某型飛機(jī)冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的開發(fā)

柳陽明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工學(xué)院 航空工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132102)

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某型飛機(jī)冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的開發(fā)

柳陽明， 柳 汀， 郝立夫

(吉林化工學(xué)院 航空工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132102)

飛機(jī)教學(xué)資源不足已成了影響航空維修人才培養(yǎng)的主要問題之一，集學(xué)校、企業(yè)力量，聯(lián)合開發(fā)了某型飛機(jī)冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，有效的化解了對冷氣系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)所面臨的難題。文章介紹了開發(fā)過程與實(shí)現(xiàn)的功能。實(shí)踐證明，該平臺(tái)使冷氣系統(tǒng)變得簡單、直觀、易于觀察、方便實(shí)訓(xùn)還調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，使對飛機(jī)冷氣系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)落到了實(shí)處，教學(xué)實(shí)效明顯，該平臺(tái)的建設(shè)對航空維修類院校具有一般的借鑒意義。

飛機(jī)冷氣系統(tǒng)； 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)； 仿真

0 引 言

近30年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國航空業(yè)得到了同步的高速發(fā)展，無論軍機(jī)還是民機(jī)數(shù)量上都在逐年擴(kuò)大，性能上都在不斷的提高，而且發(fā)展勢頭強(qiáng)勁、發(fā)展空間巨大[1-2]。這樣的高速發(fā)展對航空維修業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是航空類高職院校如何通過教學(xué)改革，以先進(jìn)的教學(xué)手段培養(yǎng)出更多的航空維修人才，以適應(yīng)航空業(yè)高速發(fā)展的需求，已成為一個(gè)急需解決的現(xiàn)實(shí)問題，目前已出現(xiàn)了航空維修、維護(hù)人員供不應(yīng)求的局面[3-5]。然而，培養(yǎng)高素質(zhì)的航空維修人才離不開實(shí)踐環(huán)節(jié)[6-11]，可是目前的情況是：一方面是飛機(jī)教學(xué)資源短缺，可謂是一件難求；另一方面是廠家為保障質(zhì)量又不允許學(xué)員在飛機(jī)上有過多的操作；再一方面是教學(xué)手段落后，學(xué)生很難學(xué)透。為突破這些制約，加速航空維修專業(yè)人才的培養(yǎng)，吉林化工學(xué)院航空工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院組織骨干力量與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)了某型飛機(jī)冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，應(yīng)用后收到了很好的教學(xué)實(shí)效。

1 某機(jī)冷氣系統(tǒng)的概述

某機(jī)的冷氣系統(tǒng)又叫空氣壓縮系統(tǒng)，它是利用壓縮空氣膨脹推動(dòng)部件進(jìn)行工作的。因冷氣粘度小、膨脹傳動(dòng)迅速、無需設(shè)置回路等優(yōu)點(diǎn)，所以冷氣系統(tǒng)在該機(jī)上用于對機(jī)輪進(jìn)行剎車、密封座艙蓋、給座艙蓋除冰、投放著陸減速傘、充裝炮彈及關(guān)斷燃料開關(guān)等操作。

2 實(shí)現(xiàn)功能

能使學(xué)員一目了然地看清整個(gè)冷氣系統(tǒng)的構(gòu)成情況和連接關(guān)系；能進(jìn)行各種附件和管路的拆裝實(shí)訓(xùn)；能對冷氣系統(tǒng)進(jìn)行充氣和氣密實(shí)驗(yàn)；能通過替換附件的方式測式被測件工作是否正常；能進(jìn)行機(jī)輪剎車操作和過程演示；能模擬向座艙蓋噴射防冰液；能進(jìn)行充裝炮彈操作；能進(jìn)行投放減速傘操作；能進(jìn)行關(guān)斷然料開關(guān)操作；能進(jìn)行電路連接和排故實(shí)訓(xùn)。

3 總體設(shè)計(jì)

冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由物理實(shí)訓(xùn)臺(tái)和仿真系統(tǒng)兩部分組成。物理臺(tái)由工作臺(tái)、控制臺(tái)和起落架三部分組成。為使物理臺(tái)貼近飛機(jī)的真實(shí)狀況，把某機(jī)冷氣系統(tǒng)的全部附件和管路平移到工作面板上，在保證不失真的前題下，從利于學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)角度進(jìn)行重新布局；將座艙內(nèi)與冷氣系統(tǒng)相關(guān)的操控開關(guān)及信號指示設(shè)備全部平移到控制臺(tái)上；機(jī)輪剎車部分是重點(diǎn)難學(xué)故障多的部位，將其設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊，能重現(xiàn)起落架機(jī)輪剎車的工作情形。仿真系統(tǒng)由附件的原理動(dòng)畫部分、附件拆裝部分和工作電路仿真三部分組成。采用校企合作方式聯(lián)合開發(fā)。

4 物理實(shí)訓(xùn)臺(tái)具體設(shè)計(jì)與綜合測試

4.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

工作臺(tái)由上部的面板和下部的箱體組成見圖1。面板用來安裝某機(jī)的整個(gè)冷氣系統(tǒng)，用于展示系統(tǒng)組成、演示系統(tǒng)工作及進(jìn)行拆裝實(shí)訓(xùn)、排故實(shí)訓(xùn)、測試?yán)錃飧郊??？紤]到冷氣系統(tǒng)的最高壓力達(dá)13.0 MPa,因而箱體和面板內(nèi)部都采用鋼結(jié)構(gòu)骨架，骨架外面包上白鋼鈑。箱體前面安裝9個(gè)門，用于放置飛機(jī)附件、工具和各種配件。面板是在骨架外面貼一層10 mm厚的專用合成板以用來安裝冷氣系統(tǒng)的附件和管路，附件和管路裝在面板的前面，面板的背面用來布控導(dǎo)線，以實(shí)施對冷氣各部分的控制。

圖1 某機(jī)冷氣系統(tǒng)工作臺(tái)

4.2 板面布件和連線

面板是工作部分，要求設(shè)計(jì)合理、接近實(shí)際、工作可靠、實(shí)用耐用、美觀大方和安全穩(wěn)定。首先在面板上進(jìn)行布局，將該機(jī)的冷氣系統(tǒng)各個(gè)工作部分合理的分配在面板上，然后檢查待安裝冷氣系統(tǒng)的附件，確保每個(gè)附件都處于正常的工作狀態(tài)。再結(jié)合每個(gè)附件的具體形狀和安裝的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)固定支座，將附件通過螺紋、卡子、專用鋼帶等可靠地固定在面板上，最后根據(jù)氣路的走向和連接關(guān)系對導(dǎo)管進(jìn)行下料、彎折、擴(kuò)口和連接。

4.3 機(jī)輪剎車部分的設(shè)計(jì)與制作

將該機(jī)的3個(gè)起落架安裝在專門設(shè)計(jì)的臺(tái)架上，如圖1中左下角所示。機(jī)輪下邊安裝電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過膠輪能帶動(dòng)3個(gè)機(jī)輪加速旋轉(zhuǎn)，在控制臺(tái)上或板面上可對機(jī)輪進(jìn)行剎車操作，可演示脫胎放氣的全部過程。還能在面板上對機(jī)輪進(jìn)行應(yīng)急剎車操作。

4.4 操縱臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作

操縱臺(tái)仿照座艙左右和前面儀表板的布局，將各種真實(shí)的控制開關(guān)、儀表和信號指示設(shè)備布置在與座艙相對應(yīng)的位置上，并在其下邊貼上標(biāo)簽以便于學(xué)員識別(見圖2)。該機(jī)采用27 V直流電，配一臺(tái)可控硅直流穩(wěn)壓電源，考慮到實(shí)訓(xùn)的不確定性，保險(xiǎn)裝兩套。各種控制元件也按照飛機(jī)上的連接關(guān)系安裝在操縱工作臺(tái)的箱體內(nèi)，便于查看、設(shè)置故障及排除故障。

圖2 控制臺(tái)

4.5 綜合測試

將冷氣系統(tǒng)工作臺(tái)、機(jī)輪剎車部分、操縱臺(tái)制作完成并連接后，開始進(jìn)行各項(xiàng)綜合測試，具體如下：①通電測試。將可控硅直流穩(wěn)壓電源調(diào)到27 V，接通控制臺(tái)上的總電源電門“108①”通電信號燈應(yīng)亮，冷氣系統(tǒng)的各工作部分都應(yīng)正常配電；②充氣及氣密實(shí)驗(yàn)。將地面冷氣瓶的充氣帶與面板上的充氣嘴連接好，打開主冷氣瓶充氣開關(guān)和襟翼冷氣瓶充氣開關(guān)，充到到一定時(shí)間后，主冷氣瓶、襟翼冷氣瓶、支柱冷氣瓶、拋蓋冷氣瓶的充分壓力應(yīng)達(dá)到11.0～13.0 MPa，軍械冷氣瓶、減速傘冷氣瓶的壓力值應(yīng)為5 MPa,壓力值達(dá)到規(guī)定值后，關(guān)閉各充氣開關(guān)，冷氣系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)符合該機(jī)保壓密封要求；③剎車測試。接通總電門“108(1)”、剎車部分電門“右配電板”(4)后，剎車電路進(jìn)入正常配電狀態(tài)，開動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)機(jī)輪，則機(jī)輪加速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)按下剎車調(diào)壓器頂桿，可實(shí)現(xiàn)對機(jī)輪輕重剎車的控制，當(dāng)關(guān)閉拖動(dòng)電機(jī)使之處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則機(jī)輪產(chǎn)生拖胎，慣性傳感器工作，接通放氣活門，放氣活門自動(dòng)放氣，能自動(dòng)解除拖胎。另外在按下剎車調(diào)壓器頂桿的情況下，再拉動(dòng)剎車分配器的彈簧筒使橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)能對左右機(jī)輪進(jìn)行單剎車或一輕一重的剎車控制；④噴灑防冰液測試。接通總電源電門“108(1)”和除冰、火警、滅火電門“15(16)”，按下防冰按鈕(21)時(shí)，防冰液噴出距離應(yīng)不少于3 m；⑤應(yīng)急剎車。在機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，拉出應(yīng)急剎車把柄，能對機(jī)輪進(jìn)行應(yīng)急剎車，并且應(yīng)該隨著應(yīng)急剎車把柄拉出量增大產(chǎn)生更大的剎車壓力；⑥放傘與投傘。在接通電源電門、116上排(1)和減速傘電門“116下排(3)”，按下放傘按鈕后，應(yīng)能聽到放傘冷氣電磁開關(guān)工作的聲音；按下投傘按鈕，應(yīng)能聽到投傘冷氣電磁開關(guān)工作的聲音。⑦其他部分測試。充裝炮彈、關(guān)斷燃料開關(guān)、拋蓋及滅火等方面的測試與⑥的測試方法相同。⑧被測件的測試。當(dāng)一個(gè)附件維修后，測試其工作好壞，可通過替換件的方法，將其安裝在系統(tǒng)中進(jìn)行工作測試。⑨排故測試。當(dāng)對冷氣系統(tǒng)進(jìn)行故障設(shè)置后，系統(tǒng)應(yīng)出現(xiàn)故障現(xiàn)象，只有當(dāng)正確排除故障后，系統(tǒng)才能恢復(fù)正常工作。

5 仿真系統(tǒng)

因?yàn)轱w機(jī)附件稀缺、昂貴，所以學(xué)校無法得到足夠數(shù)量的附件來滿足大量學(xué)生對學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)的需求。為此，校企合作開發(fā)飛機(jī)助學(xué)仿真系統(tǒng)代替飛機(jī)附件。該仿真系統(tǒng)由附件原理動(dòng)畫部分，附件三維拆裝部分和系統(tǒng)模塊工作部分組成。

5.1 附件原理動(dòng)畫部分

將冷氣系統(tǒng)的所有附件制成可播放的原理動(dòng)畫,通過控制播放條可以看到附件在不同階段的工作原理，例如，50減壓器的原理動(dòng)畫如圖3所示。

該動(dòng)畫除有播放條的控制外，還有如下特殊控制功能：點(diǎn)擊圖3中的“1”能查看該附件的安裝位置，點(diǎn)擊“2”能查看該附件三維立體圖，點(diǎn)擊“3”能查看該附件的功用，點(diǎn)擊“4”能查看該附件剖面圖，每點(diǎn)擊一下“5”則倒退一步，如果在“5”上按住左鍵不放手則連續(xù)倒退播放，每單擊一下“6”則正向播放一步，如在“6”上按住左鍵不放手，則連續(xù)正向播放。在播放工作原理時(shí)，播放到不同階段還配有該階段的字幕來說明其工作原理。

5.2 附件的三維拆裝部分

將冷氣附件制作成可互動(dòng)拆裝的三維仿真軟件，例如50減壓器如圖4和圖5所示。利用SolidWorks技術(shù)對該附件進(jìn)行建模[12-13]，然后利用3DMax和VRP技術(shù)進(jìn)行虛擬仿真從而實(shí)現(xiàn)互動(dòng)拆裝功能[14-15]。

圖3 50減壓器原理動(dòng)畫

圖4 50減壓器拆裝前

圖5 50減壓器拆卸后

該拆裝軟件具有如下功能：①能以單步或連續(xù)的方式演示拆裝過程；②能隱藏或顯示任何零件；③可單獨(dú)顯示所指定的零件；④可對顯示的內(nèi)容進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)操作；⑤可查看該附件的功用、安裝位置、剖面圖和工作原理；⑥能從任何指定的步驟開始對該附件進(jìn)行拆裝；⑦能考核學(xué)員拆卸附件和裝配附件是否正確，并按正確拆裝的步驟給出成績。

5.3 各模塊的工作仿真部分

整個(gè)冷氣系統(tǒng)由不同模塊的工作部分組成，如剎車部分、防冰部分、拋蓋部分等，每一部分完成特定的工作任務(wù)。將每個(gè)功能模塊做成一個(gè)單獨(dú)的仿真系統(tǒng)，能互動(dòng)操作，比如：機(jī)輪剎車如圖6所示。圖中的操縱電門、氣壓電門及3個(gè)機(jī)輪的拖胎都可互動(dòng)操作。該圖只有當(dāng)學(xué)員接通電門和氣壓電門后，放氣活門才能配上電。如果學(xué)員操縱機(jī)輪拖胎，則慣性傳感器接通放氣活門的電路，放氣活門放出一部分剎車盤的氣體，使該機(jī)輪解除拖胎。該軟件能仿真演示控制電流的走向、慣性傳感器的接通、繼電器的吸合、放氣活門的放氣等詳細(xì)的工作過程。

圖6 機(jī)輪剎車部分

同理，座艙蓋防冰部分如圖7所示。該部分的電門和按鈕都可互動(dòng)操作，在接通正確的情況下，就能演示出向座艙蓋噴射防冰液的工作過程。

圖7 座艙蓋防冰部分

6 效 果

圖1～7展示了物理臺(tái)和部分仿真軟件的圖片，實(shí)踐證明，開發(fā)仿真軟件，可以滿足多人同時(shí)仿真實(shí)訓(xùn)，配一套物理實(shí)訓(xùn)臺(tái)可在真實(shí)的冷氣系統(tǒng)中進(jìn)行9項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，使原來復(fù)雜難學(xué)的內(nèi)容變得直觀、易學(xué)且可操作。

學(xué)生利用仿真軟件讓通過以互動(dòng)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)符合他們的興趣和愛好，與之前相比有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，考試成績了有明顯的提高。該平臺(tái)不但受到了學(xué)生和老師的歡迎，也受到了航空同行院校的好評與仿制。

7 結(jié) 語

隨著我國航空業(yè)的蓬勃發(fā)展，對航空維修人才培養(yǎng)提出了同步跟進(jìn)的發(fā)展要求，航空教學(xué)資源不足、教學(xué)手段落后已成了制約航修人才培養(yǎng)的主要問題。校企合作聯(lián)合開發(fā)飛機(jī)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，是解決資源不足、改進(jìn)教學(xué)方法、實(shí)行科學(xué)訓(xùn)練的有效措施。開發(fā)冷氣系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的方法具有參考和借鑒意義，建設(shè)航空教學(xué)資源是發(fā)展的需要，是一項(xiàng)有難度、需要航空類有關(guān)單位共同攜手、不斷交流經(jīng)驗(yàn)、相互支持及聯(lián)合建設(shè)的系統(tǒng)技術(shù)工程，只有不斷的開發(fā)與建設(shè)，才能使航空教學(xué)資源越來越豐富，才能更好地適應(yīng)我國航空業(yè)高速發(fā)展對人才培養(yǎng)產(chǎn)生的需求。

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Development of Training Platform for a Certain Aircraft Cool Air System

LIUYang-ming,LIUTing,HAOLi-fu

(Aeronautical Engineering Vocational and Technical College, Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin 132102, China)

Lack of aviation teaching resources has become one of the main problems affecting the personnel training on aviation maintenance. The college and enterprises jointly developed the cool air system training platform of a certain type of aircraft, effectively resolve the facing difficulties in the learning and training. This paper introduces the development process and the function of the platform. The practice proved that, the platform enables cool air system to be simple, intuitive, easy to observe, also mobilized the enthusiasm of the students. The training platform makes training effectively. The development of the platform has a certain reference to the aviation maintenance colleges.

cool air system； training platform； simulation

2014-09-22

柳陽明(1956-)，男，黑龍江哈爾濱人，學(xué)士，副教授，從事飛機(jī)維修研究。Tel.：13944202836;E-mail：jlhxjllym@126.com

TH 137

A

1006-7167(2015)05-0207-04