装备综合应用虚拟仿真与模拟训练实验平台

2.2.3.1实验项目与功能效果

(1)实验项目

本平台由发动机调整训练实验、飞机维修模拟训练系统、航空模型飞行仿真训练系统、飞行机务保障模拟仿真训练实验、飞机前轮拆装训练系统、某型飞机VR虚拟仿真实验系统、无人机综合模拟训练系统7个实验分系统构成,可开设38个实验项目,其中:发动机调整训练实验14项、飞机维修模拟训练系统5项、航空模型飞行仿真训练系统5项、飞行机务保障模拟仿真训练实验3项、飞机前轮拆装训练系统1项、某型飞机VR虚拟仿真实验系统5项、无人机综合模拟训练系统5项,详见表3。

表3 装备综合应用虚拟仿真与模拟训练实验平台

课程

序号

实验项目

学时

性质

服务专业

发动机调整训练实验

1

起动过程调整测试实验

2

原理性

飞行器动力工程、机械工程、安全工程、电气工程

2

慢车状态调测试实验

2

验证性

3

节流状态调整测试实验

2

综合性

4

加速过程调整测试实验

2

原理性

5

最大状态调整测试实验

2

综合性

6

加力状态调整测试实验

2

综合性

7

减速过程调整测试实验

2

验证性

8

导流叶片调整测试实验

2

验证性

9

综合调节器n1通道调整测试实验

2

综合性

10

综调n2通道调整测试实验

2

验证性

11

综调t通道调整测实验

2

综合性

12

综调α1通道调测试实验

2

综合性

13

综调ВК通道调整测试实验

2

综合性

14

综调ВПЗ通道调整测试实验

2

综合性

飞机维修模拟训练系统

1

发动机试车实验

2

综合性

飞行器动力工程、机械工程、武器系统与工程、电气工程及其自动化

2

起落架模拟收放实验

2

综合性

3

飞行前检查实验

2

综合性

4

军械专业科目训练实验

2

综合性

5

特设专业科目训练实验

2

综合性

航空模型飞行仿真训练系统

1

基本感知训练

2

综合性

飞行器动力工程、机械工程、武器系统与工程、电气工程及其自动化

2

基础控制训练

2

综合性

3

晋级控制训练

2

综合性

4

飞行训练考核

2

综合性

5

联机训练

2

综合性

飞行机务保障模拟仿真训练实验

1

作战飞机机务保障需求论证实验

2

综合性

飞行器动力工程、机械工程、管理工程、安全工程

2

机务保障过程动态仿真实验

2

综合性

3

机务保障资源配置优化实验

2

综合性

飞机前轮拆装训练实验

1

××型飞机前轮拆装实验

2

综合性

飞行器动力工程、机电工程

某型飞机VR虚拟仿真实验系统

1

某型飞机平台全系统VR虚拟仿真实验

2

综合性

机电工程、

航空机务保障专业

2

某型飞机航电检查VR虚拟仿真实验

2

综合性

3

某型飞机军械检查VR虚拟仿真实验

4

综合性

4

某型飞机机械检查VR虚拟仿真实验

4

综合性

5

某型飞机特设检查VR虚拟仿真实验

2

综合性

无人机综合模拟训练实验

1

无人机任务完成虚拟实验

2

综合性

机电工程类

本科专业

航空机务保障专业

2

无人机虚拟起飞巡航实验

2

综合性

3

无人机返航着陆实验

4

综合性

4

无人机单岗位训练虚拟实验

4

综合性

5

无人机编队协同训练虚拟实验

2

综合性

 

(2)实验功能及效果

本实验系统开设的虚拟仿真与模拟训练实验项目,按照飞机机务保障训练、发动机调整训练以及航空机械检测模拟训练“三位一体”的思路设计实验科目和内容,实验项目设计重在装备综合应用与装备作战效能发挥。航空机械检测技术模拟训练系统的主要功能是培养学员机务维护流程、方法、机械装备的探伤、维修操作、典型故障分析等技能;发动机调整训练系统的主要功能是初学调整人员的训练、有一定调整经验人员的深化训练、技术人员培训后的考核以及发动机性能故障的排除方法研究等方面;飞机机务保障训练的主要功能是培养学员应急特情处置、飞行前、飞行后、再次出动、机械日各专业单兵/协同维护检查、空地勤特情处置等技能。

学员通过本实验系统开展实验,可极大地提高实体装备的综合应用能力,熟悉甚至掌握飞机机务维护流程、发动机调整操作过程以及机械装备的维修保障工作,实现了飞机-发动机调整训练和调整模拟的一体化操作训练,避免了在实体装备上开展训练所带来的安全风险和国家财产的损失,大大减少了实体装备使用所带来的物资消耗,为未来空军作战保障提供强有力的技术支撑,从而提高战机履行使命任务能力。

2.2.3.3 典型实验项目

典型实验项目一:某系列发动机调整训练实验

某系列发动机调整训练实验基于自行构建的该型发动机燃油控制系统调整模型,结合发动机使用规定,采用Lab Windows CVI 7.1编制而成。该系统由虚拟仿真调整软件和配套的硬件装置构成,能够替代复杂的发动机调整,逼真地模拟发动机在燃油泵-调节器、加力燃油泵、燃油分配器、电子调节器等附件以及反馈钢索上多达51个外场调整点的调整,实现了复杂的发动机调整过程的虚拟训练、模拟和培训。

图59 调整训练系统外形图 图60 发动机调整训练系统面板

 

图61 某型发动机主燃油控制模型

图62 某型发动机导叶控制模型

图63 发动机调整训练系统原理图

发动机调整训练是飞行器与动力工程专业学员必不可少的专业必修实践项目,利用本调整训练实验系统开展模拟训练,可最大限度地减少对实体装备的损害和实际实验的危险性,从而达到对发动机模拟调整与调整训练的目的。体现了“虚实互补、虚实结合、能实不虚、先虚实”原则。具体实验流程如下:

(1)进入发动机调整训练系统

在发动机调整训练系统的软件主界面,训练调整科目分为燃油泵-控制器调整模块和电子综合调节器调整模块,其中,燃油泵-控制器调整模块包含起动过程调整测试、慢车状态调整测试、节流状态调整测试、加速过程调整测试、最大状态调整测试、加力状态调整测试、减速过程调整测试以及导流叶片调整测试共8个训练项目,电子综合调节器调整模块包含综合调节器n1通道调整测试、综调n2通道调整测试、综调t4通道调整测试、综调α1通道调整测试、综调ВДК通道调整测试、以及综调ВПЗ通道调整测试共6个训练项目。如图64所示。

图64 发动机调整训练系统的软件主界面

(2)设置发动机工作模式,模拟发动机各种故障/正常工作方式

点击【故障设置】,如图65所示,学员可根据需要选择发动机故障模式(默认正常),主要包括:发动机起动超温、慢车转速/最大转速不符合规定、最大状态超温、加力状态超温等。

图65 发动机调整训练故障设置界面

(3)进入发动机调整训练项目

点击进入【慢车过程调整训练】界面,如图66所示。

图66 慢车过程调整训练界面

(4)找到正确的调整点进行调整

调整点类型包括机械旋钮、放气嘴、节流器和电位器等,各调整点之间的关联关系复杂,需根据调整训练步骤说明,找到正确的调整点进行调整,如图67所示。

图67 发动机调整点

典型实验项目二:××型飞机前轮拆装

“机轮拆装”是航空机务部队实战化训练的典型科目之一,利用VR技术实现××型飞机前轮拆装的流程步骤、工具使用方法及维护作风培养的训练,并给出评分。实验内容主要包括:××飞机前轮构造、拆装流程以及相关注意事项。实验流程如下:

(1)进入虚拟操作主界面

××型飞机维修技能训练VR系统主界面如图68所示,点击“前轮拆装”按钮进入实验,界面如图69所示。

 

图68 ××飞机维修技能训练VR系统主界面 图69 线性定常系统串联校正实验主界面

(2)拆除机轮

按照流程步骤拆除机轮,如图70-图72所示。

  
图70 拆除护板螺帽 图71 拆除护板轴

图72 拆除机轮界面

(3)安装机轮并给出评分

按照流程步骤安装机轮,系统将给出评分,如图73-图74所示。

图73 安装惯性传感器 图74 系统评分结果

典型实验项目三:某型飞机平台全系统VR虚拟仿真实验

某型飞机平台全系统VR虚拟仿真实验是通过使用VR眼镜和计算机仿真软件,让学员沉浸式感受在外场环境下某型战机静态展示,学习和了解飞机各系统结构组成。

(1)初识某型战机

观察战机外观特征、气动布局、动力装置、挂点分布,量取机身尺寸,计算翼展比,控制起落架收放、座舱盖收放,襟翼垂尾运动,更换涂装风格等

(2)飞机结构组成分解学习

包括机身、主翼、水平尾翼、垂直尾翼、进气口、发动机、起落架、雷达、座舱、火控系统、通讯系统、机炮、导弹、炸弹、副油箱等。

 

图75 某型飞机外观三维模型图

典型实验项目四:飞机机械系统VR虚拟仿真实验(燃油泵的拆装)

(1)飞机燃油泵拆装视频观摩

认真观看并了解燃油泵的工作原理和常见故障现象,学习燃油泵拆装方法步骤和注意事项。

(2)飞机燃油泵拆装训练

根据拆装步骤,按照拆装进度表逐步完成对飞机燃油泵的拆装训练(放出燃油、打开外置机匣盖、拧下出口短管、拧下进口短管的固定螺栓、拆下燃油泵并进行油封、按照相反步骤安装)

    

图76 燃油泵位置及拆卸后外观

 

图77 燃油泵拆装进度显示表