航空虚拟实训平台，沉浸式学习新境界

近年来，构建与真实环境高度匹配的虚拟场景，并结合外接设备实现与虚拟对象的互动教学，已成为虚拟现实技术在实践教育中的流行趋势。顺应这一趋势，紧密围绕航空工程专业的实践教学需求，开发了一套航空工程实训中心的虚拟仿真教学平台。该平台整合了飞机关键部件、飞机装配型架等核心航空制造教学工具，不仅突破了实体设备数量的限制，还提升了学生的自主学习能力。

一、平台架构

基于虚拟现实技术开发的航空工程实训中心虚拟仿真平台架构共分为5个层次：用户层、应用层、平台层、数据层、支撑层，各层之间相互支撑。

用户层面向学生、高校老师及企业人员，核心服务为学生，同时提供专业培训以提升其实践与设备使用能力；服务层提供虚拟环境服务，包括高校实践教学、员工培训、工程设计方案及工艺仿真验证与优化；平台层基于VR技术开发飞行器制造实训中心与智慧实验室，创新构建装配生产线与虚拟仿真实验室；数据层管理、存储用户信息、场景模型、仿真脚本、教学答案及实验数据；发布层支持Web、PC、VR端发布，开发者需根据需求选择相应版本与标准。

二、平台搭建

1.飞行器制造实习实训中心场景漫游

本平台借助Unity3D强大的三维展示能力，运用三维建模、遮挡优化、渲染技术及光照贴图，精心打造了一个与真实环境高度一致的飞行器制造实习实训中心虚拟场景。该场景涵盖了飞机的前机舱、机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼等关键部件，以及装配型架、AGV智能运输系统和三坐标测量机等设备。此外，还创建了通用飞机装配生产线和飞机装配工艺学虚拟仿真实验室，特别设置了飞机平尾装配和三坐标测量机检测操作训练项目。

2.飞机部件装配操作

飞机装配工艺学的虚拟仿真实验环境融合了飞机平尾部件、装配型架以及AGV智能运输系统。学生在探索飞行器制造实习实训中心的虚拟空间时，能够自由移动到飞机部件装配型架附近，并选择进入飞机装配工艺学的虚拟仿真实验室。在这里，智能教学助手会引导学生前往零件区域，首先熟悉水平尾翼的各个零件；接着，前往成品区了解平尾的功能、构成及其在飞机上的位置；最后，在装配区深入认识飞机平尾装配型架的结构，并学习平尾的装配流程。

三、平台应用

基于航空工程实训中心虚拟仿真平台的教学模式采用虚拟训练+设备实操的混合实践教学模式，该教学模式由教师课上平台演练，学生课下自主训练与设备实操训练三个环节组成，共同提高学生独立自主学习能力。

1.教师课上平台演练

在教师的课堂教学演练中，课前会预先向学生分发实验平台的操作指导书。到了课堂上，教师利用屏幕广播教学软件，实时展示三坐标测量机的虚拟操作流程。教师完成演示后，学生随即在课堂上进行线上虚拟仿真训练。此时，教师可以通过屏幕实时监控学生的操作情况，及时发现学生在实践过程中遇到的共性问题，迅速给出解决方案，提升学习效果。

2.学生课下自主训练

在课下的自主训练阶段，建立了微信群聊，以便随时为学生解答疑问。学生可以借助电脑、手机等移动设备，轻松访问网页端的虚拟仿真实验平台。在虚拟场景中，学生将跟随教学引导，独立完成虚拟仿真检测任务。为了激励学生不断精进，将他们课下的最好训练成绩纳入课程考核体系，鼓励他们通过反复练习，直至熟练掌握三坐标测量机的检测工艺流程。

3.设备实操训练

在设备实操训练阶段，学生在完成虚拟仿真实验的基础上，进一步参与到仪器设备的实际操作中。实践课堂上，教师亲自带领学生接触真实的测量设备，引导他们自主回顾并巩固设备相关的知识点及操作方法。在教师的悉心指导下，学生自主选择待测的工件，并依据所学，制定个性化的测量方案。随后，他们将亲自操作三坐标测量机，完成测量任务。