柳陽明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工學院 航空工程職業(yè)技術學院，吉林 吉林 132102)

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某型飛機冷氣系統(tǒng)實訓平臺的開發(fā)

柳陽明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工學院 航空工程職業(yè)技術學院，吉林 吉林 132102)

飛機教學資源不足已成了影響航空維修人才培養(yǎng)的主要問題之一，集學校、企業(yè)力量，聯(lián)合開發(fā)了某型飛機冷氣系統(tǒng)實訓平臺，有效的化解了對冷氣系統(tǒng)的學習與實訓所面臨的難題。文章介紹了開發(fā)過程與實現(xiàn)的功能。實踐證明，該平臺使冷氣系統(tǒng)變得簡單、直觀、易于觀察、方便實訓還調動了學生的積極性，使對飛機冷氣系統(tǒng)的實訓落到了實處，教學實效明顯，該平臺的建設對航空維修類院校具有一般的借鑒意義。

飛機冷氣系統(tǒng)； 實訓平臺； 仿真

0 引 言

近30年，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國航空業(yè)得到了同步的高速發(fā)展，無論軍機還是民機數(shù)量上都在逐年擴大，性能上都在不斷的提高，而且發(fā)展勢頭強勁、發(fā)展空間巨大[1-2]。這樣的高速發(fā)展對航空維修業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，特別是航空類高職院校如何通過教學改革，以先進的教學手段培養(yǎng)出更多的航空維修人才，以適應航空業(yè)高速發(fā)展的需求，已成為一個急需解決的現(xiàn)實問題，目前已出現(xiàn)了航空維修、維護人員供不應求的局面[3-5]。然而，培養(yǎng)高素質的航空維修人才離不開實踐環(huán)節(jié)[6-11]，可是目前的情況是：一方面是飛機教學資源短缺，可謂是一件難求；另一方面是廠家為保障質量又不允許學員在飛機上有過多的操作；再一方面是教學手段落后，學生很難學透。為突破這些制約，加速航空維修專業(yè)人才的培養(yǎng)，吉林化工學院航空工程職業(yè)技術學院組織骨干力量與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)了某型飛機冷氣系統(tǒng)實訓平臺，應用后收到了很好的教學實效。

1 某機冷氣系統(tǒng)的概述

某機的冷氣系統(tǒng)又叫空氣壓縮系統(tǒng)，它是利用壓縮空氣膨脹推動部件進行工作的。因冷氣粘度小、膨脹傳動迅速、無需設置回路等優(yōu)點，所以冷氣系統(tǒng)在該機上用于對機輪進行剎車、密封座艙蓋、給座艙蓋除冰、投放著陸減速傘、充裝炮彈及關斷燃料開關等操作。

2 實現(xiàn)功能

能使學員一目了然地看清整個冷氣系統(tǒng)的構成情況和連接關系；能進行各種附件和管路的拆裝實訓；能對冷氣系統(tǒng)進行充氣和氣密實驗；能通過替換附件的方式測式被測件工作是否正常；能進行機輪剎車操作和過程演示；能模擬向座艙蓋噴射防冰液；能進行充裝炮彈操作；能進行投放減速傘操作；能進行關斷然料開關操作；能進行電路連接和排故實訓。

3 總體設計

冷氣系統(tǒng)實訓平臺由物理實訓臺和仿真系統(tǒng)兩部分組成。物理臺由工作臺、控制臺和起落架三部分組成。為使物理臺貼近飛機的真實狀況，把某機冷氣系統(tǒng)的全部附件和管路平移到工作面板上，在保證不失真的前題下，從利于學習和實訓角度進行重新布局；將座艙內與冷氣系統(tǒng)相關的操控開關及信號指示設備全部平移到控制臺上；機輪剎車部分是重點難學故障多的部位，將其設計成獨立模塊，能重現(xiàn)起落架機輪剎車的工作情形。仿真系統(tǒng)由附件的原理動畫部分、附件拆裝部分和工作電路仿真三部分組成。采用校企合作方式聯(lián)合開發(fā)。

4 物理實訓臺具體設計與綜合測試

4.1 工作臺的設計

工作臺由上部的面板和下部的箱體組成見圖1。面板用來安裝某機的整個冷氣系統(tǒng)，用于展示系統(tǒng)組成、演示系統(tǒng)工作及進行拆裝實訓、排故實訓、測試冷氣附件?？紤]到冷氣系統(tǒng)的最高壓力達13.0 MPa,因而箱體和面板內部都采用鋼結構骨架，骨架外面包上白鋼鈑。箱體前面安裝9個門，用于放置飛機附件、工具和各種配件。面板是在骨架外面貼一層10 mm厚的專用合成板以用來安裝冷氣系統(tǒng)的附件和管路，附件和管路裝在面板的前面，面板的背面用來布控導線，以實施對冷氣各部分的控制。

圖1 某機冷氣系統(tǒng)工作臺

4.2 板面布件和連線

面板是工作部分，要求設計合理、接近實際、工作可靠、實用耐用、美觀大方和安全穩(wěn)定。首先在面板上進行布局，將該機的冷氣系統(tǒng)各個工作部分合理的分配在面板上，然后檢查待安裝冷氣系統(tǒng)的附件，確保每個附件都處于正常的工作狀態(tài)。再結合每個附件的具體形狀和安裝的特點來設計固定支座，將附件通過螺紋、卡子、專用鋼帶等可靠地固定在面板上，最后根據(jù)氣路的走向和連接關系對導管進行下料、彎折、擴口和連接。

4.3 機輪剎車部分的設計與制作

將該機的3個起落架安裝在專門設計的臺架上，如圖1中左下角所示。機輪下邊安裝電動機，電動機通過膠輪能帶動3個機輪加速旋轉，在控制臺上或板面上可對機輪進行剎車操作，可演示脫胎放氣的全部過程。還能在面板上對機輪進行應急剎車操作。

4.4 操縱臺的設計與制作

操縱臺仿照座艙左右和前面儀表板的布局，將各種真實的控制開關、儀表和信號指示設備布置在與座艙相對應的位置上，并在其下邊貼上標簽以便于學員識別(見圖2)。該機采用27 V直流電，配一臺可控硅直流穩(wěn)壓電源，考慮到實訓的不確定性，保險裝兩套。各種控制元件也按照飛機上的連接關系安裝在操縱工作臺的箱體內，便于查看、設置故障及排除故障。

圖2 控制臺

4.5 綜合測試

將冷氣系統(tǒng)工作臺、機輪剎車部分、操縱臺制作完成并連接后，開始進行各項綜合測試，具體如下：①通電測試。將可控硅直流穩(wěn)壓電源調到27 V，接通控制臺上的總電源電門“108①”通電信號燈應亮，冷氣系統(tǒng)的各工作部分都應正常配電；②充氣及氣密實驗。將地面冷氣瓶的充氣帶與面板上的充氣嘴連接好，打開主冷氣瓶充氣開關和襟翼冷氣瓶充氣開關，充到到一定時間后，主冷氣瓶、襟翼冷氣瓶、支柱冷氣瓶、拋蓋冷氣瓶的充分壓力應達到11.0～13.0 MPa，軍械冷氣瓶、減速傘冷氣瓶的壓力值應為5 MPa,壓力值達到規(guī)定值后，關閉各充氣開關，冷氣系統(tǒng)在規(guī)定的時間內符合該機保壓密封要求；③剎車測試。接通總電門“108(1)”、剎車部分電門“右配電板”(4)后，剎車電路進入正常配電狀態(tài)，開動電機拖動機輪，則機輪加速旋轉，這時按下剎車調壓器頂桿，可實現(xiàn)對機輪輕重剎車的控制，當關閉拖動電機使之處于制動狀態(tài)時，則機輪產(chǎn)生拖胎，慣性傳感器工作，接通放氣活門，放氣活門自動放氣，能自動解除拖胎。另外在按下剎車調壓器頂桿的情況下，再拉動剎車分配器的彈簧筒使橫桿轉動，應能對左右機輪進行單剎車或一輕一重的剎車控制；④噴灑防冰液測試。接通總電源電門“108(1)”和除冰、火警、滅火電門“15(16)”，按下防冰按鈕(21)時，防冰液噴出距離應不少于3 m；⑤應急剎車。在機輪轉動的情況下，拉出應急剎車把柄，能對機輪進行應急剎車，并且應該隨著應急剎車把柄拉出量增大產(chǎn)生更大的剎車壓力；⑥放傘與投傘。在接通電源電門、116上排(1)和減速傘電門“116下排(3)”，按下放傘按鈕后，應能聽到放傘冷氣電磁開關工作的聲音；按下投傘按鈕，應能聽到投傘冷氣電磁開關工作的聲音。⑦其他部分測試。充裝炮彈、關斷燃料開關、拋蓋及滅火等方面的測試與⑥的測試方法相同。⑧被測件的測試。當一個附件維修后，測試其工作好壞，可通過替換件的方法，將其安裝在系統(tǒng)中進行工作測試。⑨排故測試。當對冷氣系統(tǒng)進行故障設置后，系統(tǒng)應出現(xiàn)故障現(xiàn)象，只有當正確排除故障后，系統(tǒng)才能恢復正常工作。

5 仿真系統(tǒng)

因為飛機附件稀缺、昂貴，所以學校無法得到足夠數(shù)量的附件來滿足大量學生對學習與實訓的需求。為此，校企合作開發(fā)飛機助學仿真系統(tǒng)代替飛機附件。該仿真系統(tǒng)由附件原理動畫部分，附件三維拆裝部分和系統(tǒng)模塊工作部分組成。

5.1 附件原理動畫部分

將冷氣系統(tǒng)的所有附件制成可播放的原理動畫,通過控制播放條可以看到附件在不同階段的工作原理，例如，50減壓器的原理動畫如圖3所示。

該動畫除有播放條的控制外，還有如下特殊控制功能：點擊圖3中的“1”能查看該附件的安裝位置，點擊“2”能查看該附件三維立體圖，點擊“3”能查看該附件的功用，點擊“4”能查看該附件剖面圖，每點擊一下“5”則倒退一步，如果在“5”上按住左鍵不放手則連續(xù)倒退播放，每單擊一下“6”則正向播放一步，如在“6”上按住左鍵不放手，則連續(xù)正向播放。在播放工作原理時，播放到不同階段還配有該階段的字幕來說明其工作原理。

5.2 附件的三維拆裝部分

將冷氣附件制作成可互動拆裝的三維仿真軟件，例如50減壓器如圖4和圖5所示。利用SolidWorks技術對該附件進行建模[12-13]，然后利用3DMax和VRP技術進行虛擬仿真從而實現(xiàn)互動拆裝功能[14-15]。

圖3 50減壓器原理動畫

圖4 50減壓器拆裝前

圖5 50減壓器拆卸后

該拆裝軟件具有如下功能：①能以單步或連續(xù)的方式演示拆裝過程；②能隱藏或顯示任何零件；③可單獨顯示所指定的零件；④可對顯示的內容進行縮放、旋轉和移動操作；⑤可查看該附件的功用、安裝位置、剖面圖和工作原理；⑥能從任何指定的步驟開始對該附件進行拆裝；⑦能考核學員拆卸附件和裝配附件是否正確，并按正確拆裝的步驟給出成績。

5.3 各模塊的工作仿真部分

整個冷氣系統(tǒng)由不同模塊的工作部分組成，如剎車部分、防冰部分、拋蓋部分等，每一部分完成特定的工作任務。將每個功能模塊做成一個單獨的仿真系統(tǒng)，能互動操作，比如：機輪剎車如圖6所示。圖中的操縱電門、氣壓電門及3個機輪的拖胎都可互動操作。該圖只有當學員接通電門和氣壓電門后，放氣活門才能配上電。如果學員操縱機輪拖胎，則慣性傳感器接通放氣活門的電路，放氣活門放出一部分剎車盤的氣體，使該機輪解除拖胎。該軟件能仿真演示控制電流的走向、慣性傳感器的接通、繼電器的吸合、放氣活門的放氣等詳細的工作過程。

圖6 機輪剎車部分

同理，座艙蓋防冰部分如圖7所示。該部分的電門和按鈕都可互動操作，在接通正確的情況下，就能演示出向座艙蓋噴射防冰液的工作過程。

圖7 座艙蓋防冰部分

6 效 果

圖1～7展示了物理臺和部分仿真軟件的圖片，實踐證明，開發(fā)仿真軟件，可以滿足多人同時仿真實訓，配一套物理實訓臺可在真實的冷氣系統(tǒng)中進行9項實訓，使原來復雜難學的內容變得直觀、易學且可操作。

學生利用仿真軟件讓通過以互動的方式進行學習與實訓符合他們的興趣和愛好，與之前相比有效的調動了學生學習的積極性和主動性，考試成績了有明顯的提高。該平臺不但受到了學生和老師的歡迎，也受到了航空同行院校的好評與仿制。

7 結 語

隨著我國航空業(yè)的蓬勃發(fā)展，對航空維修人才培養(yǎng)提出了同步跟進的發(fā)展要求，航空教學資源不足、教學手段落后已成了制約航修人才培養(yǎng)的主要問題。校企合作聯(lián)合開發(fā)飛機系統(tǒng)實訓平臺，是解決資源不足、改進教學方法、實行科學訓練的有效措施。開發(fā)冷氣系統(tǒng)實訓平臺的方法具有參考和借鑒意義，建設航空教學資源是發(fā)展的需要，是一項有難度、需要航空類有關單位共同攜手、不斷交流經(jīng)驗、相互支持及聯(lián)合建設的系統(tǒng)技術工程，只有不斷的開發(fā)與建設，才能使航空教學資源越來越豐富，才能更好地適應我國航空業(yè)高速發(fā)展對人才培養(yǎng)產(chǎn)生的需求。

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Development of Training Platform for a Certain Aircraft Cool Air System

LIUYang-ming,LIUTing,HAOLi-fu

(Aeronautical Engineering Vocational and Technical College, Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin 132102, China)

Lack of aviation teaching resources has become one of the main problems affecting the personnel training on aviation maintenance. The college and enterprises jointly developed the cool air system training platform of a certain type of aircraft, effectively resolve the facing difficulties in the learning and training. This paper introduces the development process and the function of the platform. The practice proved that, the platform enables cool air system to be simple, intuitive, easy to observe, also mobilized the enthusiasm of the students. The training platform makes training effectively. The development of the platform has a certain reference to the aviation maintenance colleges.

cool air system； training platform； simulation

2014-09-22

柳陽明(1956-)，男，黑龍江哈爾濱人，學士，副教授，從事飛機維修研究。Tel.：13944202836;E-mail：jlhxjllym@126.com

TH 137

A

1006-7167(2015)05-0207-04