基于虚拟维修技术的航空维修实践教学改革

文/邹付群韦克昌

摘要：针对航空维修实践教学中出现的弊端，提出了基于虚拟维修技术的教学改革。通过对虚拟维修技术的发展研

究，总结出现阶段开展基于虚拟维修技术实践教学的重要意义，并详细阐述了改革的一些具体措施，对航空维修实践

教学的改革方向有很大的参考意义。

关键词：虚拟维修实践教学航空维修

一、虚拟仿真技术的定义

虚拟维修技术是利用计算机建立实时的、三维的虚拟模

拟环境，维修人员可以在计算机上进行维修预处理，对设备故

障进行分析、维修处理。利用虚拟维修环境对维修人员进行维

修培训，相对于传统维修培训方式， 突破了时间和空间的限

制，可以实现逼真的设备拆装、故障维修等操作，对于提高维

修人员能力，降低维修培训成本，提高培训效率等具有重要意

义。

二、航空维修实践教学的弊端

目前航空院校的实践教学基本都是基于实物开展，它存

在很多弊端：

（一）设备更新速度慢，新机型的维修训练严重滞后。由于

航空设备价格昂贵，多数航空院校的教学设备都比较陈旧，只

能使用已经淘汰的机型进行实践教学，例如“三叉”、“运七”等

等。从而导致维修训练只能停留在旧的飞机结构和技术层面，

缺少新机型维修能力的训练。

（二）实践教学成本高。实践教学过程中，造成设备损坏主

要有两种情况，一是学生的操作失误造成的非正常损坏；二是

反复拆装练习产生的正常损耗。实物对于实践教学非常重要，

但若完全依赖实物教学，实践教学效率低，设备损耗快，从而

造成教学成本的居高不下。

（三）实践教学只能在固定的时间和场所进行。由于实践

教学需在实物设备上进行，出于设备和人身方面的安全考虑，

学生的实践学习只能限制在课堂内，课外一般不允许学生进

入场地自己练习。

（四）工位有限。由于院校的实践教学设备不足，实践教学

中经常出现“僧多粥少”的情况，从而导致学生排队等候的情

况，降低学习效率。

三、虚拟维修技术在航空维修中的发展历程

利用虚拟维修技术进行维修培训相对传统维修培训具有

很大的优势，它从视觉、触觉和听觉等方面刺激人体的感官，

让人“沉浸”于虚拟环境中，符合人类对事物认知的客观规律。

虚拟维修系统具有以下特征：内容丰富、可演示、模拟、让人感

到身临其境等。对于航空维修培训中的理论与实践问题，能比

较方便解决，还可随时反馈信息，具有很好的交互性。

加拿大空军使用NGRAIN 软件开发了三维虚拟维修训

练系统，具有良好的三维交互性。Lockheed-Martin 公司从1995

年开始逐步淘汰支持了多个F-16 项目的金属样机, 转而实行

虚拟维修。波音公司于20 世纪90 年代末建立了一个虚拟现

实实验室，主要用于对“联合攻击机”（JSF）的保障性进行评估

和试验， 该项目的研究主要采用数字样机与3D 人体模型技

术，提前确定维修过程内容与过程中的人力资源需求、生成训

练辅助材料。通过将维修仿真结果输入IETM（InteractiveE

ElectronicETechnicalEManual，交互式电子技术文档），使其成为

维修手册与维修训练资料的一部分， 可以实现在一次仿真中

完成多项与维修相关的任务， 大大地减少了以往重复性的开

发工作。我国空军某学院设计的“航空发动机虚拟维修培训系

统”是虚拟维修培训系统较典型实例,该系统通过CATIA 软件

建立发动机虚拟样机,可实现拆装演示、仿真训练等功能。军械

工程学院郝建平等采用沉浸式和非沉浸式2 种方式实现维修

过程仿真,提出了完整的虚拟维修系统方案，实现了建立维修任

务样机、动作仿真、任务仿真、障碍分析、拆卸时间估算_____________等功能。

目前虚拟维修在国内外已经引起了广泛的关注， 国内对

于这块的研究主要集中在军事、航空 上一篇             下一篇