天過程系統一直是航空航天事業發展過程中的一項空白，也是航空航天技術發展制高點的搶奪熱點。2016年國務院辦公廳出臺《關于促進通用航空業發展的指導意見》深刻認識到航空航天事業的巨大社會價值，特別指出強化人才培養的要求，支持大專院校和職業學校開設通用航空類專業，鼓勵社會資本投資通用航空培訓機構，多層多渠道提升高層次人才的聯合培養能力。我們應充分發揮政策的支撐效應，集多方力量加強探索并建設仿真培訓過程系統，以切實提升航空航天系統仿真培訓的預測性、實驗性和動態成長性。為我國航空航天關鍵技術和人才的培訓提供堅實的成長基礎和磨練現實可能，也為我國航空航天事業的發展注入不竭發展動力。

3? 結語

航空航天系統仿真可以通過模擬手段獲得航空航天相關設備的飛行狀態、運行環境和條件，能夠不受氣象條件、場地和時空限制來實現關鍵技術的訓練與操控，以評價航空航天器的運行性能、操縱系統、飛行控制和推進裝置的性能，獲得最佳系統參數。能夠促進關鍵人才和技術的快速進步。我們今后應加強系統仿真學科的自主研發，為系統仿真訓練提供充足的現實支持，以提升人才培養成效。

本文充分探究了系統仿真在人才培訓中的劃時代價值，就當前我國航空航天系統仿真培訓遇到的最主要問題和制約因素入手，從學科重構和技術發展兩個核心層面提出了培訓成效模式提升的發展策略。

參考文獻

[1] 樊軍.訓練型飛行模擬器系統設計及仿真研究[D].西北工業大學，2007.

[2] 張江波，王健康.航空發動機控制系統設計課程教學用仿真試驗平臺建設的思考與建議[J].科技文匯，2012（1）：50-51.

[3] 沈子弘.福建省航空飛行器駕駛仿真設備學科發展研究報告[J].海峽科學，2018（10）：62-68.