某型飞机冷气系统实训平台的开发

柳阳明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工学院 航空工程职业技术学院，吉林 吉林 132102)



某型飞机冷气系统实训平台的开发

柳阳明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工学院 航空工程职业技术学院，吉林 吉林 132102)

飞机教学资源不足已成了影响航空维修人才培养的主要问题之一，集学校、企业力量，联合开发了某型飞机冷气系统实训平台，有效的化解了对冷气系统的学习与实训所面临的难题。文章介绍了开发过程与实现的功能。实践证明，该平台使冷气系统变得简单、直观、易于观察、方便实训还调动了学生的积极性，使对飞机冷气系统的实训落到了实处，教学实效明显，该平台的建设对航空维修类院校具有一般的借鉴意义。

飞机冷气系统； 实训平台； 仿真

0 引 言

近30年，随着我国经济的快速发展，我国航空业得到了同步的高速发展，无论军机还是民机数量上都在逐年扩大，性能上都在不断的提高，而且发展势头强劲、发展空间巨大[1-2]。这样的高速发展对航空维修业提出了严峻的挑战，特别是航空类高职院校如何通过教学改革，以先进的教学手段培养出更多的航空维修人才，以适应航空业高速发展的需求，已成为一个急需解决的现实问题，目前已出现了航空维修、维护人员供不应求的局面[3-5]。然而，培养高素质的航空维修人才离不开实践环节[6-11]，可是目前的情况是：一方面是飞机教学资源短缺，可谓是一件难求；另一方面是厂家为保障质量又不允许学员在飞机上有过多的操作；再一方面是教学手段落后，学生很难学透。为突破这些制约，加速航空维修专业人才的培养，吉林化工学院航空工程职业技术学院组织骨干力量与企业联合研发了某型飞机冷气系统实训平台，应用后收到了很好的教学实效。

1 某机冷气系统的概述

某机的冷气系统又叫空气压缩系统，它是利用压缩空气膨胀推动部件进行工作的。因冷气粘度小、膨胀传动迅速、无需设置回路等优点，所以冷气系统在该机上用于对机轮进行刹车、密封座舱盖、给座舱盖除冰、投放着陆减速伞、充装炮弹及关断燃料开关等操作。

2 实现功能

能使学员一目了然地看清整个冷气系统的构成情况和连接关系；能进行各种附件和管路的拆装实训；能对冷气系统进行充气和气密实验；能通过替换附件的方式测式被测件工作是否正常；能进行机轮刹车操作和过程演示；能模拟向座舱盖喷射防冰液；能进行充装炮弹操作；能进行投放减速伞操作；能进行关断然料开关操作；能进行电路连接和排故实训。

3 总体设计

冷气系统实训平台由物理实训台和仿真系统两部分组成。物理台由工作台、控制台和起落架三部分组成。为使物理台贴近飞机的真实状况，把某机冷气系统的全部附件和管路平移到工作面板上，在保证不失真的前题下，从利于学习和实训角度进行重新布局；将座舱内与冷气系统相关的操控开关及信号指示设备全部平移到控制台上；机轮刹车部分是重点难学故障多的部位，将其设计成独立模块，能重现起落架机轮刹车的工作情形。仿真系统由附件的原理动画部分、附件拆装部分和工作电路仿真三部分组成。采用校企合作方式联合开发。

4 物理实训台具体设计与综合测试

4.1 工作台的设计

工作台由上部的面板和下部的箱体组成见图1。面板用来安装某机的整个冷气系统，用于展示系统组成、演示系统工作及进行拆装实训、排故实训、测试冷气附件。考虑到冷气系统的最高压力达13.0 MPa,因而箱体和面板内部都采用钢结构骨架，骨架外面包上白钢钣。箱体前面安装9个门，用于放置飞机附件、工具和各种配件。面板是在骨架外面贴一层10 mm厚的专用合成板以用来安装冷气系统的附件和管路，附件和管路装在面板的前面，面板的背面用来布控导线，以实施对冷气各部分的控制。

图1 某机冷气系统工作台

4.2 板面布件和连线

面板是工作部分，要求设计合理、接近实际、工作可靠、实用耐用、美观大方和安全稳定。首先在面板上进行布局，将该机的冷气系统各个工作部分合理的分配在面板上，然后检查待安装冷气系统的附件，确保每个附件都处于正常的工作状态。再结合每个附件的具体形状和安装的特点来设计固定支座，将附件通过螺纹、卡子、专用钢带等可靠地固定在面板上，最后根据气路的走向和连接关系对导管进行下料、弯折、扩口和连接。

4.3 机轮刹车部分的设计与制作

将该机的3个起落架安装在专门设计的台架上，如图1中左下角所示。机轮下边安装电动机，电动机通过胶轮能带动3个机轮加速旋转，在控制台上或板面上可对机轮进行刹车操作，可演示脱胎放气的全部过程。还能在面板上对机轮进行应急刹车操作。

4.4 操纵台的设计与制作

操纵台仿照座舱左右和前面仪表板的布局，将各种真实的控制开关、仪表和信号指示设备布置在与座舱相对应的位置上，并在其下边贴上标签以便于学员识别(见图2)。该机采用27 V直流电，配一台可控硅直流稳压电源，考虑到实训的不确定性，保险装两套。各种控制元件也按照飞机上的连接关系安装在操纵工作台的箱体内，便于查看、设置故障及排除故障。

图2 控制台

4.5 综合测试

将冷气系统工作台、机轮刹车部分、操纵台制作完成并连接后，开始进行各项综合测试，具体如下：①通电测试。将可控硅直流稳压电源调到27 V，接通控制台上的总电源电门“108①”通电信号灯应亮，冷气系统的各工作部分都应正常配电；②充气及气密实验。将地面冷气瓶的充气带与面板上的充气嘴连接好，打开主冷气瓶充气开关和襟翼冷气瓶充气开关，充到到一定时间后，主冷气瓶、襟翼冷气瓶、支柱冷气瓶、抛盖冷气瓶的充分压力应达到11.0～13.0 MPa，军械冷气瓶、减速伞冷气瓶的压力值应为5 MPa,压力值达到规定值后，关闭各充气开关，冷气系统在规定的时间内符合该机保压密封要求；③刹车测试。接通总电门“108(1)”、刹车部分电门“右配电板”(4)后，刹车电路进入正常配电状态，开动电机拖动机轮，则机轮加速旋转，这时按下刹车调压器顶杆，可实现对机轮轻重刹车的控制，当关闭拖动电机使之处于制动状态时，则机轮产生拖胎，惯性传感器工作，接通放气活门，放气活门自动放气，能自动解除拖胎。另外在按下刹车调压器顶杆的情况下，再拉动刹车分配器的弹簧筒使横杆转动，应能对左右机轮进行单刹车或一轻一重的刹车控制；④喷洒防冰液测试。接通总电源电门“108(1)”和除冰、火警、灭火电门“15(16)”，按下防冰按钮(21)时，防冰液喷出距离应不少于3 m；⑤应急刹车。在机轮转动的情况下，拉出应急刹车把柄，能对机轮进行应急刹车，并且应该随着应急刹车把柄拉出量增大产生更大的刹车压力；⑥放伞与投伞。在接通电源电门、116上排(1)和减速伞电门“116下排(3)”，按下放伞按钮后，应能听到放伞冷气电磁开关工作的声音；按下投伞按钮，应能听到投伞冷气电磁开关工作的声音。⑦其他部分测试。充装炮弹、关断燃料开关、抛盖及灭火等方面的测试与⑥的测试方法相同。⑧被测件的测试。当一个附件维修后，测试其工作好坏，可通过替换件的方法，将其安装在系统中进行工作测试。⑨排故测试。当对冷气系统进行故障设置后，系统应出现故障现象，只有当正确排除故障后，系统才能恢复正常工作。

5 仿真系统

因为飞机附件稀缺、昂贵，所以学校无法得到足够数量的附件来满足大量学生对学习与实训的需求。为此，校企合作开发飞机助学仿真系统代替飞机附件。该仿真系统由附件原理动画部分，附件三维拆装部分和系统模块工作部分组成。

5.1 附件原理动画部分

将冷气系统的所有附件制成可播放的原理动画,通过控制播放条可以看到附件在不同阶段的工作原理，例如，50减压器的原理动画如图3所示。

该动画除有播放条的控制外，还有如下特殊控制功能：点击图3中的“1”能查看该附件的安装位置，点击“2”能查看该附件三维立体图，点击“3”能查看该附件的功用，点击“4”能查看该附件剖面图，每点击一下“5”则倒退一步，如果在“5”上按住左键不放手则连续倒退播放，每单击一下“6”则正向播放一步，如在“6”上按住左键不放手，则连续正向播放。在播放工作原理时，播放到不同阶段还配有该阶段的字幕来说明其工作原理。

5.2 附件的三维拆装部分

将冷气附件制作成可互动拆装的三维仿真软件，例如50减压器如图4和图5所示。利用SolidWorks技术对该附件进行建模[12-13]，然后利用3DMax和VRP技术进行虚拟仿真从而实现互动拆装功能[14-15]。

图3 50减压器原理动画

图4 50减压器拆装前

图5 50减压器拆卸后

该拆装软件具有如下功能：①能以单步或连续的方式演示拆装过程；②能隐藏或显示任何零件；③可单独显示所指定的零件；④可对显示的内容进行缩放、旋转和移动操作；⑤可查看该附件的功用、安装位置、剖面图和工作原理；⑥能从任何指定的步骤开始对该附件进行拆装；⑦能考核学员拆卸附件和装配附件是否正确，并按正确拆装的步骤给出成绩。

5.3 各模块的工作仿真部分

整个冷气系统由不同模块的工作部分组成，如刹车部分、防冰部分、抛盖部分等，每一部分完成特定的工作任务。将每个功能模块做成一个单独的仿真系统，能互动操作，比如：机轮刹车如图6所示。图中的操纵电门、气压电门及3个机轮的拖胎都可互动操作。该图只有当学员接通电门和气压电门后，放气活门才能配上电。如果学员操纵机轮拖胎，则惯性传感器接通放气活门的电路，放气活门放出一部分刹车盘的气体，使该机轮解除拖胎。该软件能仿真演示控制电流的走向、惯性传感器的接通、继电器的吸合、放气活门的放气等详细的工作过程。

图6 机轮刹车部分

同理，座舱盖防冰部分如图7所示。该部分的电门和按钮都可互动操作，在接通正确的情况下，就能演示出向座舱盖喷射防冰液的工作过程。

图7 座舱盖防冰部分

6 效 果

图1～7展示了物理台和部分仿真软件的图片，实践证明，开发仿真软件，可以满足多人同时仿真实训，配一套物理实训台可在真实的冷气系统中进行9项实训，使原来复杂难学的内容变得直观、易学且可操作。

学生利用仿真软件让通过以互动的方式进行学习与实训符合他们的兴趣和爱好，与之前相比有效的调动了学生学习的积极性和主动性，考试成绩了有明显的提高。该平台不但受到了学生和老师的欢迎，也受到了航空同行院校的好评与仿制。

7 结 语

随着我国航空业的蓬勃发展，对航空维修人才培养提出了同步跟进的发展要求，航空教学资源不足、教学手段落后已成了制约航修人才培养的主要问题。校企合作联合开发飞机系统实训平台，是解决资源不足、改进教学方法、实行科学训练的有效措施。开发冷气系统实训平台的方法具有参考和借鉴意义，建设航空教学资源是发展的需要，是一项有难度、需要航空类有关单位共同携手、不断交流经验、相互支持及联合建设的系统技术工程，只有不断的开发与建设，才能使航空教学资源越来越丰富，才能更好地适应我国航空业高速发展对人才培养产生的需求。

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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

柳阳明(1956-)，男，黑龙江哈尔滨人，学士，副教授，从事飞机维修研究。Tel.：13944202836;E-mail：jlhxjllym@126.com

TH 137

A

1006-7167(2015)05-0207-04