云开·全站apply体育官方平台 飞机维修训练模拟器

介绍

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航空（飞机）模拟器的应用已有几十年的历史，根据用途不同可分为操作训练模拟器和工程技术模拟器两大类。工程技术模拟器又可分为研究模拟器和维修训练模拟器。由于受到各方面的限制，维修模拟器的发展始终落后于其他两类模拟器。维修模拟器主要用于模拟各种飞机系统（机载设备）的运行过程、运行规律、技术性能和结构特点，满足对其技术原理、结构特点和维修工艺进行模拟训练的需要。维修模拟器对于提高航空维修训练水平、降低全寿命周期内的使用成本具有重要意义。

飞机维修模拟训练是指在模拟训练器/系统上进行的飞机维修训练。模拟训练设备包括模拟训练设备、模拟训练软件、虚拟现实训练系统等。维修模拟训练具有安全、经济、可控、可重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制等特点，既可以训练常规操作，又可以训练处理各类事故（包括灾难性事故）的能力，具有训练效率高、成本低等独特优势，历来受到各国民航维修公司的高度重视。尤其面​​对当前需要提高维修人员维修能力、降低培训成本的形势，世界各国民航维修公司和学校都把模拟训练作为维修培训不可或缺的甚至唯一安全、经济、有效的工具和手段，并着力发展模拟训练。

阶段报告

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飞机维修训练模拟器自20世纪50年代末诞生以来，经历了三个阶段：

20 世纪 50 年代末至 80 年代初为发展初期，主要以机电、物理仿真为主，此阶段主要利用初级机电计算机与物理仿真技术相结合，研制结构简单、功能单一的飞机单系统“示教板”、“训练器”和“教练机”，例如“发动机启动及状态系统训练器”、“燃油系统工作状态演示板”。

20世纪80年代，特别是1984年以后，进入了以计算机技术为主导的全面发展阶段。航空维修训练模拟器由单纯的物理模拟发展到以机械、电气模拟为主要技术手段的模拟。在此阶段，模拟器的功能由单一的“演示型”发展到可以供电、测试、分析的“多功能型”，如“发动机测试教练机”、“飞机控制系统模拟器”等。

20世纪90年代以来，数字计算机仿真技术、多媒体技术、计算机成像技术、网络通讯技术、人工智能技术等高新技术的广泛应用，使航空维修训练模拟器的研究进入了新的发展阶段。这一阶段的模拟器功能强大、任务覆盖率高、技术先进、效益突出，逐步形成了航空维修训练模拟设备体系。例如：“某型飞机维修模拟器”和“多型飞机飞行控制系统综合模拟器”。

分类报告

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飞机维修模拟器的分类尚无统一的标准或规范，大致可按照结构特点、应用用途、配置方式等进行分类。

1.按培训要求和培训目标分类

根据训练任务不同，维修模拟器可分为综合模拟器、专业模拟器和任务模拟器三种类型。综合模拟器可对飞机全部（或多个）系统维修工作进行综合模拟训练；专业模拟器可对机械、特种设备、武器、电子等单一专业的维修工作进行模拟训练；任务模拟器主​​要对某个子系统（或某类机载设备）的维修工作进行模拟训练。

2 按安装环境和配置方式分类

主要有地面固定式模拟器、机动式（移动式）模拟器、嵌入式（组合式）模拟器三大类。地面固定式模拟器主要安装在高校、模拟训练中心等固定实验室（教室）内；机动式模拟器通常将模拟器安装在可移动的载体上，利用专用电缆和无线通信链路实现与不同分布地点的设备或与现场的飞机系统的连接，从而构成完整的模拟系统；嵌入式模拟器将模拟器整体嵌入到实际的飞机（机载设备）中，既可以作为武器系统的组成部分，也可以作为其外部扩展的子系统。

3 按结构特点和实现技术分类

（1）全尺寸模拟器

它具有与实际安装完全相同的外观，设备（机件）的安装位置、连接关系与实际安装完全相同，如以色列IAI公司的Kfir C2维修模拟器、美国ECC公司的C-17A发动机维修模拟器。维修人员可以使用真实的工具、仪器（或模拟的仪器）进行维修训练，获得与实际安装完全相同的维修模拟环境。这种模拟器逼真程度最高，但体积较大，成本较高，不利于了解系统（设备）的工作原理。

（2）半尺寸模拟器

大部分维修模拟器属于此类，对于与实装一致的重要维修操作环境（如座舱），各系统（设备）部件均安装在模拟面板上，采用机载连接或原理连接。例如加拿大Atlantis公司的F-15、F-18、S-70维修模拟器，美国ECC公司的F/A-18电子设备维修模拟器。该类模拟器不仅减小了体积，而且保证了主要操作环境的一致性。

（3）桌面模拟器

又称软模拟器，利用计算机屏幕或头盔显示器显示模拟维修操作界面。例如英国Pennant公司的Hawk CBT系统。这种模拟器体积小，成本低，可以移动或嵌入式使用，也可以方便地扩展为远程模拟训练系统。[1]

主要技术报告

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全尺寸和半尺寸模拟器属于半物理模拟，桌面模拟器则接近数学模拟，三者在技术上基本相同，特别是核心数学模型完全一致，主要区别在于模拟操作界面。

造型

数学模型的建立是飞机维修仿真系统的基础，是仿真系统逼真度的关键。飞机维修模拟器的数学模型主要包括飞机系统仿真模型和环境仿真模型。

飞机系统仿真模型包括发动机、液压、燃油、控制、环控、电气、仪表、飞控和武器系统以及机载电子设备等。为满足维修需要，该类模型不仅要具有各种逻辑控制关系、直接与各种开关（旋钮）、仪表（显示器）相连，还必须按系统/子系统/附件等级逐级划分为可维修模块，建立测试点、调整点、更换部件间的控制关系。环境仿真模型主要是音频系统，用来模拟各种设备的工作声音，如发动机启动、工作、停止时的声音。

数据库

维修模拟器的数据库由数据表系统、数据存储区、公共变量区和符号字典组成。数据表系统包括仿真程序使用到的所有常量和变量名以及相关数据（包括原始数据和实时仿真结果数据）。实时仿真程序模块之间的数据传递是通过全局符号变量和公共数据区实现的。符号字典需要统一管理这些数据传输，起到封装整个数据库的作用，为模型库和调试环境访问数据提供数据接口。维修仿真数据库管理系统需要实现原始数据格式转换、数据管理、符号字典管理和系统管理四个功能。

飞机显示模拟

飞机显示装置是性能参数的显示窗口，为维修技术人员提供各种视觉信息。维修模拟所需的飞机显示装置包括：各种信号（灯光）指示、仪表和电子显示单元（EDU）。

（1）信号（光）指示装置的模拟

使用实装信号灯（箱），由控制计算机的D/O直接驱动。

（2）模拟仪器

模拟器上的仪表模拟方式有三种：直接引用仪表、修改仪表和计算机实时图形模拟仪表。机载计算机控制的仪表，如导航与飞控仪表、大气数据计算机仪表等，当模拟器接口与机载系统相应接口相同时，可直接使用。对于指示器和传感器合为一体的仪表或模拟计算机控制的仪表，需内部修改为直流或交流驱动后方可使用。利用计算机实时图形图像技术在显示器（CRT、LCD）上生成的数字图形仪表，由于成本低廉，使用维护方便，在维修模拟器上应用最为广泛。

（3）电子显示屏

飞机电子显示器，例如EFIS、HUD、EDU等，都采用类似CRT或LCD模拟。

声音模拟

在维修工作中，设备的工作声音是判断其是否正常工作的重要依据kaiyun官方网app下载app，因此必须提供逼真的声音效果。要逼真地模拟飞机的声音，必须保证模拟的声音与真实设备的各种声音具有相同的带宽和幅度，以及相同的变化规律。声音数据一般是通过实际录制来获取的，对于简单的声音变化，可以采用分段固定的声音文件，根据输入的控制信号调用并播放相应的声音文件。对于复杂的工作声音，如发动机试车时的声音，需要对其频谱进行分析，获得产生各种声音的数据，并建立相应的声音数据文件。在模拟器中对不同的状态和条件进行判断开yun官网入口登录APP下载，实时计算不同声音的频率和幅度，并进行必要的修正，然后将不同波形声音的频率和幅度输出到声音发生器。

发展趋势报告

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以电子信息技术为代表的高新技术的发展为高技术维修模拟器的发展提供了强有力的技术支撑，新一代维修模拟器将广泛采用人工智能、专家系统、VR等技术，向多功能化、虚拟化、通用化、训练与任务一体化、远程分布化方向发展。

虚拟设备

所谓虚拟设备（VE），是指根据设备构造原理，利用数字仿真技术，针对实际安装建立高精度数学模型，并细化到可修复（可更换）部件的级别，通过VR技术构建三维可视化、交互式的维修工作环境，满足实际安装使用、维护、性能测试、故障隔离和排除故障等模拟训练的需要。

虚拟设备应满足三个层次的功能需求：

（1）能实现设备功能、组成、工作原理、性能分析的演示模拟；

（2）能够实现设备维护程序、检测调整、故障设定、故障隔离和故障排除等操作模拟；

（3）通过增加适配器，可与实际设备相连，作为系统的组成部分，参与设备环路，完成移动训练和测试功能。

虚拟装备技术的关键点是建立足以进行维护的虚拟装备模型，该模型分为几何数据和非几何数据两类模型。几何模型主要指装备的外观和内部结构；非几何模型则包括装备的功能、行为和运动规则以及维护操作规则。同时，两类模型之间必须建立相关数据库。

虚拟装配

虚拟装配（VA）是指在虚拟工程环境中建立“虚拟样机”，真实地模拟其运动过程，发现新设计产品装配中的问题，并快速分析比较多种设计方案，对装配过程进行测试和改进，直至达到最佳效果。

虚拟装配还可以用于仿真训练。其主要特点包括：

（1）真实设备（含附件）模型的三维可视化；

（2）虚拟再现设备（含附件）拆卸、组装过程；

（3）人与虚拟维护环境的交互简单、自然。

虚拟装配的关键是建立设备、配件乃至维修（更换）所需的零件级实体模型库；需要建立拆装过程、维修工艺、零部件信息库；以及维修、装配过程中的装配关系、物体运动规则库，还需要考虑卡阻、碰撞、摩擦等干涉检查。

嵌入式模拟

嵌入式仿真（ES）是指将模拟器整体嵌入到机载设备、试验设备等实际设备中，或作为武器系统的组成部分，或作为其外部扩展的子系统（模块），满足岗位训练的需要。

嵌入式仿真的主要形式包括：

（1）集成到电子设备中，类似于交互式电子技术手册（IETM），可在线显示操作、维护程序和故障隔离程序；

（2）集成到ATE、BITE等测试设备中，实现测试程序的在线模拟训练；

（3）安装在便携式底盘上，可以方便地通过标准接口设备与机载设备（如雷达）连接云开·全站apply体育官方平台，实时产生各种所需的信号，并模拟实际安装中的各种使用情况和故障情况。

嵌入式仿真需要与实际设备相结合，预留标准接口，还需研究便携式计算设备、嵌入式信号发生器、嵌入式操作系统、多媒体接口等仿真程序。[2]

功能及意义报告

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1.满足现有航模训练教学需求

但目前航空企业教师开展飞机模型实训只能依靠维修手册、图片等方式，难以在学生头脑中形成生动的实物模型和维修场景，教学效果事倍功半。引入模拟训练器，将虚拟座舱、虚拟三维飞机、动态示意图、飞机手册等展示在课堂上，相当于把飞机直接搬进教室，学生可以根据教学内容随时随地进行飞机系统功能测试、操作检查、故障分析排除、部件识别和拆装训练，以安全、经济、有效的方式让学生主动参与课堂教学，激发学生的学习积极性，提高教学效率。

2、要更新实训课程内容，提高实训实效性，节省实训成本。

在现役飞机上进行维修训练是不现实的，维修训练只能在退役飞机上进行，或者干脆在教室里进行。引入维修/飞行教练机可以大大改变现有的训练条件。一是实训机模与现役机模同步；二是训练中可以加入测试、故障隔离等真正有用的内容。可见，使用模拟训练机可以克服目前训练教学组织难、风险大、效果差的缺点，彻底改变长期困扰航空维修企业飞机维修人员培训的航模训练针对性差、缺乏实用性等老问题。同时，由于不需要真正使用真机，可以大大降低培训成本。

3.要实现以工作过程为导向的培训教学模式

引入维修模拟器，可以模拟飞机系统测试、发动机试车、系统状态监控、故障隔离等真实的维修工作场景，提高学员的实际工作能力，使学员能够独立发现和解决问题，提高训练质量，为今后从事一线维修工作打下良好的基础。[3]