基于虚拟仿真技术的航空发动机油封模拟系统

作者：郭峰吴绍钧周斌高伟

来源：《现代电子技术》2010年第08期

摘要:我军航空发动机油封工作中存在的问题阻碍了航空发动机油封技术的训练。为解决该问题,开发了一套航空发动机油封模拟系统。它利用虚拟仿真技术模拟航空发动机油封操作过程,是一种集油封虚拟训练和考核评价于一体、经济实用的现代化教学手段。根据航空发动机油封操作规程,系统功能设计包括引导提示、油封仿真、考核评价三个模块,油封仿真是核心,它包括视景仿真、运动仿真、音响仿真、操作仿真四个子功能,能够提供等同于实操,甚至更好的训练效果,具有重大的经济效益和军事效益。

关键词:油封仿真; 航空发动机; 虚拟仿真技术; 军事效率

中图分类号:TP311文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)08-0067-03

Simulation System for Aero Engine Oil Seal Based on Virtual Simulation Technology

GUO Feng, WU Shao-jun, ZHOU Bin, GAO Wei

(Navy Aeronautical Engineering Institue Qingdao Branch, Qingdao 266041, China)

Abstract:The work of military aero-engine oil seal exists the problem that hinders the training of aero-engine oil seal technology. The solution is to develop a set of aero-engine oil seal simulation system, which uses virtual simulation technology to simulate the operating process of aero-engine oil seal, and is a integration of oil seal simulative training and the appraisal, as well as economic and practical modern teaching methods. According to aero-engine oil seal operational procedures, system function design includes three modules such as guiding tips, seal simulation and assessment. The seal simulation is the core, which includes four sub-functions such as visual simulation,motion simulation,sound simulation, operation simulation, can provide equivalent or better training results, and has great economic and military benefits. The system′s innovation is the application of th e virtual simulation technology in aero-engine oil seal′s training.

Key words:oil seal; aero-engine; virtual simulation technology; military benefit

0 引言

目前虚拟仿真技术广泛应用于自动控制、医疗康复、教育娱乐、维修训练、军事训练等各个领域[1-4]。虚拟本质是客观事物在计算机上的一种仿真实现,是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境,通过特殊的头盔、数据手套等传感设备进入虚拟空间,感知和实时操作虚拟世界中的各种对象,使参与者有身临其境的感觉,能体验、接受和认识客观世界中的客观事物。

虚拟仿真技术应用于航空发动机油封训练是当前我军航空发动机油封工作的迫切需要。我军航空发动机的油封设备多为20世纪80年代生产,可满足老旧机种的油封工作。由于一些进

口和国产的新机种逐渐成为我军主战机种,目前的油封设备已无法满足其发动机油封的需要。另外,航空发动机油封技术含量高,操作规程复杂,油封设备操作较为严格,要求操作人员本身应具有较强的责任心和专业的油封工作技术和经验。目前,我军院校基本没有开设相应的油封专业学科,油封人才基本靠“师傅带徒弟”的模式来培养,很难满足目前航空发动机油封工作的实际需要。

这些问题严重影响了航空发动机油封技术的训练,而利用虚拟仿真技术能够创建出真实感和沉浸感较强的航空发动机油封环境,为航空发动机油封工作提供油封虚拟训练,有助于提高油封人员的操作水平和操作技能。虚拟仿真技术已经成熟并广泛应用,因此开发一套航空发动机油封模拟系统已成为一种既经济又实用的解决方法。

1 开发工具

航空发动机油封模拟系统采用目前世界上广泛使用的工业仿真软件Creator,GL Studio,Vega Prime和进行开发[5-6]。

Creator是世界上领先的实时三维数据库生成系统,可以用来对发动机、油封设备、仓库等实物场景进行三维建模。油封设备的各种仪表是由GL Studio来建模的,并以可视化模型数据库的形式生成OpenFlight(.flt)文件格式标准的层次视景数据库。然后,OpenFlight文件再调入Vega Prime,成为实时仿真的一部分。

Vega Prime具有良好的图形环境界面和完全面向对象的语言应用程序接口API,丰富的实用库函数及大量的功能模块可满足拆卸油管,控制油封设备进行油封等多种仿真要求[7-8]。

但是,Vega Prime本身不能实现人机交互,还需要用进行系统集成。该系统以为开发平台,使用Vega Prime的函数库,并通过复杂的编程,实现对虚拟场景、环境、运动的模拟仿真。

2 系统分析及设计

航空发动机油封模拟系统包括训练和考核两种模式。训练模式的特点是系统需要具备操作引导和错误提示功能;考核模式的特点是系统需要具备评价功能。