图3 座舱内的仪表板局部
简单地讲，先绘制好相应的图形，利用C++代码和OpenGL插件对有关图形进行控制，逼真地再现开关、按钮等的操作和仪表、信号灯的显示，创建出实时的、照片级的互动的图形界面，即动态仪表。然后将其发布为动态连接库（.dll），将其调入虚拟场景中，与Creator的模型融合到一起，创建发动机机务训练的虚拟环境。
3 发动机试车实时驱动
虚拟技术创建了“真实”的试车环境，机务训练系统的效果表现取决于操作逻辑和发动机的数学模型。
3.1 操作逻辑
为了在虚拟场景中实现正确的试车操作，将发动机规程的有关规定整理成发动机试车操作逻辑图，然后将逻辑图代码化，编写的逻辑程序代码可以加入到虚拟系统的程序中，以实现正确的试车交互操作。
发动机机务训练系统所涉及到的过程仿真逻辑非常复杂，各仿真对象的相互关联、状态的影响因素繁多，为此，专门建立了一套过程仿真决策支持系统来管理所有操作步骤和特情发生的决策推理机制，结合专家知识库，按照飞机各系统设备的基本功能属性、工作状态和想定任务来决定每一步操作的响应事件。通过把维护操作步骤的语义描述转换成状态变量描述，输入该决策系统，然后按照推理算法和专家知识库进行迭代，输出推理结论，产生响应的事件驱动。
3.2 发动机数学模型
由于建模方法及用途的不同，目前应用较为广泛、研究较多的航空发动机模型主要有详细的气动热力模型、简化模型、辨识模型、自适应模型及并行模型等。气动热力模型根据气动热力的基本原理建立，一般考虑较为全面，计算复杂。相对于其他类模型而言，该类模型适应面最广、精度最高，常作为生成其他模型的基础模型，也是进行调节计划选择的重要工具。但是，该类型模型计算复杂，比较难于实现实时化。简化模型是由详细的气动热力模型简化而来的发动机模型的总称。这类模型的简化一般是为了实现实时化，以用于发动机控制系统的半物理仿真或作为机载模型，或成为更大规模的实时仿真系统的一部分。辨识模型直接由发动机试验数据采用辨识方法获得，是研究发动机动态特性、进行控制器设计的重要手段。自适应模型根据发动机的实际输出，修改发动机模型，以获得更好的仿真效果。该类模型目前主要用于检测传感器故障以及发动机部件性能的衰减。采用辨识的方法建立发动机的数学模型，可以获得实时性较好的模型。但是由于航空发动机是强非线性的系统，对辨识的算法要求较高，获得的模型泛化能力较弱，不适用于全工况的情形。鉴于该系统仅仅实现地面试车，对发动机的模型精度要求不高，本文采用辨识的方法来保证模型的实时性。免费论文网。
对于发动机的稳态过程，采用传统的辨识方法获得其工作曲线，得到的稳态模型具有足够高的精度。对于发动机的过渡态和起动过程，通过采集发动机的标准工作过程数据，进行适当拟合获得。由于试车是在地面进行的，发动机的进口初始条件变化相对较小，采用系数修正的方法对模型进行修正。
3.3 系统的数据交流
 
图4 试车系统的构架
虚拟环境中漫游和交互、发动机数学模型的解算等，都会产生大量的交换数据。所有事件的数据交流采用独立的数据处理模块实现。各模块之间采用WinSock通信，由消息宏触发试车逻辑和发动机模型的计算，并将结果传回虚拟环境，实时更新发动机试车环境的相关状态显示。
3.4 试车声音处理
声响是反映发动机工作状态的重要因素之一，通过它可以判断发动机的工作状态及其故障，它是发动机试车仿真的重要组成部分。
在发动机试车仿真过程中，发动机及各种机载设备工作都有各自的声音特性，并且这些声音有时是叠加在一起的混响，所以必须采用多通道声音合成技术来达到声音仿真的效果。利用DirectSound是解决这种问题的最佳方案。DirectSound是DirectX软件包中专门处理声音的部分，它的与设备无关性绕过声音硬件的细节规范，尽可能发挥出硬件的最佳性能。DirectSound不但提供了多通道低延迟的合成、硬件加速以及对声音设备直接存取的功能，而且支持3D音效，实现三维声音定位与合成，使操作者得到身临其境的声音效果。从听觉上营造一个模拟真实的声响环境。
4 结论
虚拟现实技术具有独特的优点，采用这种技术可以产生逼真的虚拟世界。建立的发动机机务训练系统无论从视觉上、听觉上、操作上都能产生一种身临其境的感觉，可以进行相关的试车操作，解决了真实装备在培训中的制约问题，而且可以采用网络结构实现多用户操作，大大提高培训学习的效率，具有极大的经济效益和军事效益。
由于采用了计算机虚拟技术，可以实现故障设置等功能，在实际操作中出现的发动机有关故障可以再现，这一点及其便利。对于试车的操作和发动机的有关显示，可以进行回放，这也是实装无法实现的。其不足之处在于虚拟视景对计算机的性能要求比较高，还有操作过程中的力反馈等无法实现，若要实现，需要昂贵的外设作为支持。
建立的发动机试车虚拟环境，是一个可以扩展的虚拟平台。如果辅以高精度的实时发动机模型，可以实现发动机的相关分析研究，成为数字化试车台。
参考文献
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