探析三维虚拟技术在民用飞机维修培训中的应用

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热度0票  浏览94次 时间：2021年2月06日 11:11

蒋伟慧

（上海飞机客户服务有限公司 200241 ）

摘要：在航空航天技术水平不断提高的今天，民用飞机数量不断增加，中国的空中交通事业也得到进一步发展，但其中的问题也逐渐凸显出来。因此，本文主要针对民用飞机维修培训这一内容进行研究，明确传统维修培训过程中存在的难点，从实际案例入手，分析三维虚拟技术在这一工作中的作用。

关键词：三维虚拟技术；民用飞机；维修培训；飞行安全引言

三维虚拟技术作为一种新科技，近几年来在更行业中得到了广泛应用，其主要的作用在打造出沉浸性体验，提高虚拟操作的真实性、生动性和形象性，属于仿真技术的一种。将其应用在民用飞机维修培训中心，可以降低培训成本，提高培训效果，减少因为错误操作和维修事物导致的飞行事故。

一、当前民用飞机维修培训中心存在的问题

飞机维修技术含量较高，不仅考验一个技术人员的专业能力、综合素质，同时也对其工作经验有着一定的要求。国家正处于民用航空运输业飞速发展阶段，根据不完全统计，每年用于飞机维修方面的费用占民用航空公司总成本的 20% ，甚至更多。导致成本主要的原因就是维修人员的缺失。

未来飞机的复杂性、先进性还会得到进一步提高，维修工作日益复杂，想要实现即时有效的维修非常重要。但从目前培训情况来看，其中还存在很多问题。

第一，培训内容枯燥乏味、培训课程效果较差。传统维修培训主要集中在理论和飞机维修手册中的内容。学员理解起来较为困难，理论理解起来较为复杂，教学效果较差，在后续工作中无法真正将理论和实际联系起来。第二，缺少实践性，受到场地和时间等方面因素的限制，学员维修培训过程中，实际经验积累不足，动手实践的机会有限，仅能够进行简单的拆装和故障预设，故障检测操作极少。第三，飞机复杂区域以及隐蔽性区域的维修培训难度较大，传统维修培训过程中，很难为学员提供直接观察学习的机会，如果发生同类型故障，学员很难在短时间展开正确的处理。第四，想要实现高质量的培训工作，成本较大，传统维修培训过程中即便存在很多问题，也需要付出极大的成本。一旦操作失误，极容易对飞机、模型、人员造成严重伤害。

二、三维虚拟技术应用在民用飞机维修培训中的措施三维虚拟技术应用在民用飞机维修培训过程中，可以有效解决上述问题，实现人机交互，给学员带来强烈感官刺激，通过赋予学员强烈的情感体验，达到锻炼学员综合能力的目的。相较于其他维修培训方法而言，三维虚拟技术功能更加完善、成本也会得到大幅度降低，可以满足不同学员的学习需求，让培训质量得到根本上的提高。

（一）桌面式虚拟现实系统

桌面式虚拟现实系统就是借助虚拟机实现仿真，通过计算机打造出虚拟式世界，用户通过键盘、鼠标等设备实现交互，完成操作。这种桌面式虚拟现实系统在理论和实践教学中都具有着良好的作用，教师可以在这一系统上控制所有的学员系统，展开近距离教学，学员也能够利用这系统展开维修故障练习。比如，某民营机场定期利用桌面式虚拟现实系统，对内部维修人员进行培训、考核，教师通过教员电脑控制学员电脑，打造虚拟的故障模式，利用教员电脑可以观察学员每一个环节的操作，及时发现误操作，进行指点。这种桌面式虚拟现实系统可以实现 360 ° 范围内的虚拟世界，学员可以利用鼠标、键盘对虚拟环境中的物体进行操作，即便是复杂区域和隐蔽性区域，也能够很好的展现给学员。系统的成本较低，是目前较广的一种三维虚拟培训系统模式。但是此系统也存在一定的问题，桌面式虚拟现实系统，并不是完全沉浸性系统，周围环境会对学员产生一定的干扰，紧张感相对较弱，学员对误操作的认识程度也相对较低，因此还需要得到进一步发展 [1] 。

（二）沉浸式虚拟现实系统

相比较桌面式虚拟系统而言，沉浸式虚拟现实系统可以创造出完全沉浸的体验，学员的一切的感观都会被封闭起来，通过 VR 眼镜、交互手柄的设备接触虚拟环境中的物体。此时，学员的精神力、紧张感都会得到大幅度提高，在故障处理时更加认真，维修知识和关键要点也能够形成深刻记忆。但是相比较桌面式虚拟系统而言，沉浸式系统成本较高、设计系统复杂，想要在民营机场中应用存在一定的困难。常见的沉浸式虚拟系统包括 CAVE 、 HOLOSPACE 等，最大的特点就是给学员带来身临其境、真实的感觉，让学员认识到维修误操作可能带来的后果。

（三）三维虚拟技术的实际应用案例

以上海某民营机场为例，将桌面式和沉浸式虚拟现实系统融合在一起，打造完善的维修培训课程体系，互为补充，综合管理系统是三维虚拟培训系统支撑环境。在培训中心，打造了 HOLO-SPACE 系统，主要用于学员考核，在日常培训过程中，采用桌面式三维虚拟培训系统，以此高效完成培训工作。不仅如此，借助数据库和云计算技术，建立综合管理系统，对学员的实际情况、教学情况展开系统管理，确保民用飞机维修培训高效稳定的落实。

以中国民航飞行学院为例，在机务维修实训基地中引入了 Cortona3D交互式设计软件 , 学员对维修工作形成了更加深刻的认识。自建立以来，先后完成了 600 人次的教学，还提供给一些企业展开维修培训工作。根据后期调查情况来看，学员可以快速高效的掌握飞机维护中的关键难点，在实际工作中表现出色，能在短时间内最快完成维修处理。即使在一些零部件复杂性相对较高的情况下，也能够快速处理，未来还可以对系统功能进行进一步完善，将其应用与飞机操作等多方面培训工作中 [2] 。

总结

综上所述，飞机尤其是民用飞机，维修是保证正常运营的重要技术，贯穿了飞机使用的整个生命周期。但是中国飞机行业发展时间相对较短，受到多方面因素的限制，人才数量有限，无法满足当前民用飞机行业的发展需求，将三维虚拟技术应用在民用飞机维修培训中，可以有效解决这一问题。

参考文献：

[1] 张娜 , 夜楠 .VMT 技术在航空维修培训中的应用 [J]. 魅力中国 ,2018,000(012):267.

[2] 何超 . 基于 Cortona3D 的虚拟现实技术在民航维修中的应用 [J]. 民航学报 ,2018(05):109-112.