虚拟仿真在A320飞机维修实训教学中的应用研究

葛 剑，孙 罡，金国友

（1.成都航空职业技术学院 航空工程学院，四川 成都 610100；2.电子科技大学 信息与通信工程学院，四川 成都 610054）

0 引 言

虚拟仿真技术是用一个系统模仿另一个真实系统的技术，是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统，由硬件和软件构成。虚拟仿真环境是一个虚拟环境，能够对各种环境和实物进行高度模拟。当人们进入该环境并与其进行交互时，可产生“身临其境”的感觉。由于技术具备多种优势，虚拟仿真在学校实训教学的应用越来越广泛，特别是在空中客车A320飞机的维修方面。

1 空中客车A320简介

空中客车A320系列飞机是欧洲空中客车公司研制生产的单通道双发中短程150座级客机［1］，是第一款使用数字电传操纵飞行控制系统的商用飞机，也是第一款放宽静稳定度设计的民航客机。空中客车A320是国际民航主流机型，也是目前中国民航的主流机型。

2 虚拟仿真在空中客车A320飞机维修实训教学中的必要性

截至2020年底，A320系列飞机在中国民航共有1 500架左右，且数量还在持续增加。A320飞机总价格高、航材贵、维护费高，因此在进行飞机维修实践教学时采用真实飞机进行实训教学不具备可行性，可采用虚拟仿真教学方式进行教学［2］。

2.1 危害少且破环小

飞机的部分系统在工作时会危害人身和环境安全，如雷达系统在工作时会产生很大的辐射，发动机试车时会对周围坏境产生很大的干扰等。通过仿真实训系统，学生可以实施雷达系统的相关操作与测试及发动机试车流程，不仅达到了与真实实训操作相同的效果，而且大大降低了对人身和环境的危害。仿真操作测试如图1所示。

图1 A320气象雷达仿真操作测试

2.2 成本较低

空中客车A320飞机产于欧洲，其航材不仅成本高、购买周期长，而且购买渠道有限。此外，设备出现故障后，维修费用较高。采用仿真实训系统，不仅可以达到相同的教学效果，而且可以大大降低实训成本。A320飞机发动机仿真修理操作如图2所示。

图2 A320飞机发动机仿真修理操作

2.3 可模拟故障

空中客车A320在飞行过程中的很多故障无法在地面重现，特别是一些隐性故障，因此真实教学实训中无法对这类故障进行排除训练［3］。通过仿真实训系统，可以仿真模拟飞机的各类故障，提高学生利用所学专业知识解决实际问题的能力，也便于学生掌握飞机各个子系统的相关知识。

2.4 可培养学生解决应用问题的能力

遵循CCAR-147-02 M11及空客A320飞机维护手册标准，采用仿真硬件与仿真软件相结合的方式，仿真实训系统可以提供虚拟的工作场景，满足系统认知、系统操作、系统拆装、系统测试、故障分析以及故障诊断等多个层面由浅入深的专业教学要求，有效地培养学生应用专业课程知识解决实际工程问题的能力，进而掌握空中客车A320飞机的系统结构、维修流程及相关规范等。

3 空中客车A320飞机维修虚拟仿真实训系统的建设思路

3.1 教学资源建设

结合行业标准及飞机维修类专业人才培养方案，以现有空中客车A320飞机实训教学资源为基础，通过校企合作，系统规划空中客车A320飞机虚拟仿真实训教学资源建设，建立系统、合理及有效的实训教学资源体系，以提升专业实践教学和社会服务能力，从而满足不断增长的专业实践教学需求和社会服务需求。

3.2 实训教学和管理队伍建设

在现有实训教学和管理队伍的基础上，遵循人才引进和人才培养相结合的原则，建立一支专兼职结合的实训教学和管理队伍，并聘请行业专家作为兼职教师，以满足日常实训教学和管理需求、虚拟仿真后期建设发展需求。

3.3 实训管理体系建设

建立具有空中客车A320飞机仿真训练特色的实训管理体系［4］，涵盖实训教学管理外的计划管理、目标管理、组织管理、物资管理、质量管理以及安全管理等内容，为仿真训练中心的运行和保障提供全面、有效支持，以符合民航空中客车A320飞机的修理规范。

4 虚拟仿真在空中客车A320飞机维修实训教学中的成效

目前，国内已有成都航空职业技术学院、中国民航大学及台湾中华科技大学等高校在空中客车A320飞机维修方面进行了虚拟仿真实训教学，满足了维修实训的培训需求。通过空中客车A320飞机维修虚拟仿真实训系统的建设与应用，虚拟仿真在空中客车A320飞机维修实训中效果显著，解决了飞机维修类专业实践教学高成本、高损耗、训练时间少以及可重复性差等问题，打通了学校专业教学与企业员工培训的通道，打通了学校科研与企业技术研发创新的通道，对航空维修产业的支持效果显著。

4.1 改革了实训教学模式

虚拟仿真实训解决了空中客车A320飞机维修实训环节成本高、损耗大、训练时间少及不可重复训练等问题，实现了实训沉浸式教学，形成了虚实结合的训练方式，且可以反复练习，使飞机维修专业的学生在虚拟仿真实训中提高了认知能力和实践能力［5］。虚拟仿真实训场景如图3所示。

图3 空中客车A320飞机虚拟仿真训练

4.2 提升了教学资源开发能力

虚拟仿真在空中客车A320飞机维修中的应用可以形成基于实训项目、微课及多媒体教学单元的模块化实践教学资源，为飞机维修类相关专业提供教学实训资源，持续改进与完善模块化学习与考核机制，深化学生的理论和实践能力。根据民航空中客车A320飞机实际运行过程的实际维修情况，不断开发飞机维修实训项目，达成了持续开发教学资源的目标。

4.3 创新学生“双创”能力培养模式

空中客车A320飞机维修应用虚拟仿真进行实训，可以使学生在实训中心开展自主学习和团队协作，结合国家、省、校级实践创新训练计划和各类学科竞赛，参加世界技能大赛飞机维修项目比赛及虚拟仿真开发比赛，提高学生的实践创新能力。

4.4 形成虚拟仿真开发及社会服务能力

通过积极探索虚拟仿真在飞机维修中的应用，建立虚拟仿真实训开发室，组建虚拟仿真技术开发团队，学校逐步培养自主开发虚拟仿真的能力，进而提高自身的科研能力。同时，打通学校科研与企业技术研发创新通道，为企业提供个性化的虚拟仿真解决方案，推动企业技术研发和产品升级能力提升。学校可以和企业深度合作，对企业员工进行飞机维修能力及虚拟仿真开发能力培训。部分虚拟仿真开发产品如图4所示。

图4 虚拟仿真开发产品

4.5 提升专业对接行业标准能力

应用空中客车A320飞机虚拟仿真训练技术与资源，对接中国民航CCAR-147标准和欧洲EASA-147标准，可以获得CCAR147维修培训机构证书，实现了基于行业标准的人才培养和企业的无缝对接，使培养出的学生更具行业竞争力。

5 结 语

目前，民航空中客车A320飞机维修实训更多地依赖于实物。飞机维修虚拟仿真实训系统是基于飞机系统仿真技术、三维数字模型技术以及虚拟现实交互技术等搭建的一种训练平台。虚拟仿真实训系统在空中客车A320飞机维修中的使用，将大大提高民航A320飞机维修实训效果，提高航空类院校的教学质量，提升受训学员的行业竞争力，为飞机维修实训改革提供助力。