【摘 要】虛擬維修技術逐漸被廣泛應用于航空維修之中，作為一種新興的維修技術，其對于航空維修水平的提升具有至關重要的價值。文章基于虛擬維修技術的概念和需求，就其技術和具體應用展開分析，以促進其在航空維修中的進一步發(fā)展。

　　【關鍵詞】虛擬維修技術;航空維修;應用

　　虛擬維修技術主要是借助虛擬的現(xiàn)實場景，構建不同的虛擬維修環(huán)境，由維修人員對其實施仿真操作，切實提升了維修水平和質(zhì)量，具有操作簡便、程序可視、信息技術的優(yōu)勢。

　　1 虛擬維修技術的概念

　　當前，對虛擬維修技術的定義國內(nèi)外還沒有形成統(tǒng)一。在已有的文獻資料中，Kimura將虛擬維修技術定性為一種計算機輔助工具，而虛擬維修技術的本質(zhì)，就是借助信息技術等生成的虛擬環(huán)境，并在其中開展維修性的工程活動的技術手段。通過虛擬維修仿真對象的建立，維修人員根據(jù)維修的特點對可能出現(xiàn)問題的地方進行預測和判斷，并制訂完善的維修方案，切實解決各項故障問題，以達到改進虛擬維修對象性能，不斷優(yōu)化維修流程的目的[1]。在航空維修的應用過程中，由于航空設備的復雜性，虛擬維修技術對于維修人員的綜合能力有著更高的要求，所以必須加強對維修人員的技能培訓，不斷提升其維修技術，確保維修效率和質(zhì)量。

　　2 虛擬維修技術在航空維修中的價值

　　2.1 確保航空維修技術的綜合性

　　航空維修屬于一項綜合性的工程，其維修成效直接決定了航空裝備的使用周期，再加上設備種類較多，維修的方式和工具也多種多樣，因此使用虛擬維修技術能夠確保航空維修技術的綜合性。

　　2.2 確保航空維修快速反應

　　航空維修的反應實踐和航空裝備維修保障系統(tǒng)物流效率直接相關，所以維修人員運用虛擬維修技術對相關裝備進行查看，對維修任務進行構建，能夠在較短時間內(nèi)對相關設備的性能進行精準分析，從而切實提升航空維修的反應速率。

　　2.3 降低航空維修環(huán)境的復雜性

　　在實際的維修過程中，航空維修環(huán)境具備了一定的復雜性，而使用虛擬維修技術，不僅能夠降低航空裝備的維修保障費用，還能夠基于不同的問題實施科學劃分，降低維修環(huán)境的復雜性，使維修過程更加簡便、高效。

　　2.4 降低航空維修資源消耗性

　　大量的資源消耗是航空維修中不可忽視的一個內(nèi)容，維修人員不僅要有意識地降低資源消耗量，還應當著重提升自己的維修綜合技能，在實際的操作過程中，如果依靠單一的模塊維修仿真資源，并不能夠達到較好的維修要求和成效，所以維修人員必須利用多方面的資源，借助虛擬維修技術，展開協(xié)同維修作業(yè)，降低不必要的資源消耗[2]。

　　3 虛擬維修技術分析

　　虛擬維修技術主要依托于各種信息技術，生成虛擬維修樣機和維修人員三維人體模型。通過將航空裝備運用虛擬的場景展現(xiàn)出來，對各項裝備的維修性、維修過程和維修效果等進行等級評價，從而達到提升維修水平的目的。

　　目前，虛擬維修技術主要體現(xiàn)在如下幾個層面。

　　(1)CAD技術的應用。CAD軟件在整個虛擬維修技術中占據(jù)著十分重要的位置，它也是建立航空裝備虛擬場景的重要環(huán)節(jié)之一。CAD軟件借助幾何信息建立三維零件模型，并運用幾何約束關系進行零件的裝備和構建，最終有效地解決各個分散的問題和難題。在實際的航空設備維修領域中，CATIA軟件能夠在原有的基礎上對各項設備模型進行加工、安裝和維修，解決設計缺陷[3]。

　　(2)優(yōu)化維修方案。將虛擬維修技術應用于航空設備維修中，能夠?qū)Ω鱾€步驟和零件進行拆卸和試驗，針對可能存在的潛在問題實施進一步的優(yōu)化，降低使用風險。運用三維模型拆卸相關設備零件，并借助計算機終端重新定制已有的維修計劃，能夠有效地減少使用安全隱患，對可能存在的障礙進行分析，評估維修難度和維修方案。將各項數(shù)據(jù)進行收集和分析，幫助維修人員選擇最簡便的維修方案，能大大提升維修人員的工作效率。

　　(3)培訓維修人員。借助虛擬樣機，能夠?qū)S修人員的綜合技能實施針對性的培訓，在虛擬場景下，維修人員能夠分析維修方案的可行性，并積極模擬不同的拆裝過程，將不可操作或者是可行性操作較低的任務予以取消，有效地規(guī)避實際維修過程中可能出現(xiàn)的風險，并全方位地提升了維修的安全性和維修效率。

　　4 虛擬維修技術在航空維修中的應用途徑

　　4.1 虛擬環(huán)境下的虛擬裝拆操作

　　(1)建立模型。針對航空設備中的各個零部件信息，建立專門的虛擬模型，將設備的形狀、功能和整體布局予以明確，并將其基本性能等信息有機地結合，能夠構建出一個完成的零部件信息模型。同時，根據(jù)不同模型的實際情況，將零部件有機集合在一起，能夠幫助維修人員進一步明確各個零部件之前的關系;進而在實際的裝配過程中，會出現(xiàn)相對應的裝配步驟顯示，維修人員也能在該提示中獲得相反的拆卸方向，根據(jù)實際的影響因素、平移或旋轉(zhuǎn)坐標系，將有關零部件提出來，再實施后續(xù)的拆卸操作。如果設備中的零部件之間存在多種約束關系，且實際的拆卸方向和約束關系之間具有或多或少的交集，那么維修人員在拆卸模型中，還需要針對信息的描述、圖形的標識及關系圖表等展開進一步的思考，以此達到完全拆卸、部分拆卸或目標拆卸[4]。

　　(2)裝配路徑分析。航空設備的拆卸路線主要是指零部件被移動的具體路線，但是不涵蓋其他移動到指定位置的過程。維修人員可以根據(jù)零部件的拆卸特點，將裝配路徑的模塊設計出來，在拆卸路線中研究零部件自身轉(zhuǎn)動的問題，為了方便研究人員的實際操作，在設計的時候還可以將轉(zhuǎn)動的角度定位為90°的整倍數(shù)，利用裝配路徑，以達到有效解決協(xié)調(diào)問題的目的。

　　4.2 虛擬環(huán)境下的航空器維修

　　(1)分析航空器維修性能?；诂F(xiàn)有的航空器維修工作，可維修性是其中一個關鍵組成，要求維修人員在一定的條件和時間內(nèi)，嚴格按照操作流程執(zhí)行工作，對出現(xiàn)問題的部分進行維修。通常情況下，可以借助維修演示呈現(xiàn)，進而對維修的好壞進行評估。傳統(tǒng)的可維修性檢測主要是借助木質(zhì)模型和金屬樣機進行分析和操作，這往往會浪費維修人員大量的精力和時間成本，且維修的進度又存在不可逆的特點，所以大大制約了維修性檢驗的工作效率。運用虛擬維修技術，不僅能夠滿足維修實際需求，設計標準的維修設備參數(shù)，還能夠通過人機交換的界面，實現(xiàn)修理、檢驗全過程的操作，全方位地提升了飛機維修性評估質(zhì)量。

　　(2)自動生成文件。虛擬維修技術可以針對維修人員的虛擬操作，將相關的數(shù)據(jù)信息進行實時的上傳和存貯，并自動生成文件，幫助維修人員實現(xiàn)對各個產(chǎn)品的動態(tài)監(jiān)測和追蹤控制。目前，我國大部分的航空維修中采用了維修順序、任務生成和虛擬確認3個系統(tǒng)模塊，結合維修實際需求，對正確性逐一進行檢查，并自動生成最終數(shù)據(jù)[5]。

　　4.3 虛擬環(huán)境下系統(tǒng)和實際操作

　　(1)設計系統(tǒng)結構。一般情況下，針對航空維修系統(tǒng)功能可以將其體系結構劃分為4個層面：第一，界面層也就是輸入和輸出界面。在該界面中，虛擬環(huán)境能夠為維修人員提供命令輸入操作和外界設備的輸入;而輸出界面則被用于向維修人員反映處理結果。第二，應用層涵蓋了管理、模型建立、分析評估等多項功能，針對不同系統(tǒng)的基本任務，實現(xiàn)對維修資源、數(shù)據(jù)的全方位管理，并針對維修計劃中的各項零部件信息，構建較為完善的數(shù)字模型。通過由維修人員對各個操作流程進行仿真處理，不僅能夠切實解決維修過程中可能發(fā)生的各種沖突和矛盾，還能夠加強交流與分析，對虛擬維修技術進行可行性分析，較為精準地評估維修的難度等級。第三，對象層具體涵蓋了虛擬維修技術中的模型建立、協(xié)同穩(wěn)健模型展示、維修資源保存、評估等。第四，技術支持層主要是指在虛擬維修技術中各個信息設備、軟硬件的有機結合。

　　(2)依據(jù)方案調(diào)試設備。針對維修樣機的實際情況，制訂針對性的改進方案，并準備模擬維修操作中可能運用到的設備，積極做好各項準備工作。在三維模型的拆卸安裝過程中，維修人員可以借助相應的信息服務終端，獲得有關數(shù)據(jù)，分析維修中遇到的障礙和具體內(nèi)容，從而對維修方案實施有效的證實和評估。

　　(3)人機交互技術。作為虛擬維修技術的關鍵，人機交互技術也是目前一種新型的應用方法。在不同的維修系統(tǒng)中，由于航空設備的各項功能和其使用效果的差別不同，所以使用人機交互技術的方式也不同。目前，在航空虛擬維修技術中包含鍵盤、鼠標、特定傳感設備等。維修人員借助虛擬維修系統(tǒng)對相關零部件進行控制，選用專業(yè)的攝像頭、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)眼鏡及遙感設備虛擬控制控制的交互設備，以此滿足設備維修需要沉浸感更高的要求，在人機操作模式中，其動作和思維都能夠完全由維修人員自身掌控。

　　5 虛擬維修技術的展望

　　5.1 進一步完善維修考核評價功能

　　在航空維修中運用虛擬維修技術，其需要維修評估模塊衡量其維修系統(tǒng)質(zhì)量。由于目前航空虛擬維修系統(tǒng)中的開展模式豐富多樣，且不同的訓練程度對于維修人員的專業(yè)水準要求不同，所以應當進一步提升虛擬維修技術的考核評價功能，及時收集維修過程中的數(shù)據(jù)資料，基于不同的評價標準指標，將定量分析作為最佳模式，進一步提升其評價功能。

　　5.2 強化更真實的虛擬維修場景

　　虛擬維修場景主要是借助實體三維模型及維修過程，特別是針對航空設備中的大型部件，它包含了大量的精密零件，而且維修工藝也更加專業(yè)。所以，虛擬維修技術應當更加全面地收錄產(chǎn)品模型信息，提升模型優(yōu)化方法的專業(yè)性，進一步研究技術中的信息繼承等，在原有的基礎上促使虛擬維修場景更加真實。

　　5.3 提升虛擬維修技術中的通用系數(shù)

　　虛擬維修技術的應用領域十分廣泛，它涵蓋了航空、機械、汽車等領域。針對不同的領域，其實際的應用要求也存在差異，所以必須提升虛擬維修技術的通用系數(shù)，推動技術過程的規(guī)范性和綜合性，設計出協(xié)同性更好的虛擬設計系統(tǒng)。

　　5.4 增強人機交互技術

　　人機交互技術作為虛擬維修技術的核心關鍵，隨著科學技術的進步，人機交互也是近年來科技重點研究方向。目前，虛擬維修技術中，用戶和系統(tǒng)之間的交互方式和結果還存在很大的提升空間，如何對物體的適當行為和虛擬現(xiàn)實技術中的三維模型疊加到現(xiàn)實場景中，可以加深研究，以此拓展技術研究領域。

　　6 結語

　　在航空維修中，虛擬維修技術能夠顯著提升維修效率和質(zhì)量。當前，我國虛擬維修技術的應用還存在很大的改良空間，因此研究人員還需要借助先進信息技術，加大研究力度，圍繞航空維修技術的核心，不斷改進維修方式，降低維修成本，推動航空維修現(xiàn)代化水平的進一步提升。

　　參 考 文 獻

　　[1]謝軍，唐慶如.虛擬維修技術及其在航空維修訓練中的應用初探[J].科技視界，2020(8)：212-213.

　　[2]張濤，袁野.航空裝備虛擬維修關鍵技術研究[J].中國新通信，2019，21(17)：159-160.

　　[3]王愷.虛擬維修技術在民航中的應用分析[J].山東工業(yè)技術，2019(6)：50.

　　[4]甄燕.虛擬維修技術在通用航空維修中的應用分析[J].科技資訊，2017，15(33)：92，97.

　　[5]周航，翁洋.淺談虛擬維修技術在通用航空維修中的應用分析[J].中國科技縱橫，2018(16)：52-53.[1] 2

　　推薦閱讀：航空航天技術類的sci期刊