摘要：随着 VR 技术的不断发展，其带来的高度沉浸感和真实性不仅可以在娱乐业得到应用，在航空设计、培训领域应用 VR 技术，不仅可以降低训练的危险系数、降低空间时间因素的限制，还能有效地降低成本，其市场前景和价值巨大。

关键词: VR 技术;航空航天;航空培训

1  引言

       VR(Virtual Reality)为虚拟现实的缩写, ，其原理是利用电脑模拟产生一个虚拟的空间世界，为用户提供视觉、听觉、触觉等感官模拟，并以此进行对虚拟世界的仿真复原,使操作者有一个身临其境的体验,使之在虚拟现实中得到更贴近真实的生活带入体验。VR 设备的应用,主要是指利用设备来搭建起一个三维立体化的虚拟空间,使操作者可以在虚拟世界中感受虚拟对象，实现与场景的实时性交互，其利用计算机生成的交互式的三维环境，不仅使操作者能够感到景物或模型十分逼真，而且能对操作者的运动和操作做出实时准确的响应。

       目前来说,游戏行业中 VR 应用较为普遍,但是在其他行业中,VR 技术也已经逐渐开始渗入并使用。例如在医疗领域，可以利用 VR 技术实施外科手术；在教育领域，可以利用 VR设备加强学生对学习内容的印象，加深其理解。而在航空航天行业,VR 因为其成本低、仿真度高的特性,开始得以应用。目前国外 VR 在航空领域运用已经取得比较好的成果，而国内仍在探索阶段，其未来发展还有很大空间。

        通过研究近年来有关 VR 在航空航天领域应用的相关文献，崔超雄（2019）提出国外在VR 技术发展较我国相比发展时间早、发展速度较快，我国在近年来也开始注重推进 VR 技术的发展，他提出 VR 技术相较于传统的训练方式相比，VR 具有沉浸性、交互性、构想性、动作性与自主性的优势，同时说明了 VR 技术在航空领域应用的必要性。刘思静（2018）则研究了各著名企业利用 VR 技术开发培训模拟器的现状，说明了其具有竞争中的优势。尚金龙（2022）先阐述了航空领域维修实训的现状，然后说明了虚拟维修环境的应用价值，并提出了应用中应注意的问题。张殊亮（2020）提出随着 VR 技术的推广，将它应用于航空领域，会对人类的航空飞行以及训练飞行员等方面都产生不可替代的作用。由此可以得出将VR 技术应用于航空航天领域是十分必要的，且会推动航空航天领域的进一步发展。

2  VR 在航空领域的应用

2.1 飞机设计制造阶段

       首先在飞机整体设计阶段以及运用阶段，VR 的作用主要体现在总体布置规划、人机工效分析和仪器维修的仿真还原这几个方面，VR 技术可以为飞机的整体设计规划以及细节布置提供解决方案。在飞机设计上，可以用电脑软件进行虚拟设计布置，省去实体机这一环节，进一步缩短研制周期，节省成本。同时在设计过程中因为是在电脑上进行虚拟设计，所以可以减少反复改动，极大提高设计效率。其次，驾驶舱设计也可以依赖 VR 技术，因为驾驶舱设计要求比较高，在驾驶舱空间中控制、导航等按钮应该符合驾驶员心理、操作习惯，让驾驶员快速进行飞行中的操作和控制，VR 技术可以在虚拟环境下模拟真实飞行操作环境，确定驾驶舱布局形式，为驾驶员定制个性化驾驶需求。最后客舱设计也可以利用 VR 技术，客舱设计最主要的是要保证乘客安全性，通过 VR 技术模拟飞机事故，通过模拟可以发现乘客逃生过程中客舱设计漏洞和需要改进的部分，确保客舱设计安全性。

2.2 飞行员的培训

       过去，在许多教学中、很多实验进行的时候，由于条件限制或者缺少环境模拟常常只能进行抽象的解释，比如飞行员空中降落逃生等科目，危险性很大，成本很高，实际可操作性不大。在航空航天事业快速发展的大背景下，无论在军用还是民用方面都急需大量具有飞行经验的飞行员，如何让飞行员快速掌握飞机的维护保养、飞机飞行基础技能都是我们需要解决的问题。而 VR 技术的出现，通过构建三维立体模型，模拟虚拟飞行场景，使得驾驶员无需驾驶真机，通过 VR 技术就能够实现飞机驾驶训练，为飞行人员提供全面、详细的技术支持，为飞行提供安全保障。与常规飞行训练方式相比，通过 VR 技术进行模拟环境训练具有针对性强、安全系数高、成本低等优势。VR 技术创造出来的逼真的虚拟现实能够让参与训练的飞行人员感同身受，犹如在真实环境中训练一样，而快速投入飞行训练中，提升飞行技能，快速提升飞行技术水平。

2.3 飞机维修虚拟培训

       通过 VR 技术，还可以模拟对飞机进行维修处理，有效解决了飞机维修人员在飞机维修方面训练少且不易训练的问题，提高飞机维修训练的质量和效率。避免了维修人员因实际操作机会少，对飞机存在的问题意识不够，从而造成飞机维修中的安全隐患，能够进一步降低飞机维修费用、提高飞行的安全水平。一方面，在飞机维护修理阶段，技术人员利用软件建立训练和维护程序，针对不同维修业务，合理选择与之匹配的维修虚拟训练模式，维修人员根据训练要求，在 VR 虚拟环境下进行飞机维修训练的各项操作和学习。另一方面，通过构建虚拟维修环境，虚拟维修技术和人工智能对飞机存在的问题进行分析，模拟最优维修方案，为维修人员提供一份参考方案，降低维修难度和风险，还能提高维修效率。

3  VR 在航空领域应用的优势

3.1 降低风险

      与其他训练不同，传统的航空航天训练都是使用真机进行学习、培训，而飞机因造价昂贵、使用成本较高，一般飞行训练人员往往不能够有足够的操作时间来提升自身水平。同时，由于飞机集合了各种高精尖技术，如果在训练过程中出现不正确操作，不仅会对飞机造成损伤，而且可能造成飞行安全事故。而 VR 技术是解决当前问题的最好方法，培训人员通过VR 技术搭建的学习培训平台，可以充分实现人机交互，训练时可以不受空间、时间和成本的约束，并且训练者即使出现操作失误也不会造成身体和机器的损伤，在失败过程中积累经验和教训，从而为实际飞行提供经验。目前，VR 技术可以帮助训练者实现无风险的航空航天训练。

3.2 降低时空限制

      运用虚拟现实技术，可以在虚拟空间建立起多种多样的场景，能够降低时间和空间的限制，训练者可以根据自身需要选择不同场景来进行训练，一些需要很长时间才能观测的变化过程，可以在短时间内让训练者掌握，让训练者在进行系统培训的同时，充分了解飞行器的系统构造、工作原理等，从而加深对系统操作的理解，这种手段是其他技术手段无法比拟的。

3.3 降低成本

       传统的航空航天有关飞行员进行维修、飞行训练等环节的成本较高且因为实机数量有限导致培训周期长，而引入 VR 技术后，可以实现一对一练习，缩短培训周期，降低学习成本虽然 VR 训练系统的初始开发成本较高，但是一旦程序设计完成后使用的成本则可以忽略不计，能够有效的降低成本。

4  VR 在航空领域的应用前景前瞻

       一方面，VR 设备的舒适度需要改进。虽然现在 VR 设备经过不断的改进和发展，设备的舒适度已经有了不小的改善，但现在仍是在娱乐领域更多的进行体验操作，如果将 VR 设备应用在航空航天的训练领域，现有的 VR 设备仍存在设备较为笨重、延迟较高以及设备显示分辨率较低等问题。在航天训练时，由于单次训练时间远长于普通的 VR 娱乐游戏的时间，长时间佩戴 VR 设备的舒适度会直接影响飞行员的训练体验，同时 VR 显示设备的分辨率也需要不断的提高。随着 VR 技术的不断改进与应用，其舒适性和实用性等问题将会得到解决。

       另一方面，VR 设备的力反馈存在缺陷需要改进。现阶段的 VR 技术由于更多的是应用在娱乐领域，所以导致力反馈等功能在 VR 设备的运用较少。而在航空训练以及实际的飞行过程中，飞行员在操纵飞机时，不仅需要通过眼睛来获取外在信息和飞机仪表盘数据，更要通过驾驶杆的反馈力来感知飞机运动状态，这些仅仅通过按钮是无法获得的。现阶段 VR 技术力反馈真实性有限，在飞行模拟训练过程中其作用有限，无法给训练人员提供真实和有效的反馈。所以为了能够顺利的在航空领域应用 VR 技术，力反馈的问题需要得到解决，相信未来随着 VR 技术的不断普及以及技术的不断改进，力反馈系统也会趋于真实。

结语

        随着 VR 技术的不断改进与应用，在航空航天领域中，在相关设计、训练等方面运用VR 技术越来越凸显其重要价值，不仅能够有效降低培训成本、保障人员安全，还能灵活多样地应对各种复杂情况，其市场前景和价值巨大。相信随着未来在航空航天领域与 VR 技术的结合越来越紧密，文中所提及的问题也会得到妥善解决，推动航天领域进入一个新时代。