虚拟现实技术在飞机制造中的应用

现代飞机的研制周期在日益缩短的同时，对飞机性能的要求与日提升，而飞机技术的复杂性也越来越高。因此，在飞机研制的过程中，应用虚拟现实技术成为确保飞机研制成功的关键手段之一。在飞机设计的过程中，应用虚拟技术能提前开展性能仿真演示、人机工效分析、总体布置、装配与维修性评估，能够及早发现、弥补设计缺陷，实现“设计—分析—改进”的闭环迭代。因此，虚拟现实技术促进飞机设计能力提升的作用表现在三个方面：第一，在产品设计初期，利用虚拟现实技术可以给予用户沉浸式虚拟体验，给用户信心，抓住进入市场的先机；第二，利用虚拟机取代实物机，将“先虚拟体验”取代“后实物验证”，缩短了飞机研制周期，节省了飞机研制经费，这使得绿色航空设计和低碳经济理念成为现实；第三，利用虚拟现实技术，在设计阶段尽可能地发现设计缺陷，避免将缺陷留到研制阶段，减少了反复修改的过程，缩短了研制周期，实现了设计一次即可成功，提升了飞机质量。

目前，欧美先进航空企业，尤其是波音、空客等公司在飞机设计中的很多业务领域都采用了虚拟现实技术。用虚拟现实技术虚拟设计波音747获得成功，是近年来引起科技界瞩目的一件大事。波音747飞机由300多万个零件组成，这些零件及飞机的整体设计在一个由数百台工作站的虚拟现实环境系统上进行。设计师戴上头盔显示器，就能穿行于这个虚拟的“飞机”中，去审视“飞机”的各项设计。过去为设计一架新型的飞机必须先建造两个实体模型，每个造价约为60万美元。应用该技术后，不仅节省了研制经费、缩短了研制时间，而且保证了机翼和机身对合的一次成功。

继波音747后，2008年基于虚拟现实技术设计的波音787飞机正式试飞。波音787的研制技术基本代表了发达国家目前先进设计技术的水平和应用现状。另外，在波音777和空客A380的设计过程中，以虚拟现实为代表的新一代数字化先进设计技术将整体项目进度和飞机研制成本分别缩短、降低了将近一半。另外，欧洲直升机公司从2010年起在德国多瑙沃特建立虚拟现实工作室，可在一个6 m×2.5 m尺寸的屏幕上以互动、沉浸的方式操作整个直升机或各个部件，开展多专业协同设计与设计效果体验评估。总体来说，西方发达国家已充分认识到了虚拟现实技术对飞机研制的重要意义，并已将虚拟现实技术纳入方案设计阶段的设计流程，使工程师沉浸于虚拟环境中，提前开展设计优化与分析评估。(www.xing528.com)

近十几年来，我国飞机数字化设计技术已取得很大的突破，几个主要的飞机设计单位也初步建立了投入型虚拟现实环境。例如，中航工业第一飞机设计研究院在型号研制中尝试使用虚拟现实技术进行座舱布置设计、虚拟拆装和人机工效分析，取得了一定的效果。但是，当前国内还没有将虚拟现实技术与数字化设计流程进行有效的结合，只针对设计流程上的单点环节和个别专业进行了局部的工程应用，而更多的应用偏重于产品演示，使用效果非常有限。