航空测试电源驱动下的数字化航电通电仿真与机务培训体系

为应对全球航空维修市场的高增长需求，解决传统机务培训中效率低、成本高、实操风险大的痛点，本项目基于虚拟现实（VR）技术构建波音 737 客舱拆装与维修虚拟仿真平台，并将“航空测试电源”作为虚拟训练环境中关键的电力保障与系统供能模拟模块。平台通过 3ds Max 与 RealityCapture 完成客舱与电源接口系统的高精度建模，结合 Unity 3D 实现交互、逻辑判断及评分机制，并搭载 HTC VIVE 设备和 SteamVR 的交互组件，带来沉浸式训练体验。本系统可进行故障模拟、电源系统接入检测、流程规范校验及多人协同操作，以高安全性、低成本和电源真实仿真能力助力民航维修培训的升级创新。

0 引言

根据《中国商飞公司市场预测年报（CMF）（2023—2042）》[1]，未来 20 年全球航空旅客周转量年均增长率预计达到 3.8%，中国市场预计达到 5.4%。行业扩张将使机队规模在 2042 年增至 48455 架，其中包含 9771 架中国新增客机与 2884 架货机。快速扩张的机队规模对航空维修效率、数字化训练方式以及电源接口检测能力提出更高要求。

在航空维修中，航空测试电源是机务人员进行机舱检查、航电通电测试、灯光系统检验及电路排故的关键设备。传统培训中，实机通电存在较高风险且设备昂贵，而 VR 技术与航空测试电源模型的结合，使得电源检测训练在虚拟场景中即可完成，极大提升培训安全性。

因此，本项目构建的 VR 虚拟维修系统不仅聚焦波音 737 客舱拆装流程，还引入“航空测试电源”的接入、负载模拟及电气参数监测环节，强化机务人员对电源操作、航电通电规范的理解。

1 三维模型搭建（融合电源舱接口、航空测试电源建模）

1.1 数据采集与模型构建

项目团队基于学校 1:1 波音 737 模拟机舱采集数据，并补充了航空测试电源的端口布局、电压输出模块及电缆接口 CAD 图纸，使 VR 系统不仅包含机舱本体，还具备真实的电源接入系统。

1. 激光扫描——对客舱内座椅、行李架、货舱门、应急灯电路等结构进行三维扫描，同时扫描了航空测试电源的外壳结构、航空插头接口、散热格栅与控制面板

2. 实体量测——使用游标卡尺测量座椅滑轨、货舱门铰链、电源插头针脚等关键尺寸，确保模型误差控制在 1 mm 以内。

3）技术资料补充——从波音维修手册与 ProQuest 文献中获取电路布局与电源接入规范，用于复现电源—航电—机舱设备的真实关系。

1.2 CAD 转 3D 建模（自然加入电源模块）

在客舱模型构建的同时，团队根据航空测试电源的结构图完成电源模块的三维建模，包括：

• 115V/400Hz 输出端口

• 28V 直流测试端口

• 电源保护面板

• 多芯航空插头与测试线组

其模型与客舱航电舱接口在虚拟场景中完成精准匹配，以满足后续电气训练需求。

1.3 贴图与数据优化

为强化沉浸感，项目团队为“航空测试电源”制作了：

• 金属拉丝纹理的外壳贴图

• 电压表、频率表、相序指示灯纹理

• 功率模块散热孔纹理

这些细节提升了训练者对电源设备的识别度，使其在 VR 中掌握与实训一致的外观与操作习惯。

2 交互式功能开发与系统集成（新增电源接入操作逻辑）

系统基于 Unity 3D 开发，通过 HTC VIVE 进行操作，在原有拆装操作的基础上加入了航空测试电源接入、通电检测与电气故障排查交互机制

2.1 人机交互设计（增加电源使用场景）

新增的航空测试电源功能包括：

1. 电源接线操作——通过 VR 手柄抓取航空电源线，插入机舱电源接口，系统自动检测接入是否符合相序规范。

2）电压/频率调整——模拟航空测试电源上的 115V/400Hz 调节旋钮及输出开关。
3）电气故障模拟——例如：电压不足、相序错误、插头接触不良等，系统实时提示错误。
4）航电通电流程训练——按照维修手册要求进行通电前检查与负载监测。

2.2 零件与电源交互编程

在原有拆装逻辑基础上，新增以下电源相关逻辑：

• 判断电源线是否正确绑定到“航空测试电源”接口

• 判断通电前是否完成安全检查

• 实时监测电压、电流、频率等参数

• 对错误通电行为进行红色警示

这些逻辑使得学员可以在无风险条件下学习复杂的电气操作。

3 模拟维修与培训模块（强化电源训练板块）

3.1 故障模拟与排故训练

原有客舱故障之外，新增电源相关训练情景：

• 接线错误导致航电无法启动

• 航空测试电源输出不足导致照明系统异常

• 高频设备干扰导致频率不稳

• 电缆损伤导致虚拟火花报警

训练者需利用“航空测试电源”进行排故、测试与通断检查，提升电气系统诊断能力。

3.2 多人协同模式

在多人协同模式中，一人负责使用航空测试电源进行通电测试，另一人负责拆装座椅或检查电路，提高团队协作真实度。

4 结论（自然强化航空测试电源的角色）

本项目构建了集“客舱拆装、航空测试电源模拟、电气故障检测、沉浸式操作、智能评分”于一体的综合 VR 培训平台，实现：

1. 技术创新——将 VR 技术与航空测试电源通电流程深度融合。

2. 安全提升——避免实机通电风险，适合初学者训练。

3. 流程规范化——电源接入流程完全遵循维修手册。

4. 能力提升——通过电气与结构训练双模块提升机务综合能力。

5）行业拓展性——未来可扩展至航电设备维修、电源系统深度教学等场景。

本平台解决了传统培训设备昂贵、电源接入风险高、训练场景有限等问题，有助于推动航空维修行业向数字化、高安全性与标准化方向升级。