虚拟现实技术及模拟训练在飞行教学中的应用

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  [摘 要:虚拟现实技术及模拟训练就是在飞行教学中模拟实际的飞行环境,这是由现代信息技术构成的可控性飞行训练系统,因其节约教学成本和增强教学安全的优点,已经逐渐被一线飞行教师接受并应用。本文主要阐述了虚拟现实技术及模拟训练的优势,并结合当前飞行教学的实际情况,列举了一些具体的应用措施。
  关键词:虚拟现实;模拟训练;飞行教学]
  一个国家和民族想要保证国民安全,就必须具有现代化的训练模式,由于国防建设预算的压力,仿真训练破缺需要突破性应用。虚拟现实技术和模拟训练可营造非常逼真的训练空间,这是当前普遍使用的飞行教学手段之一,不仅可以明显地提升教学质量,还能够高效率地提高学生飞行技能,值得大力推广。
  一、虚拟现实技术及模拟训练应用于飞行教学的优势
  (一)有利于降低实践的危险
  飞行训练的危险系数较高,经常会在训练过程中出现各种安全问题,使用虚拟现实技术和模拟训练可以很好地避免各种意外出现。虽然在实际的飞行中,事故不可能完全避免,但是虚拟现实技术及模拟训练可以模拟各种事故的场景,为学生提供身临其境的现实感,让他们在反复训练的基础上迅速发现问题,并提升解决问题的能力。作为一种高风险活动,飞行训练无法在当前技术水平下完全避免发生飞行事故,所以培养学生的应急意识和能力是必须的。
  (二)有利于减少专业教学成本投入
  飞行训练的环节众多,涉及内容十分复杂,是一个系统性地教学工程,教学主要目的在于使学生掌握并精通飞行方法、程序和技能。但是由于理论和实践之间存在较大的壁垒,即使进行了诸多理论知识培训,学生可能也很难达到飞行教学要求的标准,而进行大量地实践学习,则需要较多的资金和资源支持,教学成本会大大提升。在传统的飞行训练中,明确规定了学生的飞行时间,学生需要在规定的时间内完成飞行,以满足教学计划的要求,在这种在高压力环境中,学生的飞行表现和学习质量并不乐观。使用虚拟现实技术和模拟训练后,学生可在虚拟环境中练习,实际效果不低于实践训练,大大节省了实际训练成本,具有明显的经济效益。
  二、虚拟现实技術及模拟训练在飞行教学中的应用
  (一)应用于理论学习
  飞行教学的基础是理论教学,没有理论的支持,实践教学只能流于表面。当前理论教学的主要授课方式为“教师讲、学生听”,学生对于实际飞行的理解只停留在问题的表面,教学质量不高。例如航空飞行,如何判断地标,如何观察外部环境变化,如何控制操纵杆的强度。这些知识的获取,大部分来自于教师的描述,学生自身的知识体系没有完全建立起来。随着科学技术的进步,利用虚拟现实技术和模拟训练理论教学,学生可以通过人机交互直接感受到动作的强度和范围,可以迅速快速发现自己对地标的识别和环境的判断是否正确。在理论学习中应用虚拟现实技术及模拟训练,能够大大提升教学质量,提高理论知识的实用作用,加强学生对于理论知识的认知程度,从而帮助学生打下良好的理论基础。
  (二)应用于科目训练
  由于实际教学中,飞行课程内容和课时的设置是固定的,因此学生个人的训练成果在很大程度上取决于其自身的接受能力。但是这种教学模式,很容易导致学生两极化现象的出现,也就是接受能力强的学生的飞行技能会越来越熟练,而接受能力差的学生会逐渐掉队。如果在科目训练之前进行相应的虚拟模拟器训练,能够在很大程度上提高学生的训练质量。比如使用各种型号的机型专用模拟器进行飞行课程的模拟训练,非常有利于学生在实践中提升操作有效性。根据真实的战争数据分析,新飞行员的存活率相比于经过模拟训练的飞行员而言,存在较大差距,战斗力的保持状态也明显不同。随着现代科学技术的发展,一些使用特殊虚拟训练的飞行机组可以达到实际飞行数小时的训练技术水平,尤其是在进行复杂的气象、特效、轰炸和特殊处理以及相应的模拟训练时,必然会产生较高的训练效益和质量。
  (三)应用于心理培训
  为了对飞行员进行特殊情况下的心理训练,开发了飞行幻觉训练模拟器,其目的是提高飞行员对空中形势的认识,提升其应对空中形式变化和保障飞行安全的能力。整合现代信息技术,实现认知体验、生理适应、心理技能训练和飞行错觉的实时监控,飞行幻觉模拟器会在飞行过程中故意创造各种特殊情况,使飞行员在产生幻觉并锻炼心理素质,学会克服幻觉造成的混乱,掌握幻觉下飞机的正确控制。这种训练方式是模拟飞行而不是真实飞行,极大地提高了安全性并降低了飞行成本,并且训练效果极好。通过高度逼真的模拟训练,可以提高飞行员的心理素质,提高克服幻觉的能力,使他们能够在未来的实践飞行中应对同样的问题。
  (四)应用于战术素养
  随着空军军事的发展变革,战术训练已成为空军训练的重点。虚拟现实技术及模拟训练能够模拟最新型号飞机的飞行训练。通过系统的培训,学生可以提前了解最新型号飞机的性能特点,提前熟悉设备情况,并初步掌握操作方法。通过使用多阶段试点和分阶段评估,飞行员的飞行质量、操作意识和战术质量得到了显着改善。任何飞行都是一个完整的系统项目,是飞行员和控制台,控制台和导航之间的合作,借助虚拟现实技术和模拟训练,飞行员与空中交通管制员之间的关系不再受时间和空间的限制,实现了飞行员,机组人员和空中交通管制员的同步培训。通过这样的培训,学生之间的合作能力得到了显著提高,实现了战术素养的全面加强。
  三、结束语
  利用虚拟现实技术,可以极大地丰富理论和实践教学手段,使教学内容形象化、真实化,使其更具可操作性。虚拟现实飞行场景还能有效提高飞行员的飞行心理训练水平,从而提高飞行员的心理素质,甚至还可以通过虚拟现实客观评价学生的飞行训练效果。
  参考文献
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