文/邹付群韦克昌
摘要:针对航空维修实践教学中出现的弊端,提出了基于虚拟维修技术的教学改革。通过对虚拟维修技术的发展研
究,总结出现阶段开展基于虚拟维修技术实践教学的重要意义,并详细阐述了改革的一些具体措施,对航空维修实践
教学的改革方向有很大的参考意义。
关键词:虚拟维修实践教学航空维修
一、虚拟仿真技术的定义
虚拟维修技术是利用计算机建立实时的、三维的虚拟模
拟环境,维修人员可以在计算机上进行维修预处理,对设备故
障进行分析、维修处理。利用虚拟维修环境对维修人员进行维
修培训,相对于传统维修培训方式, 突破了时间和空间的限
制,可以实现逼真的设备拆装、故障维修等操作,对于提高维
修人员能力,降低维修培训成本,提高培训效率等具有重要意
义。
二、航空维修实践教学的弊端
目前航空院校的实践教学基本都是基于实物开展,它存
在很多弊端:
(一)设备更新速度慢,新机型的维修训练严重滞后。由于
航空设备价格昂贵,多数航空院校的教学设备都比较陈旧,只
能使用已经淘汰的机型进行实践教学,例如“三叉”、“运七”等
等。从而导致维修训练只能停留在旧的飞机结构和技术层面,
缺少新机型维修能力的训练。
(二)实践教学成本高。实践教学过程中,造成设备损坏主
要有两种情况,一是学生的操作失误造成的非正常损坏;二是
反复拆装练习产生的正常损耗。实物对于实践教学非常重要,
但若完全依赖实物教学,实践教学效率低,设备损耗快,从而
造成教学成本的居高不下。
(三)实践教学只能在固定的时间和场所进行。由于实践
教学需在实物设备上进行,出于设备和人身方面的安全考虑,
学生的实践学习只能限制在课堂内,课外一般不允许学生进
入场地自己练习。
(四)工位有限。由于院校的实践教学设备不足,实践教学
中经常出现“僧多粥少”的情况,从而导致学生排队等候的情
况,降低学习效率。
三、虚拟维修技术在航空维修中的发展历程
利用虚拟维修技术进行维修培训相对传统维修培训具有
很大的优势,它从视觉、触觉和听觉等方面刺激人体的感官,
让人“沉浸”于虚拟环境中,符合人类对事物认知的客观规律。
虚拟维修系统具有以下特征:内容丰富、可演示、模拟、让人感
到身临其境等。对于航空维修培训中的理论与实践问题,能比
较方便解决,还可随时反馈信息,具有很好的交互性。
加拿大空军使用NGRAIN 软件开发了三维虚拟维修训
练系统,具有良好的三维交互性。Lockheed-Martin 公司从1995
年开始逐步淘汰支持了多个F-16 项目的金属样机, 转而实行
虚拟维修。波音公司于20 世纪90 年代末建立了一个虚拟现
实实验室,主要用于对“联合攻击机”(JSF)的保障性进行评估
和试验, 该项目的研究主要采用数字样机与3D 人体模型技
术,提前确定维修过程内容与过程中的人力资源需求、生成训
练辅助材料。通过将维修仿真结果输入IETM(InteractiveE
ElectronicETechnicalEManual,交互式电子技术文档),使其成为
维修手册与维修训练资料的一部分, 可以实现在一次仿真中
完成多项与维修相关的任务, 大大地减少了以往重复性的开
发工作。我国空军某学院设计的“航空发动机虚拟维修培训系
统”是虚拟维修培训系统较典型实例,该系统通过CATIA 软件
建立发动机虚拟样机,可实现拆装演示、仿真训练等功能。军械
工程学院郝建平等采用沉浸式和非沉浸式2 种方式实现维修
过程仿真,提出了完整的虚拟维修系统方案,实现了建立维修任
务样机、动作仿真、任务仿真、障碍分析、拆卸时间估算_____________等功能。
目前虚拟维修在国内外已经引起了广泛的关注, 国内对
于这块的研究主要集中在军事、航空