CFM56—7B發動機高壓壓氣機虛擬維護考核系統開發與應用○1

王杰坤　趙洪利　郭慶　張青

摘 要：本文立足于民用航空發動機虛擬維護和考核實踐，使用catia軟件構建CFM56-7B發動機高壓壓氣機的三維虛擬模型，應用Cortona3D RapidLearning等軟件以及VRML、Java、HTML、JavaScript等多種技術，針對高壓壓氣機三維虛擬模型進行二次開發，實現考核成績數據的存儲查詢，對發布后網面改進，實現B/S結構布局、界面本地化與用戶數據記錄，從而實現對發動機的虛擬維護和考核系統地開發與應用。

關鍵詞： CFM56-7B高壓壓氣機 Cortona3D 虛擬維護 考核系統

中圖分類號：V239 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

隨著虛擬現實技術的發展，通過計算機對現實環境的3D模擬成為可能，為使用者提供了虛擬環境。Cortona3D 軟件是功能強大的交互式三維可視化仿真工具。 “三維交互式CFM56-7B發動機高壓壓氣機拆裝訓練系統”基于VRML平臺[1]，使用catia軟件構建三維模型，將模型導入Cortona3D RapidLearning虛擬現實軟件中，整合多種計算機網絡技術，使用VRML技術進行虛擬訓練系統開發以及數據管理系統的研究，并結合Java、HTML、JavaScript等編程技術，通過對Cortona3D軟件的Learning模塊修改，實現考核成績數據的存儲查詢，對發布后網面改進，實現B/S結構布局、界面本地化與用戶數據記錄，實現對航空公司機務拆裝訓練的考核交互體驗[2]。

1虛擬拆裝動作仿真

根據飛機維護手冊AMM[3]，把CFM56-7B發動機高壓壓氣機的拆裝分為三大的子任務：1.觀察壓氣機的外形；2.拆卸壓氣機葉片；3.拆分壓氣機鼓筒、盤和軸。首先在3D視圖或樹狀列表中選擇第一級葉片卡箍，點擊程序工具欄上的“New Action”按鈕，選擇“Detach the object”動作，下方的動作形式選擇第一個“Flash-Transform”，這樣部件將會在閃爍過后移除。展開“Detach the object”動作，修改“Transform”屬性值。在3D視圖中拖動第一級卡箍上的坐標軸到指定位置，之后確定保存。此卡箍將在閃爍過后移出并消失。

在拆開第一級卡箍后，需進行隱藏的動作。首先，在樹狀列表或者3D窗選中第一級卡環，添加新動作，在New Action窗口中動作選擇Hide the object，動作方式選擇MakeInvisible。調整時間軸，使隱藏第一級卡環發生在拆卸卡環之后。點擊刷新后，點播放進行預覽。以同樣的操作方法，拆卸第一、二和三級的葉片和卡環。第四級葉片使用葉片鎖固定，拆除葉片之前需要先拆除葉片鎖，之后再將葉片逐一拆除。選擇葉片鎖，點擊程序工具欄的“New Action”按鈕，添加“Rotate the object with anti-stroboscopic arrow”動作，在動作樣式中選擇“Flash-RotateAntiStrobo”，這樣葉片鎖將在閃爍之后移出。展開“Rotate”動作，對“Rotote Anti-Strobo”的“Screw”屬性進行設置。在3D視圖中拖動坐標軸到指定位置，即可達到葉片鎖旋轉移出的效果。葉片鎖移出后，再將葉片鎖套移除，將第四級葉片整體沿發動機中軸線旋轉，使其中一枚葉片對準鎖槽，之后將葉片沿徑向移出。首先選擇第四級葉片組件整體添加旋轉動作，點擊“New action”按鈕，選擇“Rotate the object”動作，在動作樣式中選擇“RotateOnly”。展開Rotate動作，對其中Rotate命令的rotation屬性進行設置，選取坐標軸后對旋轉角度進行設置，完成后點確定保存。

整體旋轉完成后，選擇一個葉片樣例進行移除動畫的設置。在樹狀列表或3D視圖中選擇第四級葉片樣例，點擊程序工具欄的“New Command”命令，選擇“Transform”命令，之后在程序編輯界面中選擇“transform”命令的屬性設置，在3D視圖中拖動坐標軸以實現葉片移除動作。添加“Set Transparency”命令，設置透明值為1，這樣葉片在移出后將消失隱藏。同理對其他葉片添加命令，最終實現兩個葉片樣例移出后所有葉片同時移除的效果。

2 拆裝訓練系統開發

2.1拆裝培訓方案設計

將Cortona3D RapidLearning切換到培訓方案編輯器，添加方案名為“拆卸壓氣機”。點擊add step，在第一步中鍵入“1-觀察壓氣機外形”，點擊add element，在編輯元素窗口中選擇All items，然后，點擊OK。

新建的Operation命名為圍繞壓氣機轉動。點擊 add question，鍵入問題為“CFM56發動機高壓壓氣機有多少級？”，點擊add possible answer鍵入第一個答案為正確答案，鍵入“9”，第二至第四個答案依次為“10”、“8”、“7”。

點擊add Step，在第二步中鍵入“1-1”表示關聯步驟1-1，點擊add element，添加Operation，命名“1-1”，點擊add animation，在彈出的Link to Animation窗口中選擇動作組：Step1-1觀察壓氣機模型，點擊OK。

此時要切換到動作編輯器，在步驟“2-1拆卸第一級葉片”后添加一個Action union并命名為“空白”，添加一個New Action 選擇Detach the object 點擊OK，選擇整個壓氣機模型，點擊Detach the 的，在彈出新窗口點OK。展開該動作，將動作中的“Flash”、“Transform”兩項刪去。點擊刷新按鈕，將播放進度拖到動作組“2-1拆卸第一級葉片”的最后并暫停。點擊動作Detach下的“Set Viewpoint”設置為該視角并將時間幀縮短為0.5S，然后點擊刷新按鈕。

再次切換到培訓方案編輯器，點擊add Step，并且鍵入“2-2空白”，點擊add element，在編輯元素窗口中選擇All items，然后，點擊OK。新建的Operation命名為“空白”并展開，點擊add animation ，在彈出的Link to Animation窗口中選擇SUBTASK2-1下的動作組：空白，點擊OK。

再次點擊add Step，命名為“2-2拆卸壓氣機二、三級葉片”。點擊add element在編輯元素窗口中選擇All items，然后，點擊OK。新建的Operation命名為“2-2拆卸壓氣機二、三級葉片”并展開，點擊add question，鍵入問題為“第三級壓氣機盤燕尾槽是什么類型的，然后點擊add possible answer鍵入答案。

再次點擊add Step，命名為“2-2”。點擊add element在編輯元素窗口中選擇All items，然后，點擊OK。新建的Operation命名為“2-2”并展開，點擊add animation，在彈出的Link to Animation窗口中選擇SUBTASK2-2下的動作組：2-2拆卸壓氣機二、三級葉片，點擊OK。

2.2拆裝考評系統開發

以Cortona3D RapidLearning發布模塊對虛擬拆裝培訓系統進行網上發布。發布網頁共有三種模式，演示模式、學習模式和考核模式。通過對JavaScript代碼的修改，使用B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），B/S結構有利于資源的共享，同時也可以記錄用戶數據，可通過 HTML 網頁對模具系統進行網上交流和學習[4]，實現用戶的交互式學習，同時在數據庫中記錄培訓成績，方便對培訓人員學習情況的跟蹤調查[5]。

3 結語

“三維交互式CFM56-7B發動機高壓壓氣機拆裝訓練系統”基于VRML平臺，使用catia軟件構建三維模型，將模型導入Cortona3D RapidLearning虛擬現實軟件中，使用VRML技術進行虛擬訓練系統開發以及數據管理系統的研究，并結合Java、HTML、JavaScript等編程技術，通過對Cortona3D軟件的Learning模塊修改，實現考核成績數據的存儲查詢，通過對JavaScript代碼的修改，對發布后網面改進，使用B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），B/S結構有利于資源的共享，同時也可記錄用戶數據，可通過 HTML 網頁對模具系統進行網上交流和學習，實現用戶的交互式學習。

參考文獻

[1] 張德豐，周靈.VRML虛擬現實應用技術[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2] 楊志甫.PG Cortona3D——現代制造業三維后勤保障技術新平臺[J].CAD/CAM與制造業信息化，2009，（Z1）：60-63.

[3]BOEING.737-600/700/800 MAINTENANCE MANUAL[M]，2005

[4] Shuang Li ； Dept. of Educ. Research on Application of Virtual Reality Technology in Teaching and Training.[C].Computer and Electrical Engineering 2009. ICCEE '09. Second International Conference on.2009103（2）： 77 – 80.

[5] 彭惠卿，李瑋.Access數據庫技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2010.