【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實場景，構建不同的虛擬維修環境，由維修人員對其實施仿真操作，切實提升了維修水平和質量，具有操作簡便、程序可視、信息技術的優勢。

　　1 虛擬維修技術的概念

　　當前，對虛擬維修技術的定義國內外還沒有形成統一。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，就是借助信息技術等生成的虛擬環境，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，維修人員根據維修的特點對可能出現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 降低航空維修環境的復雜性

　　在實際的維修過程中，航空維修環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，展開協同維修作業，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節之一。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)優化維修方案。將虛擬維修技術應用于航空設備維修中，能夠對各個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。將各項數據進行收集和分析，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，能夠對維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，有效地規避實際維修過程中可能出現的風險，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，根據實際的影響因素、平移或旋轉坐標系，將有關零部件提出來，再實施后續的拆卸操作。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動的角度定位為90°的整倍數，利用裝配路徑，以達到有效解決協調問題的目的。

　　4.2 虛擬環境下的航空器維修

　　(1)分析航空器維修性能。基于現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，嚴格按照操作流程執行工作，對出現問題的部分進行維修。通常情況下，可以借助維修演示呈現，進而對維修的好壞進行評估。傳統的可維修性檢測主要是借助木質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，還能夠通過人機交換的界面，實現修理、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，將相關的數據信息進行實時的上傳和存貯，并自動生成文件，幫助維修人員實現對各個產品的動態監測和追蹤控制。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，并自動生成最終數據[5]。

　　4.3 虛擬環境下系統和實際操作

　　(1)設計系統結構。一般情況下，針對航空維修系統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，針對不同系統的基本任務，實現對維修資源、數據的全方位管理，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、協同穩健模型展示、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)依據方案調試設備。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，獲得有關數據，分析維修中遇到的障礙和具體內容，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對相關零部件進行控制，選用專業的攝像頭、數據手套、數據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質量。由于目前航空虛擬維修系統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據資料，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。所以，虛擬維修技術應當更加全面地收錄產品模型信息，提升模型優化方法的專業性，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

　　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，推動技術過程的規范性和綜合性，設計出協同性更好的虛擬設計系統。

　　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實技術中的三維模型疊加到現實場景中，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