摘要：随着虚拟现实（VR）技术的快速发展，其在航空维修培训领域的应用展现出巨大潜力。本文聚焦于基于 VR 技术的波音B737-800 机型发动机拆装维修平台设计，旨在通过构建沉浸式、交互式的虚拟维修环境，研究以波音B737-800 发动机的拆装维修流程为核心，结合三维建模、物理引擎仿真及人机交互技术，为未来维修人员的培训以及新型维修操作练习方式寻找新的可能。关键词：波音B737-800 飞机；发动机；航空器械维修；虚拟现实技术

1 引言

在航空业快速发展中，波音 B737 - 800 作为常用机型，其发动机拆装维修的频率与难度与日俱增，对维修人员技术要求也愈发严苛。传统培 模型 懂、体验局限、成本高昂等问题，难以满足大规模、高质量培训 虚拟现实（VR）技术凭借沉浸感、交互性等特点，为航空维修培训 机型发动机拆装维修平台，能营造逼真环境，让学员随时练习，提升操 能与应急能力，还可记录数据助力培训评估与改进。本研究聚焦该平台设计开发，推动航空维修培训数字化升级，保障飞行安全。

2 三维模型搭建

2.1 数据收集、模型建模以及贴图处理

在开发飞机维修仿真平台的过程中，本项目采取了一系列步骤以确保飞机和发动机模型的精确性和专业性。首先，本项目通过联系相关航司人员收集了波音 B737-800 飞机及其发动机的详细参数，包括风扇叶片数量和整流锥尺寸等关键数据。利用这些数据，我们在 CAD 软件中绘制了飞机和发动机的三视图，为后续的 3D 建模打下了坚实的基础。

在3DMAX 软件中，本项目构建了发动机相关的精密部件，如整流锥和风扇叶片，通过使用各种修改器和工具，对模型进行了细致的调整和优化。为确保仿真平台的高效运行，我们对模型进行了面数降低处理，并通过塌陷命令减少了内存占用，提高了整体性能。

此外，为了提升模型的视觉质感和真实感，我们使用Photoshop 设计了贴图素材（如图1 所示），并在3dsMax 中将这些贴图应用到模型上。 原了飞机的真实外观，使得在虚拟现实(VR)环境下进行维修操作时，操作 系列的处理不仅增强了模型的视觉效果，也显著提高了用户的交互体验，使得飞机维修仿真平台在教育和培训中的应用更加有效和实用。

图 1 CFM56-7B 发动机贴图

3 平台设计

3.1 基础移动交互

为了仿照现实当中飞机维修过程，需要设置初始的交互脚本。通过将 STeamVR 的相关插件与 VR 手柄进行绑定，让操作者能够在虚拟的环境中拿取物体的功能。

•下文代码的目的是在游戏开始时初始化 GameController，并将场景中的某些子对象存储在一个字典中，以便在场景的其他部分可以轻松地访问这些对象。通过在初始时预先注册所有相关的子对象，利用GameController 可以创建一个清晰的组织结构。该种结构形式有助于维护代码的整洁性。

public class GameController : MonoBehaviour

{

public static GameController Install;

private void Awake

{

Install Σ=Σ this;

for (int i=0 ; i < lingjian.childCount; i++)

{

LingJianDic.Add(lingjian.GetChild(i).name, lingjian.GetChild(i).gameObject); }

}

3.2 维修拆修流程代码的实现

为了还原真实维修教学当中的反馈体验，例如：选择错误工具时的反馈问题。针对这一问题，在本项目当中采用Unity 3D 平台和C#编程语言，针对cfm56-7b 发动机的维修流程进行了虚拟仿真。

以风扇拆卸流程为例，首先，将维修所需的模型导入Unity 环境中，并为梅花扳手等工具与待维修对象建立主从关系，以便在用户通过虚拟现实手柄抓取工具时，系统能够自动聚焦至相应的维修对象。此外，通过配置碰撞体检测机制(collider 模组)，系统能够在梅花扳手与螺栓之间的距离小于设定阈值时，利用布尔变量判断维修对象是否满足拆卸条件。为了提升操作者的体验，从中还引入了高亮显示功能，当用户拿起梅花扳手后，系统会自动高亮显示下一个待维修对象，为操作者提供直观的操作指引。

部分代码如下：

case ^′′A 普通扳手":

switch (other.transform.name) { case 管 道 螺 丝 普 通

ColliderAndDragAndHight(GameController.Install.puTongBanShou.gameObject, false);

Destroy(GameController.Install.puTongBanShou.gameObject.GetComponent); GameController.Install.LingJianDic[" 管 道 螺 丝 普 通

"].gameObject.AddComponent; GameController.Install.LingJianDic["管道螺丝-普通"].gameObject.AddComponent; GameController.Install.puTongBanShou.position Σ=Σ GameController.Install.LingJianDic["普通扳手 Pos"].transform.position; break;

在航空维修领域，遵循严格的维修程序是确保飞机安全性和可靠性的关键。为了模拟这一过程，本项目开发了一个操作任务面板，该面板依据详细的维修手册和任务单进行设计。此面板不仅为维修技术人员提供了一个直观的维修流程指导，而且与维修评分系统紧密结合，确保了培训的系统性和有效性。

该功能的技术路线需要先在Unity 场景中，通过附加一个脚本实现一个互动式的维修教学模块，该模块能够响应用户的交互并引导操作者完成维修任务。通过 OnPointerEnter 以及 IPointerExitHandler 两个接口，来实现用户接近时触发相应事件的功能。系统面板UI（如图四所示）使用了Text 以及button 等元素，让界面

更加清晰、直观，方便操作者进行训练。

当操作者进行维修时，系统会监控其操作。若操作者使用了不适当的工具或执行了错误的维修步骤，维修台上的面板会立即提供反馈，指出操作失误 作者及时纠正错误，确保学习过程的有效性。虽然这个系统是 但它仅供教学和训练使用。在实际的航空维修操作中，操作者必须 遵 以确保维修的安全性和飞机的正常运行。通过这种方式，我们不仅提高了培 确维修流程的认识，为未来的专业实践打下了坚实的基础。

图4 操作任务面板

3.3 维修流程动态动画

在传统的飞机维修教学中，由于资源和设备的限制，很难实现一对一的实操教学，这会降低学习效率与培训质量。为了解决这一问题，在本项目当中利用了动画（Animation）组件，以前后整流锥以及风扇叶片拆装流程为例，需要先对叶片、整流锥等部件创建 controller 文件。再预设部件相关的状态机以及动画逻辑，下文代码主要是用于对螺栓旋转动画的部分控制代码。

using UnityEngine;

public class AnimationController ∵ MonoBehaviour {

private Animator animator;

void Start

{

animator = GetComponent;

}

void Update

{

if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))

{

animator.SetTrigger("Rotation"); }

}

}

最后，需要设置动画播放的时机，为了确保动画播放的时机与用户的操作相匹配，本项目使用了布尔变量来控制动画的播放。当用户完成一系列前置操作（如选择正确的工具、对准正确的部件）后，系统会评估用户的操作是否符合维修面板上的要求。如果操作正确，系统将设置布尔变量，自动触发动画播放。

4 结论

航空维修领域因其技术的高度复杂性、对特定作业环境的严苛依赖，以及实际操作中潜藏的诸多风险，使得专业维修人才的培养之路布满荆棘、困难重重。本项目巧妙运用虚拟现实技术，为维修人员精心打造了一个高度逼真且安全无虞的实操练习环境。在这样的环境中，维修人员能够毫无顾虑地开展练习，从而大幅提升了维修经验的积累速度，真正达成了在节省时间与经济成本的同时，有力推动维修教学质量迈向新台阶的目标。与此同时，虚拟维修技术的融入，为航空维修企业和教育机构均带来了极为可观的好处。它不仅大幅削减了场地租赁、设备购置以及耗材使用等方面的成本，还能有效提升培训质量，切实增强学员的实践操作能力。这种极具创新性的培养模式，既实现了成本与效益的完美平衡，又显著提高了整体效率，已然成为引领航空维修业发展的全新潮流。

参考文献：

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[4] 郑 明 俊 , 施 浩 , 张 嵩 逸 . 基 于 VR/AR 的 飞 机 起 落 架 排 故 与 分 析 [J]. 电 脑 知 识 与 技

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[5] 朱 正 , 施 浩 , 张 雪 峰 . 基 于 VR 的 起 落 架 维 修 教 学 平 台 [J]. 电 脑 知 识 与 技

术,2021,17(05):213-214.DOI:10.14004/j.cnki.ckt.2021.0586.

作者简介：陈思宇（2004—）男，汉族，安徽人，本科生。

施浩 （1987—）男，汉族，上海，硕士，实验师，研究方向为机械工程、航空发动机诊断与维护。

陈昊天（2004—）男，汉族，上海人，本科生。

［基金项目］上海市大学生创新项目（编号:202510856033）