張棟 張亞凱 馮瑞學(xué)

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬維修這種新型的維修模式逐漸出現(xiàn)在大眾的視線之中。本文將簡(jiǎn)要介紹這一科學(xué)技術(shù)和圖像處理等技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)。并系統(tǒng)性提出直升機(jī)交互式虛擬維修的方法以及維修人員的訓(xùn)練模式，把現(xiàn)實(shí)的直升機(jī)維修工作作為目標(biāo)和中心，操作流程作為基礎(chǔ)，讓受訓(xùn)的員工在虛擬的情景下對(duì)虛擬擬樣機(jī)進(jìn)行交互式的操作。切實(shí)有效的促進(jìn)我國(guó)對(duì)直升機(jī)維修工作能力的提升。

關(guān)鍵詞：直升機(jī) 虛擬維修 交互 故障診斷

目前我國(guó)航空行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代直升機(jī)裝備的需求日益增多。直升機(jī)的配件和裝備內(nèi)容復(fù)雜性也在不斷的提高，而維修與護(hù)理產(chǎn)生的相應(yīng)費(fèi)用也在逐年不斷的增加，而在航空行業(yè)內(nèi)部也存在巨大的競(jìng)爭(zhēng)力。目前傳統(tǒng)的機(jī)務(wù)維修培訓(xùn)存在著一些問(wèn)題，例如培訓(xùn)模式枯燥、在學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有足夠的資源、傳統(tǒng)維修方式易受傷等問(wèn)題。而且由于實(shí)物樣機(jī)資源有限，同時(shí)培訓(xùn)方式較為落后，已經(jīng)與目前飛速發(fā)展的航空行業(yè)產(chǎn)生了不匹配的現(xiàn)象。所以新型的虛擬維修技術(shù)可以很好的改善這種不平衡的局面，能切實(shí)有效的增加航空企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1虛擬維修簡(jiǎn)介與直升機(jī)基本結(jié)構(gòu)

1.1虛擬維修簡(jiǎn)介

虛擬維修是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展延伸出來(lái)的一類應(yīng)用，這是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與相應(yīng)維修工程相互結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬維修指的是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)作為依托，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的一種虛擬場(chǎng)景，這種場(chǎng)景包括了產(chǎn)品相應(yīng)數(shù)字樣機(jī)以及維修人員的三維模型，通過(guò)操作維修人員的模型進(jìn)行仿真維修的多方面型的綜合性應(yīng)用技術(shù)?！疤摂M”并不是對(duì)虛擬情景下進(jìn)行隨意的設(shè)置，而是通過(guò)將實(shí)際世界的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后的虛擬化呈現(xiàn)，維修的不是實(shí)際存在的設(shè)備，但是滿足了真實(shí)的維修過(guò)程，可以輕松解決維修員工過(guò)分依賴傳統(tǒng)維修經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的維修方法相比具有以下的特點(diǎn)，首先是可以更早的去檢驗(yàn)維修設(shè)計(jì)方案，及時(shí)反應(yīng)虛擬環(huán)境下的具體情況并反饋到真實(shí)樣機(jī)上。其次虛擬維修不需要提供真實(shí)樣機(jī)、場(chǎng)地、維修裝備等，提高了維修的速度降低了維修成本。最后可以更容易讓受訓(xùn)人員通過(guò)多種方式參與交流，生動(dòng)形象具體的讓維修人員進(jìn)行維修。

1.2直升機(jī)基本結(jié)構(gòu)

拿單旋翼帶尾獎(jiǎng)直升機(jī)來(lái)說(shuō)，一般分為，機(jī)身、動(dòng)力裝置、旋翼和尾槳、傳動(dòng)系統(tǒng)、起落裝置、操作系統(tǒng)六個(gè)方面。機(jī)身部分包含了駕駛艙、客貨艙以及設(shè)備艙三個(gè)部位，動(dòng)力裝置通常指的是直升飛機(jī)提供動(dòng)力的引擎裝置，而旋翼影響直升機(jī)的飛行能力、震動(dòng)的特性、乘坐舒適感等因素，傳動(dòng)系統(tǒng)是將引擎扭矩傳遞給尾槳，起落裝置可以緩沖掉起落帶來(lái)的沖擊力，操作系統(tǒng)則是控制飛機(jī)的升降、轉(zhuǎn)彎、周期變據(jù)等操作?？梢酝ㄟ^(guò)利用CAD模型系統(tǒng)建立等價(jià)的三維虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行后期的虛擬維修。

2交互式虛擬維修方法的探究

2.1維修相應(yīng)技術(shù)的研究

對(duì)維修相應(yīng)技術(shù)的研究主要分為以下三個(gè)方面，首先是了解模型優(yōu)化的概念，其次是模型網(wǎng)格的簡(jiǎn)化算法，最后是對(duì)直升機(jī)的模型進(jìn)行優(yōu)化。模型優(yōu)化一般來(lái)說(shuō)是使用計(jì)算機(jī)軟件繪制出多邊形結(jié)構(gòu)去模擬立方體的結(jié)構(gòu)外形，旨在去達(dá)到與真實(shí)物體在外觀上的相似。一般用點(diǎn)、直線、多變圖形、復(fù)雜曲線曲面等方程來(lái)表示。針對(duì)目前情況來(lái)說(shuō)模型優(yōu)化主要有兩個(gè)方面，首先是對(duì)復(fù)雜模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過(guò)一些簡(jiǎn)易的方法將面和點(diǎn)進(jìn)行合并?；蛘卟捎猛ㄟ^(guò)軟件進(jìn)行編輯對(duì)CAD系統(tǒng)轉(zhuǎn)化來(lái)的模型進(jìn)行相應(yīng)的編輯與優(yōu)化。

2.2交互式槳葉震動(dòng)調(diào)整防止

直升機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于其具有良好的機(jī)動(dòng)性，非常適合進(jìn)行軍事任務(wù)以及社會(huì)相應(yīng)領(lǐng)域的工作需求，作為直升機(jī)核心部件，“旋翼”的重要性不言而喻。一般來(lái)說(shuō)對(duì)旋翼槳葉的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)是利用一些頻閃儀、加速器、光學(xué)探頭、測(cè)量主機(jī)等專業(yè)的設(shè)備安裝在直升機(jī)的相關(guān)位置，通過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理與分析得到旋翼的工作數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行配重調(diào)整、槳距調(diào)整以及后緣片調(diào)整。構(gòu)建虛擬的樣機(jī)同時(shí)設(shè)計(jì)虛擬儀器，將交互式槳葉震動(dòng)調(diào)整成仿真應(yīng)用。

2.3故障判斷與維修

設(shè)計(jì)交互式的故障診斷與排除故障的仿真研究可以幫助維修人員和用戶進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練。一般情況之下需要設(shè)計(jì)，尋找樣機(jī)故障、判斷故障、解決故障三個(gè)流程。維修人員通過(guò)故障的維修模塊中找尋可視化駕駛室的窗口觀察直升機(jī)的情況。也可以由相關(guān)的指導(dǎo)老師利用管理員的身份去人為的設(shè)置和添加相應(yīng)的故障，將相應(yīng)的故障添加到虛擬系統(tǒng)之中。通過(guò)系統(tǒng)界面的現(xiàn)實(shí)分析判斷出故障，給出診斷和推理。然后通過(guò)進(jìn)入檢測(cè)排除故障的界面進(jìn)行相應(yīng)零件的檢測(cè)操作，并進(jìn)行相應(yīng)的排除故障處理。一般包含了對(duì)零件的清潔、更換新舊，射線探傷幾種應(yīng)用較廣的維修手段。最后制定故障設(shè)定數(shù)據(jù)的表格以及維修排除故障的操作數(shù)據(jù)表格。通過(guò)虛擬維修故障與排除故障仿真的交互方式，幫助維修人員更為真實(shí)的去進(jìn)行虛擬數(shù)據(jù)的對(duì)樣機(jī)進(jìn)行維修與護(hù)理。

2.4在虛擬情境下的直升機(jī)維護(hù)

分析出直升飛機(jī)的航線維護(hù)與定檢維護(hù)的特點(diǎn)，根據(jù)情景設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的在虛擬仿真之中的流程，維護(hù)飛行航線的三個(gè)方面，航前、航中、航后。首次航班出發(fā)前的檢查工作是航前維護(hù)。航中維護(hù)是在飛機(jī)經(jīng)過(guò)站檢查時(shí)進(jìn)行的維護(hù)，航后維護(hù)是指完成所有的飛行任務(wù)進(jìn)行的檢查與維護(hù)。而定檢維護(hù)更為特殊和繁雜。所以將定檢維修任務(wù)的仿真作為直升機(jī)交互式虛擬維修的主要探討對(duì)象之一，維修人員對(duì)直升機(jī)每個(gè)地方仔細(xì)進(jìn)行檢查與維修。通過(guò)使用逼真的定檢維護(hù)提高和訓(xùn)練機(jī)務(wù)人員的能力，使機(jī)物人員可以及時(shí)的掌握相應(yīng)的原理并展開有關(guān)的實(shí)際維修工作，提高了工作效率。對(duì)直升飛機(jī)的維護(hù)使是一項(xiàng)非常繁雜而精細(xì)的任務(wù)，需要工作的員工非常有耐心、經(jīng)驗(yàn)以及細(xì)致熟練的操作。所以應(yīng)該設(shè)置直升機(jī)的維護(hù)工作的評(píng)估表，客觀全面的評(píng)價(jià)維修人員，并同時(shí)提出較為標(biāo)準(zhǔn)的流程評(píng)價(jià)方法。

總 結(jié)

社會(huì)對(duì)直升機(jī)的日益需求增多，再加上現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，二者相結(jié)合的情況越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。根據(jù)航空行業(yè)的需求與現(xiàn)代空中領(lǐng)域?qū)S修的相關(guān)要求，制定出合理規(guī)范的維修模式與方法。由于與國(guó)外相比虛擬維修方法和手段較為落后。本文旨在提高目前直升機(jī)交互式虛擬維修方法在實(shí)際中的應(yīng)用。

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