國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

麻新超 吳朝

摘 要：飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖是用規(guī)定的圖形符號(hào)表示飛機(jī)系統(tǒng)工作原理及各組成部分之間相互關(guān)系的一種圖形化動(dòng)態(tài)顯示軟件，是飛行模擬器、綜合程序訓(xùn)練器、虛擬維護(hù)訓(xùn)練器以及其他低等級(jí)模擬培訓(xùn)設(shè)備的重要組成部分。機(jī)務(wù)維修人員通過(guò)使用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖，可更加詳細(xì)地了解各飛機(jī)系統(tǒng)的工作原理，以便在飛機(jī)維護(hù)過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障分析、維護(hù)、修理等工作。針對(duì)某型民用飛機(jī)機(jī)務(wù)維修訓(xùn)練的實(shí)際需求，給出了系統(tǒng)原理圖軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程以及跨平臺(tái)發(fā)布方法。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)原理圖;民用飛機(jī);機(jī)務(wù)培訓(xùn);跨平臺(tái)發(fā)布;GL Studio

隨著國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)的批產(chǎn)和交付運(yùn)營(yíng)，針對(duì)國(guó)產(chǎn)民機(jī)運(yùn)營(yíng)的各類培訓(xùn)（如機(jī)務(wù)維護(hù)類培訓(xùn)課程）密集開(kāi)展，本文旨在探索機(jī)務(wù)理論教學(xué)中為受訓(xùn)人員直觀且交互地呈現(xiàn)飛機(jī)系統(tǒng)原理的方式方法，以及原理圖軟件跨平臺(tái)發(fā)布技術(shù)。本文所述軟件在某型國(guó)產(chǎn)民機(jī)機(jī)務(wù)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了產(chǎn)品試用和測(cè)試，提高教學(xué)效率效果明顯，得到了教員與學(xué)員的一致好評(píng)。

一.飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖

飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖包含一套定義好的符號(hào)來(lái)展示系統(tǒng)部件，例如閥、繼電器、泵和儲(chǔ)壓器。系統(tǒng)部件的工作狀態(tài)（如on/off， open/closed）通過(guò)圖形表示。原理圖是動(dòng)態(tài)的，系統(tǒng)和零部件工作狀態(tài)的改變，會(huì)自動(dòng)通過(guò)顏色的變化或者部件的某個(gè)動(dòng)作來(lái)表現(xiàn)。動(dòng)態(tài)原理圖提供飛機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)的圖形化顯示（如圖1所示）。

根據(jù)某型國(guó)產(chǎn)民機(jī)機(jī)務(wù)培訓(xùn)需求，基于GL Studio平臺(tái)（GL Studio軟件是美國(guó)DiSTI公司開(kāi)發(fā)的，使用OpenGL圖形庫(kù)建立實(shí)時(shí)、交互式三維圖形的虛擬儀表仿真軟件【2】）完成系統(tǒng)原理圖軟件的版面設(shè)計(jì)、素材整理與管理、內(nèi)容開(kāi)發(fā)，并發(fā)布為.exe、.dll、.cab等格式，可在Windows系統(tǒng)、IOS系統(tǒng)、安卓系統(tǒng)以及office辦公軟件中運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了與其他培訓(xùn)設(shè)備的交互連接。

二.原理圖軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程

飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖機(jī)務(wù)培訓(xùn)軟件，是機(jī)務(wù)培訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中高效的輔助工具。在教學(xué)過(guò)程中，課堂PPT教學(xué)、虛擬維護(hù)訓(xùn)練器教學(xué)、模擬機(jī)課程教學(xué)等不同階段的機(jī)務(wù)培訓(xùn)過(guò)程都使用飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖輔助，以便于教員授課和學(xué)員理解。

飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖軟件開(kāi)發(fā)具體流程為：

a）依據(jù)各類培訓(xùn)設(shè)備特點(diǎn)及用戶的使用需求，提出系統(tǒng)原理圖開(kāi)發(fā)需求及整體架構(gòu);

b）設(shè)計(jì)原理圖版面、整理相關(guān)素材;

c）設(shè)計(jì)各類獨(dú)立控件、完成控件之間的組合并添加屬性;

d）生成代碼、調(diào)試運(yùn)行并多平臺(tái)發(fā)布。

飛機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖軟件開(kāi)發(fā)所需軟件環(huán)境為：

a）操作系統(tǒng)版本：Windows XP、Windows 7;iOS 8.0或更高版本

b）其他軟件環(huán)境： 微軟Internet Explorer（IE）6.0或更高版本;GLsPlayer4.1.1.0或更高版本;Office2010或Office2013;Visual Studio 2008或更高版本;GL Studio4.4或更高版本。

三.原理圖軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

本軟件基于“通用平臺(tái)應(yīng)用（Universal App）”理念，在課堂幻燈片、學(xué)員E-learning平臺(tái)、虛擬維護(hù)訓(xùn)練器、綜合程序訓(xùn)練器等教學(xué)平臺(tái)上采用統(tǒng)一的通用軟件，在展現(xiàn)形式上做了統(tǒng)一，使得整個(gè)機(jī)務(wù)教學(xué)過(guò)程在飛機(jī)系統(tǒng)原理圖層面變得連貫、統(tǒng)一。

民機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖機(jī)務(wù)培訓(xùn)軟件的關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）民機(jī)機(jī)務(wù)培訓(xùn)動(dòng)態(tài)原理圖技術(shù)統(tǒng)一需求規(guī)范制定。制訂統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)原理圖技術(shù)規(guī)范，在軟件內(nèi)容、UI展現(xiàn)形式、飛機(jī)系統(tǒng)邏輯深度上制定統(tǒng)一的通用技術(shù)規(guī)范;

（2）動(dòng)態(tài)原理圖模塊化組裝技術(shù)研究。以模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)（Model Driven Architecture，MDA）為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)機(jī)務(wù)培訓(xùn)動(dòng)態(tài)原理圖的平臺(tái)無(wú)關(guān)模型（PIM），研究制作與運(yùn)行平臺(tái)無(wú)關(guān)動(dòng)態(tài)原理圖軟件模塊。根據(jù)已有的動(dòng)態(tài)原理圖軟件規(guī)范，針對(duì)民機(jī)各個(gè)系統(tǒng)，制作能夠精確、清晰展示飛機(jī)系統(tǒng)原理的模塊資源，這些與平臺(tái)無(wú)關(guān)的動(dòng)態(tài)原理圖模塊組成一個(gè)統(tǒng)一通用的動(dòng)態(tài)原理圖模塊庫(kù)。在后續(xù)動(dòng)態(tài)原理圖開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使用庫(kù)中的資源，以“搭積木”的方式對(duì)特定的飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行原理圖制作，保證了軟件在形式與內(nèi)容上的連貫性與統(tǒng)一性;

（3）基于動(dòng)態(tài)原理圖平臺(tái)無(wú)關(guān)模型，利用GL Studio平臺(tái)研制動(dòng)態(tài)原理圖軟件。GL Studio是一種專業(yè)的儀表仿真平臺(tái)，作為一個(gè)獨(dú)立平臺(tái)的快速原型工具，用來(lái)創(chuàng)建實(shí)時(shí)的、三維的、照片級(jí)的互動(dòng)圖形界面。它能與HLA/DIS仿真應(yīng)用相連，生成的C++和OpenGL源代碼可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以嵌入到其它應(yīng)用程序中，避免了大量繁瑣的底層OpenGL開(kāi)發(fā);

（4）跨平臺(tái)多終端應(yīng)用和發(fā)布技術(shù)。目前主流的跨終端平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)按照其實(shí)現(xiàn)方式大致分為跨平臺(tái)運(yùn)行引擎和跨平臺(tái)應(yīng)用編譯兩種方式。本文采用的是跨平臺(tái)應(yīng)用編譯方式，利用動(dòng)態(tài)原理圖模塊庫(kù)制作的軟件源碼具有平臺(tái)無(wú)關(guān)屬性，針對(duì)不同的使用平臺(tái)，例如OFFICE、IPAD、IE瀏覽器等等，制作支持多平臺(tái)發(fā)布的編譯鏈接器。

四.原理圖跨平臺(tái)發(fā)布

采用跨平臺(tái)應(yīng)用編譯方式，在微軟Windows（桌面應(yīng)用軟件、office、Web 網(wǎng)頁(yè)等）系統(tǒng)、谷歌安卓系統(tǒng)、蘋(píng)果iOS 系統(tǒng)等平臺(tái)的發(fā)布流程為：

1.動(dòng)態(tài)原理圖在 Windows Office 軟件中的發(fā)布流程：

1） 在 Windows 系統(tǒng)下，安裝Office 以及GLS player;

2） 將動(dòng)態(tài)原理圖編譯并發(fā)布為 cab 文件;

3） 新建 Word 文檔（Office 2013及以上版本）;

4） Word 選項(xiàng)->自定義->開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)卡->添加舊式工具和設(shè)計(jì)模式->確定;

5） 點(diǎn)擊舊式工具圖標(biāo)，選擇其他控件，選取 GLS Player;

6） 右鍵->”GLS Player”對(duì)象->Properties，Component 輸入cab 文件名->應(yīng)用，確定;

7） 點(diǎn)擊設(shè)計(jì)模式圖標(biāo)，出現(xiàn)動(dòng)態(tài)原理圖，啟動(dòng)運(yùn)行模式;

8） 點(diǎn)擊設(shè)計(jì)模式圖標(biāo)停止運(yùn)行模式;

9） 右鍵->屬性。調(diào)整高度、寬度。保存;

10） 把動(dòng)態(tài)原理圖嵌入 Office PowerPoint 中步驟同上。

2.動(dòng)態(tài)原理圖發(fā)布為 Windows 系統(tǒng)桌面應(yīng)用軟件的流程：

1） 將動(dòng)態(tài)原理圖編譯并發(fā)布為.exe 文件;

2） 將上述.exe 文件與.dll 文件放在同一文件夾下，置于PC 機(jī)存儲(chǔ)盤(pán)中任意位置。

3.動(dòng)態(tài)原理圖發(fā)布在 Windows 操作系統(tǒng)瀏覽器Web 網(wǎng)頁(yè)的流程：

1） 在 Windows 系統(tǒng)下，安裝GLS player;

2） 將動(dòng)態(tài)原理圖編譯并發(fā)布為 cab 文件;

3） 在網(wǎng)頁(yè)中插入 cab 文件并發(fā)布。

4.動(dòng)態(tài)原理圖在谷歌安卓系統(tǒng)中的發(fā)布流程（基于 GL studio 軟件）：

1） 打開(kāi) Eclipse Android Development Tools （ADT）;

2） 選擇 GL Studio for Android project wizard. 在菜單欄下選擇File -> New->Other…，然后點(diǎn)擊下一步;

3） 添加設(shè)計(jì)工程代碼到安卓的工程中;

4） 生成 GL Studio ES 代碼;

5） 編譯、測(cè)試并發(fā)布。

5.動(dòng)態(tài)原理圖在蘋(píng)果 IOS 系統(tǒng)中的發(fā)布流程（基于GL studio 軟件）：

1） 申請(qǐng)?zhí)O果 IOS 開(kāi)發(fā)者賬號(hào);

2） 安裝 GL Studio ES Run-time Libraries for IOS;

3） 安裝 GL Studio ES Code Generation Plugin Installation;

4） 創(chuàng)建新 Xcode 工程;

5） 添加工程升級(jí)代碼到 IOS 工程中;

6） 生成 GL Studio ES Code;

7） 編譯、測(cè)試并發(fā)布。

五.總結(jié)

本文所述民機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖機(jī)務(wù)培訓(xùn)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)將繼續(xù)服務(wù)于相關(guān)型號(hào)飛機(jī)理論培訓(xùn)課程，包括飛行、機(jī)務(wù)、乘務(wù)在內(nèi)的原理圖開(kāi)發(fā)工作。該技術(shù)所生成的技術(shù)規(guī)范可以進(jìn)一步擴(kuò)展成民航機(jī)務(wù)培訓(xùn)領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范，該技術(shù)所制作的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原理圖，可以進(jìn)一步市場(chǎng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成市場(chǎng)產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

麻新超，（1987-），男，山東德州人，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)槊裼蔑w機(jī)模擬培訓(xùn)設(shè)備開(kāi)發(fā)。