虚拟现实：在“银幕”中造飞机
摘要: 最近，电影《侏罗纪世界》中，一个美国小孩在空旷的恐龙博物馆里，和由全息技术所形成的3D恐龙进行互动的场景，相信令很多人都初步领略到了虚拟现实技术的魅力和未来。如今，随着虚拟技术的不断发展，美国波音、欧洲空客以及中国商飞等，各家民机制造商都对这项技术感兴趣起来，探索它对民机制造业可能带来的新变化。 ...
| 最近，电影《侏罗纪世界》中，一个美国小孩在空旷的恐龙博物馆里，和由全息技术所形成的3D恐龙进行互动的场景，相信令很多人都初步领略到了虚拟现实技术的魅力和未来。如今，随着虚拟技术的不断发展，美国波音、欧洲空客以及中国商飞等，各家民机制造商都对这项技术感兴趣起来，探索它对民机制造业可能带来的新变化。
工程人员正在调试虚拟仿真系统。张学鹏摄 没有机翼和轮子 也能完成飞机制造 在位于美国西雅图北郊的波音制造工厂里，正举行着787“梦想客机”的下线仪式。当人们看到787飞机时，也许会说：“它不过是又一架大型飞机而已”。但实际上，它绝不是那么简单。科罗拉多州的航空业分析家迈克尔·博伊德认为，787飞机能够载入史册得益于前沿科技的应用，而虚拟设计技术就是其中的代表。 在787“梦想客机”的下线仪式上，并没有出现真正的飞机。这是一场虚拟的下线仪式，它以虚拟的方式标志着787的成功研制。“我们的设计师和工程师们已经在电脑屏幕上创造出飞机模型，并解决了电脑设计程序的所有漏洞。”波音公司的设计工程师西蒙·库克表示，“即使没有真正的机翼和轮子，我们也可以完成全部制造过程。” 波音787下线仪式上所展示的并不是实际存在的机器部件，而这恰恰是虚拟设计软件的神奇之处——西蒙·库克说：“它可以在我们实际制造机器之前就完成对整个飞机的生产；也就是说，当我们生产成品之前，我们就一直在电脑上‘制造’这架飞机。” 法国达索公司制作的3D数学模型让属下的工程师们在全部部件生产出来之前，就能准确地看到它们对于787飞 机的工程符合性问题，以及有没有足够的空间让工人们进行安装或调试。例如，工程师们发现了计划中的货舱门并不适合于组装，他们还看到电子仪器架也存在相同 的问题。如果事先不知道要做调整，公司不仅要重新设计仪器架，而且要重新调整架子周围的结构，或者重新设计组装工具；这些工作的成本是非常高的，光是修理 部件也许就得花上一星期。 虚拟仿真技术代表着未来的制造趋势，而且这不仅仅限于飞机制造业。达索公司CEO伯纳德·查尔斯说：“想想你每天接触到的电话、汽车、咖啡机……不管是什么东西，如今的制造业都已经变得越来越虚拟化了，这是一场革命；对影像技术的发展而言，虚拟仿真的确是一个前景广阔、充满活力的平台。” 虚拟ARJ21客舱 让客户选型更轻松 中国商飞北研中心数字仿真实验室的C-CAVE是一种基于主动立体投影的交互式全沉浸虚拟仿真环境。北研中心建成的C-CAVE系统在世界上首次采用了五面全玻璃幕、机器人表面喷涂成像技术。其中，前幕、顶幕和地幕分别由3台专业立体投影机驱动，左幕和右幕分别由2台专业立体投影机驱动，共13个显示通道。系统自验收以来，实验室科研人员先后开展了新一代支线飞机概念设计方案虚拟现实评估、ARJ21飞机客舱内饰虚拟选型等设计方案虚拟现实评估等课题的研发工作。北研中心数字仿真实验室王大伟告诉记者，C-CAVE提供了一个全沉浸交互式的虚拟仿真环境，用于新型民机的预先研究评估和关键技术攻关，采用先进的数字仿真技术，缩短民机的研发周期，降低研制成本，为提高新型飞机预研评估的质量和效率提供了有力的技术支撑。 “这套系统不仅仅给我们实验室带来便利，其他部门在工作中也能得到强力支持。”王大伟表示，“虚拟仿真技术可以帮助工程人员更加准确地评估设计，减少做物理模型和试验的次数，提高效率，降低成本。” 利用这套系统，北研中心总体气动设计人员可以看到“真实” 飞机的外形，以及流场分布、压力分布的情况；结构强度设计人员可以“穿越”到飞机框架中，结合应力计算的可视化结果，非常直观地检查结构的协调关系、维修 可达性；驾驶舱设计人员穿上数据衣，戴上具有触觉的数据手套，可以“坐”在驾驶舱里“触碰”控制按钮，更加准确地评估设计方案的合理性和效率；客舱布置设 计人员可以“进入”客舱内部，在线改变座椅的布局方式、不同的内饰方案，身临其境地体验乘客的感受。 ARJ21-700飞机客舱内饰选型工作是C-CAVE系统首次围绕型号客舱所做的开创性工作，第一次将虚拟现实技术应用于民用飞机的客舱内饰选型。 据记者了解，在C-CAVE系统里，设计人员可以身临其境地进入客舱内部“走动”，客舱地板、侧壁板、座椅等部件，其面料、材质、颜色等属性可以任意组合，免却了以往需要做实物舱段在时间和成本上的困扰，改变了航空公司传统的选型方式，保障了ARJ21型号项目的进度，将进一步推动了我国第一款商用喷气式飞机的产业化和市场化进程。曾经体验过C-CAVE系统的ARJ21飞机首家用户成都航空公司市场营销中心副总经理黄梅给予了高度评价：“有了这么先进的虚拟仿真环境，对于我们航空公司而言，客舱内饰设计方案的变更和评估将会变得非常容易。我对我们自己的国产新支线客机也更有信心。” |
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