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[摘 要]虚拟维修技术是一种新兴的维修方式，这种维修方式是随着计算机学科、图形处理学科的发展而出现的，并且伴随着虚拟现实技术的进步逐渐成熟，成为了未来装备维修的发展趋势。文章就此探讨了直升机交互式虚拟维修方法，具体内容供大家参考和借鉴。
[关键词]直升机；交互式虚拟；维修方法
中图分类号：S62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0297-01
前言
科学的进步和现代航空业的发展，使得直升机装备的复杂性越来越大，其维修费用也在不断增加。为此，航天企业需要采取先进的维修技术和方法来提高维修效率和质量，从而促进航空企业可持续发展。
1虚拟维修概述
1.1虚拟维修的定义
虚拟维修（Virtual Maintenance）是虚拟现实技术在维修工程上的发展应用，北京航空航天大学马麟明确了虚拟维修的概念：“虚拟维修是以计算机技术与虚拟现实技术为依托，在由计算机生成的、包含了产品数字样机与维修人员3D人体模型的虚拟场景中，通过驱动人体模型来完成整个维修过程仿真的综合性应用技术”。虚拟维修中的“虚拟”就是将真实世界通过精确数据采集后的模拟展示，其虽然不是真实的对设备进行维修，但是实现了实际维修的过程，能够提高维修人员的作业技术水平，并且虚拟维修还能使维修工程技术走出过分依赖经验的阶段。
1.2虚拟维修的优点
1.2.1提前验证维修性设计方案
目前传统产品维修性设计是技术人员在已经制造好的原型机上进行真实的维修过程，这势必造成工作的滞后。虚拟维修的应用能将这类“串联”的工作方式转变为“并行”方式，技术人员利用虚拟维修环境直接对虚拟样机进行维修性设计与评估，并将结果及时反馈到实物样机的设计制造上，将两条工作线并联，提高产品设计制造的“首次成功率”。
1.2.2提高维修效率节省维修成本
虚拟维修并不需要提供实际维修所需要的物理样机、设备等实物环境，只需要将维修资源放在虚拟环境中进行模拟。因此在维修作业中，维修样机的更新换代只需要将虚拟环境中的设备更新即可，其能够有效降低维修成本，达到与时俱进的目的。
1.2.3很好的預测维修保障工作存在的问题与风险
由于虚拟维修真实反映实际维修任务，用户通过在虚拟场景中与各种维修资源发生交互，完整模拟维修保障设计工作，从而可以在计算机模拟中发现存在的问题与风险，降低了实际演练中的成本消耗。虚拟维修中所包含的数字化信息使得最后的结果更加真实可靠，可视化技术使得整个维修工作的细节更加突出。
2交互式虚拟维修系统功与结构能
2.1交互式虚拟维修系统功能
2.1.1虚拟场景的模拟显示
虚拟维修场景包括维修虚拟样机、维修场地以及其他的辅助维修资源。其不仅能够逼真地反映出现实维修环境的情况，同时还符合现实逻辑，有合理的碰撞检修方式对虚拟场景中的碰撞进行处理，防止出现虚拟对象互穿的现象。
2.1.2故障设定与诊断
故障设定使管理员能够自由设定虚拟样机发生的故障，以达到训练使用者的目的，虚拟维修系统中的故障都是以现实维修任务中故障为基础，结合虚拟样机特点而添加的。通过故障诊断模块，使用者能够利用虚拟仪器及其他工具确定故障类型，定位故障发生的部位，为下一步的维修排故工作做准备。
2.1.3维修排故过程模拟
用户能够通过系统提供的虚拟环境和工具，来实现对虚拟样机的维修，并按照规定的顺序进行维修操作，从而实现对故障的排出。并且还能够实现维修任务中的维修操作，如拆卸、安装、试验验证等。
2.1.4合理的人机交互方法
用户利用虚拟维修工具，结合在实际工作中的使用习惯与认知原理，在计算机模拟的虚拟场景下进行对虚拟样机进行各种维修操作，从而完成整个与实际维修任务相同的维修任务流程，同时用户还能根据输出设备的反馈信息，及时得到自己的操作结果。
2.1.5维修过程反馈与分析
虚拟维修系统中的维修任务强调的是维修过程中的仿真模拟，需要最大程度还原现实维修任务流程，并以实际维修任务中的规程为准则。因此，在每一次操作完成之后，虚拟维修系统都应该对用户操作进行进行评价反馈，并在整个过程结束后对操作过程进行缺陷分析，以便于实际操作过程顺利进行。
2.2交互式虚拟维修系统结构
由以上介绍可知，交互式虚拟维修系统应具有友好的用户界面，合理的交互逻辑，逼真的虚拟维修环境。为满足以上要求，交互式虚拟维修系统采用如图1所示的三层结构。
由图1可以看出，用户界面层是用户与系统的交互媒介和接口，该层具有形象直观的特点，用户直接与之接触、操作、选择维修工具、确定维修方案等，其包括虚拟交互环境，维修对象模型与动画显示。同时，用户界面层还是整个系统的输入和输出端，使得用户通过该界面输入命令得到系统操作反馈。
3直升机交互式故障诊断
根据维修手册和实际维修作业流程要求，设计在直升机交互式虚拟维修工作中的故障诊断与排故仿真流程如图2所示。
整个过程主要包括三个步骤：发现故障、检测故障和处理故障。用户首先通过故障诊断维修模块的虚拟可视化驾驶舱窗口观察直升机的状态，并且找出故障现象。再将故障现象确认之后同时打开诊断界面，根据给出的故障树确定各个节点之间的关系。然后根据故障树分析给出的顺序在三维虚拟环境下将待测零部件拆下，并选择对应的虚拟仪器进行检测。当检测到该零部件存在异常时，通过维修界面给出的操作方法对当前零部件进行排故处理操作。
结束语
综上所述，随着科学技术的发展和人类社会需求的不断扩大，虚拟维修技术已经越来越受到人们的关注，并逐渐成为现代维修技术的发展方向。因此，航空企业需要加强对虚拟维修技术的研究，并不断创新与改进，从而提高维修效率和质量，促进航空企业可持续发展。
参考文献：
[1]李森.直升机交互式虚拟维修方法研究[D].中国民航大学，2016.
[2]祖以慧.直升机虚拟维修可视化平台研究[D].中国民航大学，2015.
[3]冉跃龙，闫英敏，吕秀平.虚拟维修技术综述[J].电子设计工程，2012，20（20）：25-29+32.
[4]王新军，邓强，王明聪.构建基于Virtools的直升机虚拟维修实验平台[C]//航空安全与装备维修技术学术研讨会.2014.
[关键词]直升机；交互式虚拟；维修方法
中图分类号：S62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0297-01
前言
科学的进步和现代航空业的发展，使得直升机装备的复杂性越来越大，其维修费用也在不断增加。为此，航天企业需要采取先进的维修技术和方法来提高维修效率和质量，从而促进航空企业可持续发展。
1虚拟维修概述
1.1虚拟维修的定义
虚拟维修（Virtual Maintenance）是虚拟现实技术在维修工程上的发展应用，北京航空航天大学马麟明确了虚拟维修的概念：“虚拟维修是以计算机技术与虚拟现实技术为依托，在由计算机生成的、包含了产品数字样机与维修人员3D人体模型的虚拟场景中，通过驱动人体模型来完成整个维修过程仿真的综合性应用技术”。虚拟维修中的“虚拟”就是将真实世界通过精确数据采集后的模拟展示，其虽然不是真实的对设备进行维修，但是实现了实际维修的过程，能够提高维修人员的作业技术水平，并且虚拟维修还能使维修工程技术走出过分依赖经验的阶段。
1.2虚拟维修的优点
1.2.1提前验证维修性设计方案
目前传统产品维修性设计是技术人员在已经制造好的原型机上进行真实的维修过程，这势必造成工作的滞后。虚拟维修的应用能将这类“串联”的工作方式转变为“并行”方式，技术人员利用虚拟维修环境直接对虚拟样机进行维修性设计与评估，并将结果及时反馈到实物样机的设计制造上，将两条工作线并联，提高产品设计制造的“首次成功率”。
1.2.2提高维修效率节省维修成本
虚拟维修并不需要提供实际维修所需要的物理样机、设备等实物环境，只需要将维修资源放在虚拟环境中进行模拟。因此在维修作业中，维修样机的更新换代只需要将虚拟环境中的设备更新即可，其能够有效降低维修成本，达到与时俱进的目的。
1.2.3很好的預测维修保障工作存在的问题与风险
由于虚拟维修真实反映实际维修任务，用户通过在虚拟场景中与各种维修资源发生交互，完整模拟维修保障设计工作，从而可以在计算机模拟中发现存在的问题与风险，降低了实际演练中的成本消耗。虚拟维修中所包含的数字化信息使得最后的结果更加真实可靠，可视化技术使得整个维修工作的细节更加突出。
2交互式虚拟维修系统功与结构能
2.1交互式虚拟维修系统功能
2.1.1虚拟场景的模拟显示
虚拟维修场景包括维修虚拟样机、维修场地以及其他的辅助维修资源。其不仅能够逼真地反映出现实维修环境的情况，同时还符合现实逻辑，有合理的碰撞检修方式对虚拟场景中的碰撞进行处理，防止出现虚拟对象互穿的现象。
2.1.2故障设定与诊断
故障设定使管理员能够自由设定虚拟样机发生的故障，以达到训练使用者的目的，虚拟维修系统中的故障都是以现实维修任务中故障为基础，结合虚拟样机特点而添加的。通过故障诊断模块，使用者能够利用虚拟仪器及其他工具确定故障类型，定位故障发生的部位，为下一步的维修排故工作做准备。
2.1.3维修排故过程模拟
用户能够通过系统提供的虚拟环境和工具，来实现对虚拟样机的维修，并按照规定的顺序进行维修操作，从而实现对故障的排出。并且还能够实现维修任务中的维修操作，如拆卸、安装、试验验证等。
2.1.4合理的人机交互方法
用户利用虚拟维修工具，结合在实际工作中的使用习惯与认知原理，在计算机模拟的虚拟场景下进行对虚拟样机进行各种维修操作，从而完成整个与实际维修任务相同的维修任务流程，同时用户还能根据输出设备的反馈信息，及时得到自己的操作结果。
2.1.5维修过程反馈与分析
虚拟维修系统中的维修任务强调的是维修过程中的仿真模拟，需要最大程度还原现实维修任务流程，并以实际维修任务中的规程为准则。因此，在每一次操作完成之后，虚拟维修系统都应该对用户操作进行进行评价反馈，并在整个过程结束后对操作过程进行缺陷分析，以便于实际操作过程顺利进行。
2.2交互式虚拟维修系统结构
由以上介绍可知，交互式虚拟维修系统应具有友好的用户界面，合理的交互逻辑，逼真的虚拟维修环境。为满足以上要求，交互式虚拟维修系统采用如图1所示的三层结构。
由图1可以看出，用户界面层是用户与系统的交互媒介和接口，该层具有形象直观的特点，用户直接与之接触、操作、选择维修工具、确定维修方案等，其包括虚拟交互环境，维修对象模型与动画显示。同时，用户界面层还是整个系统的输入和输出端，使得用户通过该界面输入命令得到系统操作反馈。
3直升机交互式故障诊断
根据维修手册和实际维修作业流程要求，设计在直升机交互式虚拟维修工作中的故障诊断与排故仿真流程如图2所示。
整个过程主要包括三个步骤：发现故障、检测故障和处理故障。用户首先通过故障诊断维修模块的虚拟可视化驾驶舱窗口观察直升机的状态，并且找出故障现象。再将故障现象确认之后同时打开诊断界面，根据给出的故障树确定各个节点之间的关系。然后根据故障树分析给出的顺序在三维虚拟环境下将待测零部件拆下，并选择对应的虚拟仪器进行检测。当检测到该零部件存在异常时，通过维修界面给出的操作方法对当前零部件进行排故处理操作。
结束语
综上所述，随着科学技术的发展和人类社会需求的不断扩大，虚拟维修技术已经越来越受到人们的关注，并逐渐成为现代维修技术的发展方向。因此，航空企业需要加强对虚拟维修技术的研究，并不断创新与改进，从而提高维修效率和质量，促进航空企业可持续发展。
参考文献：
[1]李森.直升机交互式虚拟维修方法研究[D].中国民航大学，2016.
[2]祖以慧.直升机虚拟维修可视化平台研究[D].中国民航大学，2015.
[3]冉跃龙，闫英敏，吕秀平.虚拟维修技术综述[J].电子设计工程，2012，20（20）：25-29+32.
[4]王新军，邓强，王明聪.构建基于Virtools的直升机虚拟维修实验平台[C]//航空安全与装备维修技术学术研讨会.2014.