虛擬現實技術及模擬訓練在飛行教學中的應用

何良

[摘 要：虛擬現實技術及模擬訓練就是在飛行教學中模擬實際的飛行環境，這是由現代信息技術構成的可控性飛行訓練系統，因其節約教學成本和增強教學安全的優點，已經逐漸被一線飛行教師接受并應用。本文主要闡述了虛擬現實技術及模擬訓練的優勢，并結合當前飛行教學的實際情況，列舉了一些具體的應用措施。

關鍵詞：虛擬現實；模擬訓練；飛行教學]

一個國家和民族想要保證國民安全，就必須具有現代化的訓練模式，由于國防建設預算的壓力，仿真訓練破缺需要突破性應用。虛擬現實技術和模擬訓練可營造非常逼真的訓練空間，這是當前普遍使用的飛行教學手段之一，不僅可以明顯地提升教學質量，還能夠高效率地提高學生飛行技能，值得大力推廣。

一、虛擬現實技術及模擬訓練應用于飛行教學的優勢

（一）有利于降低實踐的危險

飛行訓練的危險系數較高，經常會在訓練過程中出現各種安全問題，使用虛擬現實技術和模擬訓練可以很好地避免各種意外出現。雖然在實際的飛行中，事故不可能完全避免，但是虛擬現實技術及模擬訓練可以模擬各種事故的場景，為學生提供身臨其境的現實感，讓他們在反復訓練的基礎上迅速發現問題，并提升解決問題的能力。作為一種高風險活動，飛行訓練無法在當前技術水平下完全避免發生飛行事故，所以培養學生的應急意識和能力是必須的。

（二）有利于減少專業教學成本投入

飛行訓練的環節眾多，涉及內容十分復雜，是一個系統性地教學工程，教學主要目的在于使學生掌握并精通飛行方法、程序和技能。但是由于理論和實踐之間存在較大的壁壘，即使進行了諸多理論知識培訓，學生可能也很難達到飛行教學要求的標準，而進行大量地實踐學習，則需要較多的資金和資源支持，教學成本會大大提升。在傳統的飛行訓練中，明確規定了學生的飛行時間，學生需要在規定的時間內完成飛行，以滿足教學計劃的要求，在這種在高壓力環境中，學生的飛行表現和學習質量并不樂觀。使用虛擬現實技術和模擬訓練后，學生可在虛擬環境中練習，實際效果不低于實踐訓練，大大節省了實際訓練成本，具有明顯的經濟效益。

二、虛擬現實技術及模擬訓練在飛行教學中的應用

（一）應用于理論學習

飛行教學的基礎是理論教學，沒有理論的支持，實踐教學只能流于表面。當前理論教學的主要授課方式為“教師講、學生聽”，學生對于實際飛行的理解只停留在問題的表面，教學質量不高。例如航空飛行，如何判斷地標，如何觀察外部環境變化，如何控制操縱桿的強度。這些知識的獲取，大部分來自于教師的描述，學生自身的知識體系沒有完全建立起來。隨著科學技術的進步，利用虛擬現實技術和模擬訓練理論教學，學生可以通過人機交互直接感受到動作的強度和范圍，可以迅速快速發現自己對地標的識別和環境的判斷是否正確。在理論學習中應用虛擬現實技術及模擬訓練，能夠大大提升教學質量，提高理論知識的實用作用，加強學生對于理論知識的認知程度，從而幫助學生打下良好的理論基礎。

（二）應用于科目訓練

由于實際教學中，飛行課程內容和課時的設置是固定的，因此學生個人的訓練成果在很大程度上取決于其自身的接受能力。但是這種教學模式，很容易導致學生兩極化現象的出現，也就是接受能力強的學生的飛行技能會越來越熟練，而接受能力差的學生會逐漸掉隊。如果在科目訓練之前進行相應的虛擬模擬器訓練，能夠在很大程度上提高學生的訓練質量。比如使用各種型號的機型專用模擬器進行飛行課程的模擬訓練，非常有利于學生在實踐中提升操作有效性。根據真實的戰爭數據分析，新飛行員的存活率相比于經過模擬訓練的飛行員而言，存在較大差距，戰斗力的保持狀態也明顯不同。隨著現代科學技術的發展，一些使用特殊虛擬訓練的飛行機組可以達到實際飛行數小時的訓練技術水平，尤其是在進行復雜的氣象、特效、轟炸和特殊處理以及相應的模擬訓練時，必然會產生較高的訓練效益和質量。

（三）應用于心理培訓

為了對飛行員進行特殊情況下的心理訓練，開發了飛行幻覺訓練模擬器，其目的是提高飛行員對空中形勢的認識，提升其應對空中形式變化和保障飛行安全的能力。整合現代信息技術，實現認知體驗、生理適應、心理技能訓練和飛行錯覺的實時監控，飛行幻覺模擬器會在飛行過程中故意創造各種特殊情況，使飛行員在產生幻覺并鍛煉心理素質，學會克服幻覺造成的混亂，掌握幻覺下飛機的正確控制。這種訓練方式是模擬飛行而不是真實飛行，極大地提高了安全性并降低了飛行成本，并且訓練效果極好。通過高度逼真的模擬訓練，可以提高飛行員的心理素質，提高克服幻覺的能力，使他們能夠在未來的實踐飛行中應對同樣的問題。

（四）應用于戰術素養

隨著空軍軍事的發展變革，戰術訓練已成為空軍訓練的重點。虛擬現實技術及模擬訓練能夠模擬最新型號飛機的飛行訓練。通過系統的培訓，學生可以提前了解最新型號飛機的性能特點，提前熟悉設備情況，并初步掌握操作方法。通過使用多階段試點和分階段評估，飛行員的飛行質量、操作意識和戰術質量得到了顯著改善。任何飛行都是一個完整的系統項目，是飛行員和控制臺，控制臺和導航之間的合作，借助虛擬現實技術和模擬訓練，飛行員與空中交通管制員之間的關系不再受時間和空間的限制，實現了飛行員，機組人員和空中交通管制員的同步培訓。通過這樣的培訓，學生之間的合作能力得到了顯著提高，實現了戰術素養的全面加強。

三、結束語

利用虛擬現實技術，可以極大地豐富理論和實踐教學手段，使教學內容形象化、真實化，使其更具可操作性。虛擬現實飛行場景還能有效提高飛行員的飛行心理訓練水平，從而提高飛行員的心理素質，甚至還可以通過虛擬現實客觀評價學生的飛行訓練效果。

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