探析三维虚拟技术在民用飞机维修培训中的应用

蒋伟慧

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）沉浸式虚拟现实系統

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.