探析三維虛擬技術在民用飛機維修培訓中的應用

蔣偉慧

摘要：在航空航天技術水平不斷提高的今天，民用飛機數量不斷增加，中國的空中交通事業也得到進一步發展，但其中的問題也逐漸凸顯出來。因此，本文主要針對民用飛機維修培訓這一內容進行研究，明確傳統維修培訓過程中存在的難點，從實際案例入手，分析三維虛擬技術在這一工作中的作用。

關鍵詞：三維虛擬技術;民用飛機;維修培訓;飛行安全

引言

三維虛擬技術作為一種新科技，近幾年來在更行業中得到了廣泛應用，其主要的作用在打造出沉浸性體驗，提高虛擬操作的真實性、生動性和形象性，屬于仿真技術的一種。將其應用在民用飛機維修培訓中心，可以降低培訓成本，提高培訓效果，減少因為錯誤操作和維修事物導致的飛行事故。

一、當前民用飛機維修培訓中心存在的問題

飛機維修技術含量較高，不僅考驗一個技術人員的專業能力、綜合素質，同時也對其工作經驗有著一定的要求。國家正處于民用航空運輸業飛速發展階段，根據不完全統計，每年用于飛機維修方面的費用占民用航空公司總成本的20%，甚至更多。導致成本主要的原因就是維修人員的缺失。未來飛機的復雜性、先進性還會得到進一步提高，維修工作日益復雜，想要實現即時有效的維修非常重要。但從目前培訓情況來看，其中還存在很多問題。

第一，培訓內容枯燥乏味、培訓課程效果較差。傳統維修培訓主要集中在理論和飛機維修手冊中的內容。學員理解起來較為困難，理論理解起來較為復雜，教學效果較差，在后續工作中無法真正將理論和實際聯系起來。第二，缺少實踐性，受到場地和時間等方面因素的限制，學員維修培訓過程中，實際經驗積累不足，動手實踐的機會有限，僅能夠進行簡單的拆裝和故障預設，故障檢測操作極少。第三，飛機復雜區域以及隱蔽性區域的維修培訓難度較大，傳統維修培訓過程中，很難為學員提供直接觀察學習的機會，如果發生同類型故障，學員很難在短時間展開正確的處理。第四，想要實現高質量的培訓工作，成本較大，傳統維修培訓過程中即便存在很多問題，也需要付出極大的成本。一旦操作失誤，極容易對飛機、模型、人員造成嚴重傷害。

二、三維虛擬技術應用在民用飛機維修培訓中的措施

三維虛擬技術應用在民用飛機維修培訓過程中，可以有效解決上述問題，實現人機交互，給學員帶來強烈感官刺激，通過賦予學員強烈的情感體驗，達到鍛煉學員綜合能力的目的。相較于其他維修培訓方法而言，三維虛擬技術功能更加完善、成本也會得到大幅度降低，可以滿足不同學員的學習需求，讓培訓質量得到根本上的提高。

（一）桌面式虛擬現實系統

桌面式虛擬現實系統就是借助虛擬機實現仿真，通過計算機打造出虛擬式世界，用戶通過鍵盤、鼠標等設備實現交互，完成操作。這種桌面式虛擬現實系統在理論和實踐教學中都具有著良好的作用，教師可以在這一系統上控制所有的學員系統，展開近距離教學，學員也能夠利用這系統展開維修故障練習。比如，某民營機場定期利用桌面式虛擬現實系統，對內部維修人員進行培訓、考核，教師通過教員電腦控制學員電腦，打造虛擬的故障模式，利用教員電腦可以觀察學員每一個環節的操作，及時發現誤操作，進行指點。這種桌面式虛擬現實系統可以實現360°范圍內的虛擬世界，學員可以利用鼠標、鍵盤對虛擬環境中的物體進行操作，即便是復雜區域和隱蔽性區域，也能夠很好的展現給學員。系統的成本較低，是目前較廣的一種三維虛擬培訓系統模式。但是此系統也存在一定的問題，桌面式虛擬現實系統，并不是完全沉浸性系統，周圍環境會對學員產生一定的干擾，緊張感相對較弱，學員對誤操作的認識程度也相對較低，因此還需要得到進一步發展[1]。

（二）沉浸式虛擬現實系統

相比較桌面式虛擬系統而言，沉浸式虛擬現實系統可以創造出完全沉浸的體驗，學員的一切的感觀都會被封閉起來，通過VR眼鏡、交互手柄的設備接觸虛擬環境中的物體。此時，學員的精神力、緊張感都會得到大幅度提高，在故障處理時更加認真，維修知識和關鍵要點也能夠形成深刻記憶。但是相比較桌面式虛擬系統而言，沉浸式系統成本較高、設計系統復雜，想要在民營機場中應用存在一定的困難。常見的沉浸式虛擬系統包括CAVE、HOLOSPACE等，最大的特點就是給學員帶來身臨其境、真實的感覺，讓學員認識到維修誤操作可能帶來的后果。

（三）三維虛擬技術的實際應用案例

以上海某民營機場為例，將桌面式和沉浸式虛擬現實系統融合在一起，打造完善的維修培訓課程體系，互為補充，綜合管理系統是三維虛擬培訓系統支撐環境。在培訓中心，打造了HOLO-SPACE系統，主要用于學員考核，在日常培訓過程中，采用桌面式三維虛擬培訓系統，以此高效完成培訓工作。不僅如此，借助數據庫和云計算技術，建立綜合管理系統，對學員的實際情況、教學情況展開系統管理，確保民用飛機維修培訓高效穩定的落實。

以中國民航飛行學院為例，在機務維修實訓基地中引入了Cortona3D交互式設計軟件，學員對維修工作形成了更加深刻的認識。自建立以來，先后完成了600人次的教學，還提供給一些企業展開維修培訓工作。根據后期調查情況來看，學員可以快速高效的掌握飛機維護中的關鍵難點，在實際工作中表現出色，能在短時間內最快完成維修處理。即使在一些零部件復雜性相對較高的情況下，也能夠快速處理，未來還可以對系統功能進行進一步完善，將其應用與飛機操作等多方面培訓工作中[2]。

總結

綜上所述，飛機尤其是民用飛機，維修是保證正常運營的重要技術，貫穿了飛機使用的整個生命周期。但是中國飛機行業發展時間相對較短，受到多方面因素的限制，人才數量有限，無法滿足當前民用飛機行業的發展需求，將三維虛擬技術應用在民用飛機維修培訓中，可以有效解決這一問題。

參考文獻：

[1]張娜，夜楠.VMT技術在航空維修培訓中的應用[J].魅力中國，2018，000（012）：267.

[2]何超.基于Cortona3D的虛擬現實技術在民航維修中的應用[J].民航學報，2018（05）：109-112.