虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)課程教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)課程教學(xué)中的應(yīng)用〔〕:

摘要：結(jié)合飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)，在專業(yè)教學(xué)中使用飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)施行教學(xué)，本文首次介紹虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)，然后以飛機(jī)燃油系統(tǒng)的教學(xué)為例，從熟悉飛機(jī)燃油系統(tǒng)部件組成及功能、飛機(jī)燃油系統(tǒng)的勤務(wù)操作、故障排查訓(xùn)練三個(gè)方面介紹了虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)在課程教學(xué)中的應(yīng)用思路，理論證明，將虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用于課程教學(xué)中有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；燃油系統(tǒng)；課程教學(xué)

本文引用格式：梁海峰，王鎮(zhèn)，李阿敏.虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2022,8(35):26-29.

TheApplicationofVirtualMaintenanceTrainingSystemonTeachingofAircraftStructureandSystem

LIANGHaifeng，WANGZhen，LIA'min(JiangsuCollegeofEngineeringandtechnology，NantongJiangsu)

Abstract:biningwiththeteachingcharacteristicsofProfessionalAirplaneMechanicalandElectricalEquipmentMaintenance,useaircraftvirtualmaintenancetrainingsysteminprofessionalteachingimplementationofteaching.Thispaperfirstintroducestheposition,functionandcharacteristicsofvirtualmaintenancetrainingsystem.Thenteachingofaircraftfuelsystemasanexample,introducetheapplicationofvirtualmaintenancetrainingsysteminteachingideasfromthreeaspectsthatthefamiliarwithaircraftfuelsystemponentsandfuction,theserviceoperationofaircraftfuelsystem,troubleshootingandtraining.Practicehasprovedthatthevirtualmaintenancetrainingsystemappliedintheteachingwasfavorabletoarousingtheinitiativeofstudentlearning,improvingthequalityofteaching.

Keywords:virtualmaintenancetrainingsystem;task-drivingteaching;airplanefuelsystem;courseteaching

一引言

近幾年，隨著中國(guó)民航業(yè)的快速開(kāi)展，航空類專業(yè)成為熱點(diǎn)，很多學(xué)校開(kāi)設(shè)都開(kāi)設(shè)了飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)【1】，按照民航飛機(jī)維修技術(shù)領(lǐng)域的崗位才能要求，培養(yǎng)具備從事飛機(jī)航線維護(hù)、飛機(jī)定檢等實(shí)際工作才能，可以在航空公司、機(jī)場(chǎng)及航站的機(jī)務(wù)工程部從事航線維護(hù)工作，在飛機(jī)MRO企業(yè)或附件維修單位，從事飛機(jī)定檢、系統(tǒng)維護(hù)或附件檢測(cè)與修理工作的高素質(zhì)技能型人才。

飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)的許多實(shí)訓(xùn)工程的施行必須依托民用航空器展開(kāi)，由于受限于民用航空器的使用頻率、維護(hù)本錢(qián)，所以在教學(xué)應(yīng)用中難以普及[2-3]。隨著信息化技術(shù)的開(kāi)展，模擬仿真技術(shù)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，在虛實(shí)結(jié)合形式下進(jìn)展維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并憑借其仿真程度高、維護(hù)本錢(qián)低的特點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于航空公司內(nèi)部培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、以及開(kāi)設(shè)飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修等專業(yè)的院校中[4-5]。

?飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)?是飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)一門(mén)重要的核心必修課程，該課程旨在使學(xué)生掌握飛機(jī)的構(gòu)造及飛機(jī)各系統(tǒng)的組成、工作原理；并掌握飛機(jī)的構(gòu)造及各系統(tǒng)進(jìn)展檢查及維護(hù)的方法【6】。我校與相關(guān)企業(yè)合作研發(fā)了空客A320飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)，并將飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)用于課程專業(yè)教學(xué)，將虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)與真實(shí)的飛機(jī)相結(jié)合施行課程教學(xué)。

二飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)

〔一〕虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)概述

飛機(jī)虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)以中國(guó)民航AC-147-04R1規(guī)章為根底，結(jié)合維修人員培訓(xùn)需要，滿足維修人員飛專項(xiàng)培訓(xùn)/復(fù)訓(xùn)、飛機(jī)系統(tǒng)工作和飛機(jī)實(shí)習(xí)培訓(xùn)及學(xué)員的要求而開(kāi)發(fā)。根據(jù)飛機(jī)消費(fèi)廠家技術(shù)資料，按照A320飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)及維護(hù)程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中飛機(jī)維修方法、維護(hù)程序和模擬邏輯與真實(shí)的A320飛機(jī)一致。

〔二〕虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)布局

維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)采用一臺(tái)主機(jī)裝備三臺(tái)顯示屏布局，如圖1所示左屏為虛擬三維飛機(jī)控制區(qū)，中屏主要用于顯示飛機(jī)的駕駛艙，右屏主要用于實(shí)現(xiàn)功能選擇及手冊(cè)調(diào)用顯示。

虛擬三維飛機(jī)控制區(qū)，主要展示三維飛機(jī)(包括飛機(jī)內(nèi)部構(gòu)造和外部構(gòu)造)模型?？梢燥@示不同的飛機(jī)維護(hù)場(chǎng)景以及飛機(jī)設(shè)備組件，可以對(duì)三維飛機(jī)的進(jìn)展視角操作，包括定位、旋轉(zhuǎn)、縮放、接近等動(dòng)作，還可以實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)可更換組件(LRU)的接近、測(cè)試、測(cè)量與更換的操作。用戶可通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇飛機(jī)部位，翻開(kāi)飛機(jī)上的各個(gè)艙門(mén)，進(jìn)入相應(yīng)飛機(jī)設(shè)備艙，查看艙內(nèi)設(shè)備及器件，而且還可以對(duì)詳細(xì)的設(shè)備組件進(jìn)展維護(hù)、維修操作。

中屏真實(shí)再現(xiàn)飛機(jī)的駕駛艙，由頭頂板、主儀表板及中控臺(tái)、跳開(kāi)關(guān)板三大局部構(gòu)成，提供良好的人機(jī)交互界面，用戶可在通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)電門(mén)、手柄等部件完成對(duì)該部件的相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的模擬控制；可以在飛機(jī)處于正常狀態(tài)、故障狀態(tài)或通電檢查時(shí)，模擬真實(shí)飛機(jī)駕駛艙內(nèi)相應(yīng)的控制和顯示。

右屏主要用于顯示系統(tǒng)主控界面，分為兩大區(qū)域，右側(cè)區(qū)域?yàn)楣δ馨粹o鍵，左側(cè)區(qū)域?yàn)楣δ茱@示區(qū)域，可以完成調(diào)用飛機(jī)維修手冊(cè)、顯示飛機(jī)系統(tǒng)原理圖、進(jìn)展維修訓(xùn)練科目設(shè)定等功能，通過(guò)右屏不但可以進(jìn)展培訓(xùn)工程設(shè)置，而且可以進(jìn)展詳細(xì)的故障設(shè)置。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖支持與虛擬駕駛艙內(nèi)各系統(tǒng)狀態(tài)的聯(lián)動(dòng)，學(xué)生在操作設(shè)備的同時(shí)能看到相應(yīng)系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖界面明晰，部件形象，系統(tǒng)數(shù)據(jù)能動(dòng)態(tài)顯示，使得學(xué)生更容易理解和掌握飛機(jī)各系統(tǒng)的功能原理和工作邏輯。

三虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

依托飛機(jī)維修虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)，深化"以工作過(guò)程為導(dǎo)向的教學(xué)形式";的改革，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，將維修教學(xué)和模擬仿真相結(jié)合，精心設(shè)計(jì)維修情景，從系統(tǒng)組成rarr;系統(tǒng)原理rarr;系統(tǒng)測(cè)試rarr;手冊(cè)查詢和故障處理實(shí)際維修過(guò)程的全模擬，培養(yǎng)和提升學(xué)生的實(shí)際工作才能，進(jìn)步飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量【7】。這里我們以飛機(jī)燃油系統(tǒng)的操作維護(hù)模塊為例，介紹如何利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)施行課程教學(xué)。

飛機(jī)燃油系統(tǒng)的操作維護(hù)以A320飛機(jī)燃油系統(tǒng)為載體進(jìn)展教學(xué)，燃油系統(tǒng)是飛機(jī)上非常重要的一個(gè)系統(tǒng)，飛機(jī)燃油系統(tǒng)包含的部附件多，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)影響飛行平安[8]，因此通過(guò)教學(xué)，學(xué)生要掌握飛機(jī)燃油系統(tǒng)功用、組成，理解飛機(jī)燃油存儲(chǔ)系統(tǒng)、燃油指示系統(tǒng)、燃油供油系統(tǒng)、以及抽油和倒油系統(tǒng)的工作原理，熟悉飛機(jī)燃油系統(tǒng)的勤務(wù)操作標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)燃油指示系統(tǒng)理解飛機(jī)燃油系統(tǒng)的狀態(tài)，可以進(jìn)展飛機(jī)燃油加油、倒油的勤務(wù)操作，可以借助手冊(cè)按照維修工卡對(duì)飛機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)展故障排查，詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容見(jiàn)表1，根據(jù)不同工作任務(wù)靈敏使用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)施行課程教學(xué)。

〔一〕利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)掌握飛機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成

通過(guò)中屏駕駛艙燃油系統(tǒng)控制面板〔圖2〕、SD系統(tǒng)顯示燃油信息頁(yè)面〔圖3〕以及右屏燃油系統(tǒng)的原理圖〔圖4〕，可以讓學(xué)生輕松理解A320飛機(jī)燃油系統(tǒng)的油箱分布、各油箱的燃油剩余油量以及交輸活門(mén)等部件的功能。

飛機(jī)燃油系統(tǒng)原理圖真實(shí)再現(xiàn)了燃油系統(tǒng)構(gòu)造組成及工作原理，而且原理圖與控制面板實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)，當(dāng)燃油控制面板燃油泵閥翻開(kāi)時(shí)，原理圖中的相應(yīng)燃油泵示意圖會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，動(dòng)態(tài)演示讓學(xué)生更加直觀地理解燃油系統(tǒng)的工作原理。

學(xué)生在掌握了燃油系統(tǒng)的根本原理的根底上，還可以結(jié)合左屏的三維虛擬飛機(jī)，理解各部件的位置、例如可以在輪艙看到燃油交輸活門(mén)作動(dòng)器，可以在機(jī)身右側(cè)整流罩上看到加油勤務(wù)面板，可以在機(jī)翼上外表看到重力加油口等。

〔二〕利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)施行燃油系統(tǒng)勤務(wù)操作

利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)可以完成A320飛機(jī)加油、串油、抽油等勤務(wù)操作。例如，當(dāng)左翼油箱油量過(guò)多，為了確保飛機(jī)的橫向平衡，需要將左大翼油箱的燃油串入到右大翼油箱，通過(guò)駕駛艙頭頂燃油控制面板〔圖2〕和外部機(jī)身整流罩處加油/抽油控制面板〔圖5〕實(shí)現(xiàn)串油操作。

首先，使用參數(shù)設(shè)置功能，設(shè)置左側(cè)油箱和右側(cè)油箱油量，出現(xiàn)左側(cè)油箱油量過(guò)多現(xiàn)象。其次，使用模擬機(jī)左屏虛擬三維控制區(qū)接近外部機(jī)身整流罩處加油/抽油控制面板，將工作形式選擇電門(mén)置于DEFUEL/XFR位，翻開(kāi)油量過(guò)少的右側(cè)油箱加油活門(mén)；然后，使用中屏駕駛艙區(qū)域，通過(guò)駕駛艙頭頂燃油控制面板，翻開(kāi)油量過(guò)多的左側(cè)燃油泵，翻開(kāi)燃油交輸活門(mén)，系統(tǒng)進(jìn)展串油操作，左側(cè)油箱燃油開(kāi)始流向右側(cè)油箱；最后，等兩側(cè)油箱平衡后，關(guān)閉左側(cè)燃油泵、加油活門(mén)，電門(mén)開(kāi)關(guān)恢復(fù)原狀，完成串油操作。

利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)，通過(guò)操作訓(xùn)練學(xué)生可以純熟地掌握飛機(jī)燃油系統(tǒng)的勤務(wù)操作，為學(xué)生走上飛機(jī)維修工作崗位從事飛機(jī)燃油勤務(wù)工作奠定了根底。

〔三〕利用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)施行燃油系統(tǒng)故障排查訓(xùn)練

虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)還可以進(jìn)展故障排查訓(xùn)練，囊括了空客A320飛機(jī)常見(jiàn)的故障282項(xiàng)；例如飛機(jī)燃油系統(tǒng)就包括左機(jī)翼1號(hào)燃油泵故障、右側(cè)燃油泵區(qū)間轉(zhuǎn)換活門(mén)故障和兩個(gè)中央油箱轉(zhuǎn)換活門(mén)失效3項(xiàng)故障排查訓(xùn)練，通過(guò)這些故障訓(xùn)練工程，可以實(shí)際訓(xùn)練學(xué)生排查故障、解決問(wèn)題的才能，而且在排查故障過(guò)程中還可以考核學(xué)生對(duì)飛機(jī)各系統(tǒng)工作原理的理解程度。這里以左機(jī)翼1號(hào)燃油泵故障排查訓(xùn)練為例。

首先，學(xué)生按照操作步驟，將虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)啟動(dòng)到飛機(jī)正常工作狀態(tài)，此時(shí)飛機(jī)各項(xiàng)參數(shù)顯示正常。然后，通過(guò)右屏的工程設(shè)置可以進(jìn)入故障訓(xùn)練模塊，然后點(diǎn)擊可以快速設(shè)置故障，故障設(shè)置后，在飛機(jī)駕駛艙SD系統(tǒng)顯示面板上就會(huì)有相應(yīng)的故障提示；學(xué)生操作駕駛艙多功能控制面板〔MCDU〕，調(diào)用CFDS系統(tǒng)打印出航后報(bào)告。根據(jù)航后報(bào)告的故障代碼及描繪，通過(guò)右屏調(diào)出A320飛機(jī)FIM故障隔離手冊(cè)，查找相應(yīng)的故障處理程序。最后，按照故障處理程序要求，在中屏駕駛艙及左屏虛擬飛機(jī)，逐步完成操作，直到最后故障消失。

四完畢語(yǔ)

以虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)教學(xué)和空客A320飛機(jī)為載體，在飛機(jī)機(jī)庫(kù)和飛機(jī)虛擬訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)室施行任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)。學(xué)生分組團(tuán)隊(duì)協(xié)作勤務(wù)操作任務(wù)、故障排查任務(wù)，嚴(yán)格按照維修手冊(cè)逐步完成故障排查工作，并按照要求填寫(xiě)任務(wù)施行工卡，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)即工作、工作即學(xué)習(xí)，在培養(yǎng)學(xué)生從事飛機(jī)勤務(wù)工作、飛機(jī)定檢工作的專業(yè)才能的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的勞動(dòng)思維、進(jìn)步學(xué)生的勞動(dòng)才能,以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作才能[9]。

理論證明，通過(guò)使用虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)展飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)課程教學(xué)，學(xué)生可以更加明晰地掌握飛機(jī)各系統(tǒng)的功能及組成，具備進(jìn)展飛機(jī)日常勤務(wù)操作的才能，以及常見(jiàn)故障的排查才能，教學(xué)效果大大進(jìn)步。

虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)不僅可以用飛機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)課程的教學(xué)，還可以應(yīng)用于飛機(jī)電氣系統(tǒng)、飛機(jī)電子系統(tǒng)等飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)，通過(guò)教學(xué)可以培養(yǎng)滿足行業(yè)一線消費(fèi)需求的高素質(zhì)技能型人才。此外，虛擬維護(hù)訓(xùn)練系統(tǒng)還可以用于民航維修人員飛機(jī)機(jī)型才能培訓(xùn)，不斷提升民航企業(yè)飛機(jī)維修技術(shù)人員的專業(yè)才能。

參考文獻(xiàn)

【1】梁海峰.飛機(jī)機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)的現(xiàn)代學(xué)徒制人才培養(yǎng)形式以江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2022,18(01):100-103.

【2】魏志民,宋宗賢.虛擬維護(hù)訓(xùn)練器在飛機(jī)維修課程中的應(yīng)用理論[