摘要：传统的飞机维修训练主要是依靠实装飞机设备，这种训练方式存在很多弊端。笔者介绍了一种新型的飞机维修虚拟训练系统的技术要求及应用方式，并对这种训练方式的训练目标提出了具体要求。
关键词：飞机维修；维修训练；虚拟训练；教学培训
作者简介：梁智生（1971-），男，广东阳江人，广州民航职业技术学院飞机维修工程学院，讲师；田巨（1969-），男，辽宁沈阳人，广州民航职业技术学院飞机维修工程学院，副教授。（广东 广州 510403）
中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0102-01
飞机维修虚拟训练系统是基于三维数字模型技术、飞机系统仿真技术、虚拟现实技术和动画交互技术，实现飞机系统维修虚拟训练的平台。它由虚拟驾驶舱、虚拟三维飞机、动态原理图及飞机手册加载模块组成，各模块之间相互交联构成统一的整体。数字化维修教学系统能够进行飞机功能测试、操作检查、故障分析和排除、部件识别与拆装等训练，让学生以一种安全、经济、有效的方式积极参与到课堂教学中，激发学生的学习积极性，提高教学效率。
一、飞机维修虚拟训练的优势
传统的飞机维修训练主要是依靠实装飞机设备来进行。结合实物飞机进行，它存在许多的弊端：投入大、设备陈旧、容易造成飞机损坏和人员伤亡。开展飞机维修模拟训练对提高飞机维修训练效益具有较大的意义。
虚拟训练可减少因实装训练而导致的飞机零件、燃油、辅助设备的损耗，节约大量维修训练经费，具有较高的经济效益。
飞机改装更新步伐不断加快，广州民航职业技术学院配备齐全的新型飞机实装设备不现实，实装训练手段无法满足训练要求。走虚拟训练的道路才是解决飞机维修训练方法少的最佳途径。
很多科目不允许在实装飞机上反复训练，甚至一些科目也不允许在飞机上进行，致使训练效率很低。飞机维修虚拟训练则弥补了这方面的不足，训练人员可方便地反复高强度地训练，从而能够较好地提高训练效率和质量。
飞机实装维修训练过程中容易发生人员伤亡、飞机设备损等各种不安全问题。虚拟训练则避免了各种不安全因素的发生。
二、飞机维修虚拟训练系统的技术要求
1.虚拟驾驶舱系统要求
要求提供良好的人机交互界面，能够在飞机正常状态、设置故障或通电检查时，模拟真实飞机驾驶舱内相应的控制和显示效应。
按照操作特性考虑，虚拟驾驶舱系统划分为控制区域和显示区域。通过虚拟驾驶舱控制菜单可以对训练器进行设置，包括视图选择、环境设置、飞机设置、故障设置、动态原理图显示、手册显示选择等；提供常用命令的快捷方式以方便用户使用。
驾驶舱显示区域显示能够通过控制区域打开的所有视图和面板。要求通过键盘和鼠标操作，对虚拟的驾驶舱进行缩放和平移；从布局上保证虚拟驾驶舱对真实飞机驾驶舱的模拟复现。各种仪表板、控制板的操作、指示及响应与真实飞机一致。
2.虚拟三维飞机系统要求
要求构建一个完整的三维飞机（包括飞机内部和外部）模型，提供人机交互的程序模块。能够实现飞机绕机检查、接近某一指定区域等人机交互动作；实现外场可更换件（LRU）的接近、测量与更换等操作。
3.动态原理图系统要求
动态原理图支持与各飞机仿真系统的联动，以便学生在操作设备的同时能看到相应系统的状态和变化，快速掌握系统的功能原理和工作逻辑；在虚拟驾驶舱提供菜单和快捷方式，实现对动态原理图的操作。
4.飞机手册模块要求
能够加载空客维修手册。提供全套空客电子文档。在虚拟驾驶舱提供菜单和快捷方式，实现对飞机手册模块的操作。
5.网络系统要求
要求能够在教室网络环境下组织教学，教室配置1台教教师和10台学生机，组成网络，网络数据采用TCP/IP协议传输。
三、飞机维修虚拟训练系统的教学应用
1.实现以工作过程为导向教学模式的需要
以德国的职业教育为代表的西方职业教育发展已有几十年的历史，几十年的教学实践表明：以工作过程为导向的教学模式是培养职业高技能人才非常有效的教学模式。这种教学模式也得到了我国高职院校的广泛认可。我院新的人才培养方案中引进了以工作过程为导向的教学模式。以工作过程为导向，简单地说，就是以任务为驱动，教学内容选取企业真实典型工作任务，教学过程模拟企业生产实际。引进机务维修模拟训练器，模拟出飞机系统测试、发动机试车、系统状态监测和故障隔离等真实的机务维修工作场景，提高学生的实际工作能力，使学生能自主地发现问题、解决问题，提高人才培养的素质与质量，为将来到企业维修一线工作打下良好的基础，进一步增强我院的行业特色。
2.更新实训课程内容、提高实训实效、节约实训成本的需要
实训是培养高技能人才的重要手段。按照我院机务专业人才培养方案，理论教学和实训教学的比例达1∶1。目前我院实训设备老化，但是由于现役飞机价格昂贵，购买满足教学要求的现役飞机用于实训教学十分困难。维修训练只能在已经退役的运七、三叉戟和一些退役的军机上进行。由于这些飞机报废已久，不能通电运行，不可能做系统测试，只能进行一些拆装等基本技能训练。这些实操训练与现役飞机维护存在很大的差异。学生走进企业不得不面临二次学习的过程。这也是造成机务维修人才培养周期长的重要原因。引入数字化维修教学系统和维护/飞行训练器可以大大改变现有的实训条件。首先，实现了实训机型与现役机型同步；其次，实训可以增加测试、故障隔离等真正有用的内容。以电气系统实训为例，目前的工单中有“分解发电机”和“分解旋转变流机”的内容，实际上在机务维护时是用处不大的，可删掉这些内容。通过维护/飞行训练器实现地面电源的接入可以对驾驶舱进行电气测试、电气系统的排故等内容。可见，使用模拟训练器可以克服当前实习教学组织困难、风险高、效果差的缺点，使长期困扰我院机务维修专业诸如机型培训针对性差、实战性不强的老毛病得到彻底的改观。同时，由于不需要实际使用真实设备，可以大大降低实训成本。
飞机维修虚拟训练系统主要是满足全日制学生教学需要，同时满足教师培训和企业员工培训的要求。表1为我院飞机维修训练室的设计利用率安排表。
四、训练目标要求
通过加载的飞机手册，熟悉飞机制造厂的手册的使用方法；通过虚拟的三维飞机，实现部件位置识别，并能够对照飞机制造厂的手册识别各系统、部件的安装位置。
通过设备模拟的排故流程，掌握根据制造厂手册进行故障排除的一般步骤、程序和方法，熟悉一般航线可更换件（LRU）的拆装方法。
掌握根据工作单卡对飞机实施一般目视检查和详细目视检查的基本方法和技巧。
掌握按照制造厂手册进行功能测试、操作检查的方法及步骤。
五、结束语
目前，发达国家在机务人员的培训中已将传统的上飞机实际操作训练部分移植到维修虚拟训练设备上来完成。采用以计算机仿真及虚拟现实技术为支撑的飞机维修虚拟训练设备进行飞机维修训练已经成为世界民用飞机维修教学和培训发展趋势。
参考文献：
[1]广州民航职业技术学院飞机维修模拟训练实训室立项报告[Z].
（责任编辑：王祝萍）