國產民用飛機系統動態原理圖軟件設計與實現

麻新超 吳朝

摘 要：飛機系統動態原理圖是用規定的圖形符號表示飛機系統工作原理及各組成部分之間相互關系的一種圖形化動態顯示軟件，是飛行模擬器、綜合程序訓練器、虛擬維護訓練器以及其他低等級模擬培訓設備的重要組成部分。機務維修人員通過使用系統動態原理圖，可更加詳細地了解各飛機系統的工作原理，以便在飛機維護過程中對系統進行故障分析、維護、修理等工作。針對某型民用飛機機務維修訓練的實際需求，給出了系統原理圖軟件的設計開發流程以及跨平臺發布方法。

關鍵詞：系統原理圖;民用飛機;機務培訓;跨平臺發布;GL Studio

隨著國產民用飛機的批產和交付運營，針對國產民機運營的各類培訓（如機務維護類培訓課程）密集開展，本文旨在探索機務理論教學中為受訓人員直觀且交互地呈現飛機系統原理的方式方法，以及原理圖軟件跨平臺發布技術。本文所述軟件在某型國產民機機務教學過程中進行了產品試用和測試，提高教學效率效果明顯，得到了教員與學員的一致好評。

一.飛機系統動態原理圖

飛機系統動態原理圖包含一套定義好的符號來展示系統部件，例如閥、繼電器、泵和儲壓器。系統部件的工作狀態（如on/off， open/closed）通過圖形表示。原理圖是動態的，系統和零部件工作狀態的改變，會自動通過顏色的變化或者部件的某個動作來表現。動態原理圖提供飛機系統工作狀態的圖形化顯示（如圖1所示）。

根據某型國產民機機務培訓需求，基于GL Studio平臺（GL Studio軟件是美國DiSTI公司開發的，使用OpenGL圖形庫建立實時、交互式三維圖形的虛擬儀表仿真軟件【2】）完成系統原理圖軟件的版面設計、素材整理與管理、內容開發，并發布為.exe、.dll、.cab等格式，可在Windows系統、IOS系統、安卓系統以及office辦公軟件中運行，并實現了與其他培訓設備的交互連接。

二.原理圖軟件設計開發流程

飛機系統動態原理圖機務培訓軟件，是機務培訓教學過程中高效的輔助工具。在教學過程中，課堂PPT教學、虛擬維護訓練器教學、模擬機課程教學等不同階段的機務培訓過程都使用飛機系統動態原理圖輔助，以便于教員授課和學員理解。

飛機系統動態原理圖軟件開發具體流程為：

a）依據各類培訓設備特點及用戶的使用需求，提出系統原理圖開發需求及整體架構;

b）設計原理圖版面、整理相關素材;

c）設計各類獨立控件、完成控件之間的組合并添加屬性;

d）生成代碼、調試運行并多平臺發布。

飛機系統動態原理圖軟件開發所需軟件環境為：

a）操作系統版本：Windows XP、Windows 7;iOS 8.0或更高版本

b）其他軟件環境： 微軟Internet Explorer（IE）6.0或更高版本;GLsPlayer4.1.1.0或更高版本;Office2010或Office2013;Visual Studio 2008或更高版本;GL Studio4.4或更高版本。

三.原理圖軟件設計的關鍵技術

本軟件基于“通用平臺應用（Universal App）”理念，在課堂幻燈片、學員E-learning平臺、虛擬維護訓練器、綜合程序訓練器等教學平臺上采用統一的通用軟件，在展現形式上做了統一，使得整個機務教學過程在飛機系統原理圖層面變得連貫、統一。

民機系統動態原理圖機務培訓軟件的關鍵技術包括：

（1）民機機務培訓動態原理圖技術統一需求規范制定。制訂統一的動態原理圖技術規范，在軟件內容、UI展現形式、飛機系統邏輯深度上制定統一的通用技術規范;

（2）動態原理圖模塊化組裝技術研究。以模型驅動架構（Model Driven Architecture，MDA）為指導，設計機務培訓動態原理圖的平臺無關模型（PIM），研究制作與運行平臺無關動態原理圖軟件模塊。根據已有的動態原理圖軟件規范，針對民機各個系統，制作能夠精確、清晰展示飛機系統原理的模塊資源，這些與平臺無關的動態原理圖模塊組成一個統一通用的動態原理圖模塊庫。在后續動態原理圖開發過程中，使用庫中的資源，以“搭積木”的方式對特定的飛機系統進行原理圖制作，保證了軟件在形式與內容上的連貫性與統一性;

（3）基于動態原理圖平臺無關模型，利用GL Studio平臺研制動態原理圖軟件。GL Studio是一種專業的儀表仿真平臺，作為一個獨立平臺的快速原型工具，用來創建實時的、三維的、照片級的互動圖形界面。它能與HLA/DIS仿真應用相連，生成的C++和OpenGL源代碼可以單獨運行，也可以嵌入到其它應用程序中，避免了大量繁瑣的底層OpenGL開發;

（4）跨平臺多終端應用和發布技術。目前主流的跨終端平臺開發技術按照其實現方式大致分為跨平臺運行引擎和跨平臺應用編譯兩種方式。本文采用的是跨平臺應用編譯方式，利用動態原理圖模塊庫制作的軟件源碼具有平臺無關屬性，針對不同的使用平臺，例如OFFICE、IPAD、IE瀏覽器等等，制作支持多平臺發布的編譯鏈接器。

四.原理圖跨平臺發布

采用跨平臺應用編譯方式，在微軟Windows（桌面應用軟件、office、Web 網頁等）系統、谷歌安卓系統、蘋果iOS 系統等平臺的發布流程為：

1.動態原理圖在 Windows Office 軟件中的發布流程：

1） 在 Windows 系統下，安裝Office 以及GLS player;

2） 將動態原理圖編譯并發布為 cab 文件;

3） 新建 Word 文檔（Office 2013及以上版本）;

4） Word 選項->自定義->開發工具選項卡->添加舊式工具和設計模式->確定;

5） 點擊舊式工具圖標，選擇其他控件，選取 GLS Player;

6） 右鍵->”GLS Player”對象->Properties，Component 輸入cab 文件名->應用，確定;

7） 點擊設計模式圖標，出現動態原理圖，啟動運行模式;

8） 點擊設計模式圖標停止運行模式;

9） 右鍵->屬性。調整高度、寬度。保存;

10） 把動態原理圖嵌入 Office PowerPoint 中步驟同上。

2.動態原理圖發布為 Windows 系統桌面應用軟件的流程：

1） 將動態原理圖編譯并發布為.exe 文件;

2） 將上述.exe 文件與.dll 文件放在同一文件夾下，置于PC 機存儲盤中任意位置。

3.動態原理圖發布在 Windows 操作系統瀏覽器Web 網頁的流程：

1） 在 Windows 系統下，安裝GLS player;

2） 將動態原理圖編譯并發布為 cab 文件;

3） 在網頁中插入 cab 文件并發布。

4.動態原理圖在谷歌安卓系統中的發布流程（基于 GL studio 軟件）：

1） 打開 Eclipse Android Development Tools （ADT）;

2） 選擇 GL Studio for Android project wizard. 在菜單欄下選擇File -> New->Other…，然后點擊下一步;

3） 添加設計工程代碼到安卓的工程中;

4） 生成 GL Studio ES 代碼;

5） 編譯、測試并發布。

5.動態原理圖在蘋果 IOS 系統中的發布流程（基于GL studio 軟件）：

1） 申請蘋果 IOS 開發者賬號;

2） 安裝 GL Studio ES Run-time Libraries for IOS;

3） 安裝 GL Studio ES Code Generation Plugin Installation;

4） 創建新 Xcode 工程;

5） 添加工程升級代碼到 IOS 工程中;

6） 生成 GL Studio ES Code;

7） 編譯、測試并發布。

五.總結

本文所述民機系統動態原理圖機務培訓軟件開發技術將繼續服務于相關型號飛機理論培訓課程，包括飛行、機務、乘務在內的原理圖開發工作。該技術所生成的技術規范可以進一步擴展成民航機務培訓領域的技術規范，該技術所制作的系統動態原理圖，可以進一步市場化、標準化，形成市場產品。

參考文獻：

[1] 于輝，趙經成，付站平， 等. GL Studio虛擬儀表技術應用于系統開發[M]. 北京： 國防工業出版社，2010.

[2] 陸志斌，郭廣利，魏靖彪，趙玉輝. GL Studio在飛行模擬器虛擬儀表仿真中的應用[J]. 電腦編程技巧與維護，2012（12）.

作者簡介：

麻新超，（1987-），男，山東德州人，碩士研究生，工程師，研究方向為民用飛機模擬培訓設備開發。