探析三維虛擬技術(shù)在民用飛機(jī)維修培訓(xùn)中的應(yīng)用

蔣偉慧

摘要：在航空航天技術(shù)水平不斷提高的今天，民用飛機(jī)數(shù)量不斷增加，中國(guó)的空中交通事業(yè)也得到進(jìn)一步發(fā)展，但其中的問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)。因此，本文主要針對(duì)民用飛機(jī)維修培訓(xùn)這一內(nèi)容進(jìn)行研究，明確傳統(tǒng)維修培訓(xùn)過(guò)程中存在的難點(diǎn)，從實(shí)際案例入手，分析三維虛擬技術(shù)在這一工作中的作用。

關(guān)鍵詞：三維虛擬技術(shù);民用飛機(jī);維修培訓(xùn);飛行安全

引言

三維虛擬技術(shù)作為一種新科技，近幾年來(lái)在更行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，其主要的作用在打造出沉浸性體驗(yàn)，提高虛擬操作的真實(shí)性、生動(dòng)性和形象性，屬于仿真技術(shù)的一種。將其應(yīng)用在民用飛機(jī)維修培訓(xùn)中心，可以降低培訓(xùn)成本，提高培訓(xùn)效果，減少因?yàn)殄e(cuò)誤操作和維修事物導(dǎo)致的飛行事故。

一、當(dāng)前民用飛機(jī)維修培訓(xùn)中心存在的問(wèn)題

飛機(jī)維修技術(shù)含量較高，不僅考驗(yàn)一個(gè)技術(shù)人員的專業(yè)能力、綜合素質(zhì)，同時(shí)也對(duì)其工作經(jīng)驗(yàn)有著一定的要求。國(guó)家正處于民用航空運(yùn)輸業(yè)飛速發(fā)展階段，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年用于飛機(jī)維修方面的費(fèi)用占民用航空公司總成本的20%，甚至更多。導(dǎo)致成本主要的原因就是維修人員的缺失。未來(lái)飛機(jī)的復(fù)雜性、先進(jìn)性還會(huì)得到進(jìn)一步提高，維修工作日益復(fù)雜，想要實(shí)現(xiàn)即時(shí)有效的維修非常重要。但從目前培訓(xùn)情況來(lái)看，其中還存在很多問(wèn)題。

第一，培訓(xùn)內(nèi)容枯燥乏味、培訓(xùn)課程效果較差。傳統(tǒng)維修培訓(xùn)主要集中在理論和飛機(jī)維修手冊(cè)中的內(nèi)容。學(xué)員理解起來(lái)較為困難，理論理解起來(lái)較為復(fù)雜，教學(xué)效果較差，在后續(xù)工作中無(wú)法真正將理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。第二，缺少實(shí)踐性，受到場(chǎng)地和時(shí)間等方面因素的限制，學(xué)員維修培訓(xùn)過(guò)程中，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累不足，動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)有限，僅能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆裝和故障預(yù)設(shè)，故障檢測(cè)操作極少。第三，飛機(jī)復(fù)雜區(qū)域以及隱蔽性區(qū)域的維修培訓(xùn)難度較大，傳統(tǒng)維修培訓(xùn)過(guò)程中，很難為學(xué)員提供直接觀察學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，如果發(fā)生同類型故障，學(xué)員很難在短時(shí)間展開(kāi)正確的處理。第四，想要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的培訓(xùn)工作，成本較大，傳統(tǒng)維修培訓(xùn)過(guò)程中即便存在很多問(wèn)題，也需要付出極大的成本。一旦操作失誤，極容易對(duì)飛機(jī)、模型、人員造成嚴(yán)重傷害。

二、三維虛擬技術(shù)應(yīng)用在民用飛機(jī)維修培訓(xùn)中的措施

三維虛擬技術(shù)應(yīng)用在民用飛機(jī)維修培訓(xùn)過(guò)程中，可以有效解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，給學(xué)員帶來(lái)強(qiáng)烈感官刺激，通過(guò)賦予學(xué)員強(qiáng)烈的情感體驗(yàn)，達(dá)到鍛煉學(xué)員綜合能力的目的。相較于其他維修培訓(xùn)方法而言，三維虛擬技術(shù)功能更加完善、成本也會(huì)得到大幅度降低，可以滿足不同學(xué)員的學(xué)習(xí)需求，讓培訓(xùn)質(zhì)量得到根本上的提高。

（一）桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是借助虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)仿真，通過(guò)計(jì)算機(jī)打造出虛擬式世界，用戶通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)交互，完成操作。這種桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在理論和實(shí)踐教學(xué)中都具有著良好的作用，教師可以在這一系統(tǒng)上控制所有的學(xué)員系統(tǒng)，展開(kāi)近距離教學(xué)，學(xué)員也能夠利用這系統(tǒng)展開(kāi)維修故障練習(xí)。比如，某民營(yíng)機(jī)場(chǎng)定期利用桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)部維修人員進(jìn)行培訓(xùn)、考核，教師通過(guò)教員電腦控制學(xué)員電腦，打造虛擬的故障模式，利用教員電腦可以觀察學(xué)員每一個(gè)環(huán)節(jié)的操作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤操作，進(jìn)行指點(diǎn)。這種桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)的虛擬世界，學(xué)員可以利用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)對(duì)虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行操作，即便是復(fù)雜區(qū)域和隱蔽性區(qū)域，也能夠很好的展現(xiàn)給學(xué)員。系統(tǒng)的成本較低，是目前較廣的一種三維虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)模式。但是此系統(tǒng)也存在一定的問(wèn)題，桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并不是完全沉浸性系統(tǒng)，周圍環(huán)境會(huì)對(duì)學(xué)員產(chǎn)生一定的干擾，緊張感相對(duì)較弱，學(xué)員對(duì)誤操作的認(rèn)識(shí)程度也相對(duì)較低，因此還需要得到進(jìn)一步發(fā)展[1]。

（二）沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

相比較桌面式虛擬系統(tǒng)而言，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以創(chuàng)造出完全沉浸的體驗(yàn)，學(xué)員的一切的感觀都會(huì)被封閉起來(lái)，通過(guò)VR眼鏡、交互手柄的設(shè)備接觸虛擬環(huán)境中的物體。此時(shí)，學(xué)員的精神力、緊張感都會(huì)得到大幅度提高，在故障處理時(shí)更加認(rèn)真，維修知識(shí)和關(guān)鍵要點(diǎn)也能夠形成深刻記憶。但是相比較桌面式虛擬系統(tǒng)而言，沉浸式系統(tǒng)成本較高、設(shè)計(jì)系統(tǒng)復(fù)雜，想要在民營(yíng)機(jī)場(chǎng)中應(yīng)用存在一定的困難。常見(jiàn)的沉浸式虛擬系統(tǒng)包括CAVE、HOLOSPACE等，最大的特點(diǎn)就是給學(xué)員帶來(lái)身臨其境、真實(shí)的感覺(jué)，讓學(xué)員認(rèn)識(shí)到維修誤操作可能帶來(lái)的后果。

（三）三維虛擬技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

以上海某民營(yíng)機(jī)場(chǎng)為例，將桌面式和沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)融合在一起，打造完善的維修培訓(xùn)課程體系，互為補(bǔ)充，綜合管理系統(tǒng)是三維虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)支撐環(huán)境。在培訓(xùn)中心，打造了HOLO-SPACE系統(tǒng)，主要用于學(xué)員考核，在日常培訓(xùn)過(guò)程中，采用桌面式三維虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，以此高效完成培訓(xùn)工作。不僅如此，借助數(shù)據(jù)庫(kù)和云計(jì)算技術(shù)，建立綜合管理系統(tǒng)，對(duì)學(xué)員的實(shí)際情況、教學(xué)情況展開(kāi)系統(tǒng)管理，確保民用飛機(jī)維修培訓(xùn)高效穩(wěn)定的落實(shí)。

以中國(guó)民航飛行學(xué)院為例，在機(jī)務(wù)維修實(shí)訓(xùn)基地中引入了Cortona3D交互式設(shè)計(jì)軟件，學(xué)員對(duì)維修工作形成了更加深刻的認(rèn)識(shí)。自建立以來(lái)，先后完成了600人次的教學(xué)，還提供給一些企業(yè)展開(kāi)維修培訓(xùn)工作。根據(jù)后期調(diào)查情況來(lái)看，學(xué)員可以快速高效的掌握飛機(jī)維護(hù)中的關(guān)鍵難點(diǎn)，在實(shí)際工作中表現(xiàn)出色，能在短時(shí)間內(nèi)最快完成維修處理。即使在一些零部件復(fù)雜性相對(duì)較高的情況下，也能夠快速處理，未來(lái)還可以對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行進(jìn)一步完善，將其應(yīng)用與飛機(jī)操作等多方面培訓(xùn)工作中[2]。

總結(jié)

綜上所述，飛機(jī)尤其是民用飛機(jī)，維修是保證正常運(yùn)營(yíng)的重要技術(shù)，貫穿了飛機(jī)使用的整個(gè)生命周期。但是中國(guó)飛機(jī)行業(yè)發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，受到多方面因素的限制，人才數(shù)量有限，無(wú)法滿足當(dāng)前民用飛機(jī)行業(yè)的發(fā)展需求，將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用在民用飛機(jī)維修培訓(xùn)中，可以有效解決這一問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張娜，夜楠.VMT技術(shù)在航空維修培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].魅力中國(guó)，2018，000（012）：267.

[2]何超.基于Cortona3D的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航維修中的應(yīng)用[J].民航學(xué)報(bào)，2018（05）：109-112.