葛 劍，孫 罡，金國友

（1.成都航空職業(yè)技術(shù)學院 航空工程學院，四川 成都 610100；2.電子科技大學 信息與通信工程學院，四川 成都 610054）

0 引 言

虛擬仿真技術(shù)是用一個系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)，是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，由硬件和軟件構(gòu)成。虛擬仿真環(huán)境是一個虛擬環(huán)境，能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境和實物進行高度模擬。當人們進入該環(huán)境并與其進行交互時，可產(chǎn)生“身臨其境”的感覺。由于技術(shù)具備多種優(yōu)勢，虛擬仿真在學校實訓(xùn)教學的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在空中客車A320飛機的維修方面。

1 空中客車A320簡介

空中客車A320系列飛機是歐洲空中客車公司研制生產(chǎn)的單通道雙發(fā)中短程150座級客機［1］，是第一款使用數(shù)字電傳操縱飛行控制系統(tǒng)的商用飛機，也是第一款放寬靜穩(wěn)定度設(shè)計的民航客機?？罩锌蛙嘇320是國際民航主流機型，也是目前中國民航的主流機型。

2 虛擬仿真在空中客車A320飛機維修實訓(xùn)教學中的必要性

截至2020年底，A320系列飛機在中國民航共有1 500架左右，且數(shù)量還在持續(xù)增加。A320飛機總價格高、航材貴、維護費高，因此在進行飛機維修實踐教學時采用真實飛機進行實訓(xùn)教學不具備可行性，可采用虛擬仿真教學方式進行教學［2］。

2.1 危害少且破環(huán)小

飛機的部分系統(tǒng)在工作時會危害人身和環(huán)境安全，如雷達系統(tǒng)在工作時會產(chǎn)生很大的輻射，發(fā)動機試車時會對周圍壞境產(chǎn)生很大的干擾等。通過仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，學生可以實施雷達系統(tǒng)的相關(guān)操作與測試及發(fā)動機試車流程，不僅達到了與真實實訓(xùn)操作相同的效果，而且大大降低了對人身和環(huán)境的危害。仿真操作測試如圖1所示。

圖1 A320氣象雷達仿真操作測試

2.2 成本較低

空中客車A320飛機產(chǎn)于歐洲，其航材不僅成本高、購買周期長，而且購買渠道有限。此外，設(shè)備出現(xiàn)故障后，維修費用較高。采用仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，不僅可以達到相同的教學效果，而且可以大大降低實訓(xùn)成本。A320飛機發(fā)動機仿真修理操作如圖2所示。

圖2 A320飛機發(fā)動機仿真修理操作

2.3 可模擬故障

空中客車A320在飛行過程中的很多故障無法在地面重現(xiàn)，特別是一些隱性故障，因此真實教學實訓(xùn)中無法對這類故障進行排除訓(xùn)練［3］。通過仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，可以仿真模擬飛機的各類故障，提高學生利用所學專業(yè)知識解決實際問題的能力，也便于學生掌握飛機各個子系統(tǒng)的相關(guān)知識。

2.4 可培養(yǎng)學生解決應(yīng)用問題的能力

遵循CCAR-147-02 M11及空客A320飛機維護手冊標準，采用仿真硬件與仿真軟件相結(jié)合的方式，仿真實訓(xùn)系統(tǒng)可以提供虛擬的工作場景，滿足系統(tǒng)認知、系統(tǒng)操作、系統(tǒng)拆裝、系統(tǒng)測試、故障分析以及故障診斷等多個層面由淺入深的專業(yè)教學要求，有效地培養(yǎng)學生應(yīng)用專業(yè)課程知識解決實際工程問題的能力，進而掌握空中客車A320飛機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、維修流程及相關(guān)規(guī)范等。

3 空中客車A320飛機維修虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)思路

3.1 教學資源建設(shè)

結(jié)合行業(yè)標準及飛機維修類專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以現(xiàn)有空中客車A320飛機實訓(xùn)教學資源為基礎(chǔ)，通過校企合作，系統(tǒng)規(guī)劃空中客車A320飛機虛擬仿真實訓(xùn)教學資源建設(shè)，建立系統(tǒng)、合理及有效的實訓(xùn)教學資源體系，以提升專業(yè)實踐教學和社會服務(wù)能力，從而滿足不斷增長的專業(yè)實踐教學需求和社會服務(wù)需求。

3.2 實訓(xùn)教學和管理隊伍建設(shè)

在現(xiàn)有實訓(xùn)教學和管理隊伍的基礎(chǔ)上，遵循人才引進和人才培養(yǎng)相結(jié)合的原則，建立一支專兼職結(jié)合的實訓(xùn)教學和管理隊伍，并聘請行業(yè)專家作為兼職教師，以滿足日常實訓(xùn)教學和管理需求、虛擬仿真后期建設(shè)發(fā)展需求。

3.3 實訓(xùn)管理體系建設(shè)

建立具有空中客車A320飛機仿真訓(xùn)練特色的實訓(xùn)管理體系［4］，涵蓋實訓(xùn)教學管理外的計劃管理、目標管理、組織管理、物資管理、質(zhì)量管理以及安全管理等內(nèi)容，為仿真訓(xùn)練中心的運行和保障提供全面、有效支持，以符合民航空中客車A320飛機的修理規(guī)范。

4 虛擬仿真在空中客車A320飛機維修實訓(xùn)教學中的成效

目前，國內(nèi)已有成都航空職業(yè)技術(shù)學院、中國民航大學及臺灣中華科技大學等高校在空中客車A320飛機維修方面進行了虛擬仿真實訓(xùn)教學，滿足了維修實訓(xùn)的培訓(xùn)需求。通過空中客車A320飛機維修虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，虛擬仿真在空中客車A320飛機維修實訓(xùn)中效果顯著，解決了飛機維修類專業(yè)實踐教學高成本、高損耗、訓(xùn)練時間少以及可重復(fù)性差等問題，打通了學校專業(yè)教學與企業(yè)員工培訓(xùn)的通道，打通了學?？蒲信c企業(yè)技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新的通道，對航空維修產(chǎn)業(yè)的支持效果顯著。

4.1 改革了實訓(xùn)教學模式

虛擬仿真實訓(xùn)解決了空中客車A320飛機維修實訓(xùn)環(huán)節(jié)成本高、損耗大、訓(xùn)練時間少及不可重復(fù)訓(xùn)練等問題，實現(xiàn)了實訓(xùn)沉浸式教學，形成了虛實結(jié)合的訓(xùn)練方式，且可以反復(fù)練習，使飛機維修專業(yè)的學生在虛擬仿真實訓(xùn)中提高了認知能力和實踐能力［5］。虛擬仿真實訓(xùn)場景如圖3所示。

圖3 空中客車A320飛機虛擬仿真訓(xùn)練

4.2 提升了教學資源開發(fā)能力

虛擬仿真在空中客車A320飛機維修中的應(yīng)用可以形成基于實訓(xùn)項目、微課及多媒體教學單元的模塊化實踐教學資源，為飛機維修類相關(guān)專業(yè)提供教學實訓(xùn)資源，持續(xù)改進與完善模塊化學習與考核機制，深化學生的理論和實踐能力。根據(jù)民航空中客車A320飛機實際運行過程的實際維修情況，不斷開發(fā)飛機維修實訓(xùn)項目，達成了持續(xù)開發(fā)教學資源的目標。

4.3 創(chuàng)新學生“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)模式

空中客車A320飛機維修應(yīng)用虛擬仿真進行實訓(xùn)，可以使學生在實訓(xùn)中心開展自主學習和團隊協(xié)作，結(jié)合國家、省、校級實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃和各類學科競賽，參加世界技能大賽飛機維修項目比賽及虛擬仿真開發(fā)比賽，提高學生的實踐創(chuàng)新能力。

4.4 形成虛擬仿真開發(fā)及社會服務(wù)能力

通過積極探索虛擬仿真在飛機維修中的應(yīng)用，建立虛擬仿真實訓(xùn)開發(fā)室，組建虛擬仿真技術(shù)開發(fā)團隊，學校逐步培養(yǎng)自主開發(fā)虛擬仿真的能力，進而提高自身的科研能力。同時，打通學?？蒲信c企業(yè)技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新通道，為企業(yè)提供個性化的虛擬仿真解決方案，推動企業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級能力提升。學?？梢院推髽I(yè)深度合作，對企業(yè)員工進行飛機維修能力及虛擬仿真開發(fā)能力培訓(xùn)。部分虛擬仿真開發(fā)產(chǎn)品如圖4所示。

圖4 虛擬仿真開發(fā)產(chǎn)品

4.5 提升專業(yè)對接行業(yè)標準能力

應(yīng)用空中客車A320飛機虛擬仿真訓(xùn)練技術(shù)與資源，對接中國民航CCAR-147標準和歐洲EASA-147標準，可以獲得CCAR147維修培訓(xùn)機構(gòu)證書，實現(xiàn)了基于行業(yè)標準的人才培養(yǎng)和企業(yè)的無縫對接，使培養(yǎng)出的學生更具行業(yè)競爭力。

5 結(jié) 語

目前，民航空中客車A320飛機維修實訓(xùn)更多地依賴于實物。飛機維修虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)是基于飛機系統(tǒng)仿真技術(shù)、三維數(shù)字模型技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)等搭建的一種訓(xùn)練平臺。虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在空中客車A320飛機維修中的使用，將大大提高民航A320飛機維修實訓(xùn)效果，提高航空類院校的教學質(zhì)量，提升受訓(xùn)學員的行業(yè)競爭力，為飛機維修實訓(xùn)改革提供助力。