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飛行模擬器已用于培訓(xùn)飛行員80多年。那個(gè)時(shí)候，航空技術(shù)有了許多突破?，F(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)即將迎來(lái)一個(gè)專業(yè)飛行員培訓(xùn)的全新時(shí)代，這對(duì)航空業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
從空軍到民用飛機(jī)到私人飛機(jī)的所有飛行員，都已經(jīng)在飛行模擬器中接受了近一個(gè)世紀(jì)的培訓(xùn)。但是虛擬現(xiàn)實(shí)將改變飛行員培訓(xùn)學(xué)校的教學(xué)方式，這不僅僅是技術(shù)上的突破。虛擬現(xiàn)實(shí)飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)有可能顯著降低飛行培訓(xùn)成本，同時(shí)減少空軍預(yù)算。他們甚至可以用來(lái)訓(xùn)練機(jī)械師。
2019年4月，美國(guó)空軍啟動(dòng)了30名學(xué)生的下一個(gè)飛行員培訓(xùn)班。使用VR頭戴式耳機(jī)和先進(jìn)的AI生物識(shí)別技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的飛行模擬器，僅四個(gè)月就對(duì)13名飛行員進(jìn)行了認(rèn)證。通常的飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)大約需要一年。VR飛行培訓(xùn)的成本為每臺(tái)1,000美元，而不是傳統(tǒng)模擬器通常的450萬(wàn)美元。學(xué)生可以使用HTC Vive虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)將自己完全沉浸在駕駛艙中，而生物識(shí)別技術(shù)可以監(jiān)控心率和瞳孔測(cè)量-使飛行教員準(zhǔn)確地了解沉浸式學(xué)生在學(xué)習(xí)體驗(yàn)中的身分-傳統(tǒng)飛行模擬器無(wú)法做到這一點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)飛行的另一個(gè)突破性部分是能夠?qū)⒁粋€(gè)座艙換成另一個(gè)座艙–學(xué)生從飛行T-6教練機(jī)到F-22只需10秒鐘。通過(guò)允許學(xué)生分析已捕獲并上傳到VR模擬器的航班，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
什么是虛擬現(xiàn)實(shí)飛行員培訓(xùn)?
通常，飛行模擬器是通過(guò)切掉飛機(jī)的前部(駕駛艙)來(lái)創(chuàng)建的，然后將其安裝在六腳架平臺(tái)上，該平臺(tái)可以使飛機(jī)頂部的部分移動(dòng)六度。然后安裝了視頻顯示器，使飛行員可以俯瞰風(fēng)景或跑道。
在飛行員培訓(xùn)期間，飛行模擬器使學(xué)生能夠與真實(shí)的飛機(jī)駕駛艙進(jìn)行互動(dòng)。它們可以節(jié)省燃油以及飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，并且可以復(fù)制危險(xiǎn)狀況和系統(tǒng)故障，而不會(huì)給任何現(xiàn)實(shí)中的乘客帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。
全飛行模擬器(FFS)是技術(shù)更先進(jìn)的模擬器，它在運(yùn)動(dòng)，視覺(jué)，通信和空中交通領(lǐng)域使用先進(jìn)技術(shù)。例如，F(xiàn)FS可以模擬空氣沿機(jī)身的摩擦，并使飛行員進(jìn)行空間定向訓(xùn)練。這樣就可以對(duì)特定機(jī)場(chǎng)的所有重要物體的衛(wèi)星質(zhì)量進(jìn)行180度以上的觀察。然后，飛行員可以在模擬器中精確地制定出進(jìn)場(chǎng)程序。
過(guò)去，F(xiàn)FS分為A級(jí)到D級(jí)四個(gè)級(jí)別，其中D為最高標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，這些級(jí)別已更改為七個(gè)國(guó)際級(jí)別，而D級(jí)現(xiàn)已更改為Type7。D/ Type 7標(biāo)準(zhǔn)用于初始飛行員培訓(xùn)(轉(zhuǎn)換為新型飛機(jī))和經(jīng)常性商業(yè)飛行員培訓(xùn)商業(yè)航空運(yùn)輸(所有商業(yè)飛行員必須定期訓(xùn)練，通常每六個(gè)月進(jìn)行一次訓(xùn)練，以保持其乘坐CAT飛機(jī)的乘客的資格)。
飛行模擬器非常龐大，重達(dá)數(shù)噸，而且成本很高。例如，一架7型全飛行模擬器的售價(jià)高達(dá)1200萬(wàn)美元，其中不包括模擬器的運(yùn)營(yíng)成本。隨著新型飛機(jī)的推出，它變得更加昂貴，這意味著必須丟棄舊飛機(jī)。結(jié)果是飛行員培訓(xùn)成本非常高，超出了許多有抱負(fù)的飛行員的承受能力。
VR飛行員培訓(xùn)是否還在視線中?
對(duì)于在飛行員培訓(xùn)學(xué)校中使用虛擬現(xiàn)實(shí)飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)的有效性，航空業(yè)存在分歧。一些人認(rèn)為，市場(chǎng)上沒(méi)有任何東西可以替代久經(jīng)考驗(yàn)的飛行模擬器，他們認(rèn)為，對(duì)于飛行員來(lái)說(shuō)，在真正的駕駛艙內(nèi)進(jìn)行培訓(xùn)至關(guān)重要，即使駕駛艙開(kāi)始充滿煙霧并感覺(jué)到這種感覺(jué)，他們也可以拿到氧氣面罩飛機(jī)經(jīng)過(guò)真正的駕駛艙座椅的微妙振動(dòng)。目前，沒(méi)有證據(jù)表明虛擬現(xiàn)實(shí)是物理模擬器的更好替代方案，但這將改變。有充分的理由說(shuō)明為什么空軍和私人飛行員培訓(xùn)學(xué)校已經(jīng)將VR用作視頻教程的替代方法。
美國(guó)陸軍最近宣布與微軟達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議，將其HoloLens技術(shù)用于軍事訓(xùn)練。這使士兵可以實(shí)時(shí)獲取周圍環(huán)境的讀數(shù)，但是研究目標(biāo)旨在開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)尋路，目標(biāo)獲取和任務(wù)計(jì)劃的技術(shù)?；诰薮蟮娘w行培訓(xùn)成本節(jié)省和與VR飛行相關(guān)的降低的風(fēng)險(xiǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)很可能會(huì)在軍事飛行員學(xué)校以及商業(yè)和私人飛行員培訓(xùn)中迅速采用。
VR飛行員培訓(xùn)的未來(lái)
在過(guò)去的十年中，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)從幻想的事物變成了視頻游戲行業(yè)的主流。到2016年，已有超過(guò)230家公司開(kāi)發(fā)與VR相關(guān)的產(chǎn)品，包括谷歌，蘋果，亞馬遜，微軟，索尼和三星等知名品牌。到2018年，F(xiàn)acebook展示了Half Dome，這是一個(gè)具有變焦顯示的原型。這允許近距離，中距離和遠(yuǎn)距離的無(wú)限聚焦距離，并具有140度的視野，而不會(huì)喪失VR消費(fèi)設(shè)備的當(dāng)前形式或重量。
當(dāng)前的技術(shù)使用VR頭戴式受話器或多投影環(huán)境來(lái)模擬用戶在虛擬環(huán)境中的物理狀態(tài)。但是，最顯著推進(jìn)VR飛行員訓(xùn)練的設(shè)備被稱為觸覺(jué)系統(tǒng)(在視頻游戲和軍事訓(xùn)練應(yīng)用中也稱為“力反饋”)，它能夠?qū)⒄駝?dòng)和其他感覺(jué)傳遞給用戶。
在虛擬世界的進(jìn)步中，空軍將這項(xiàng)技術(shù)用作其飛行員訓(xùn)練系統(tǒng)的一部分，對(duì)于創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)的患者而言，它尤其取得了積極的成果。該技術(shù)還被用作私立飛行員學(xué)校視頻教程的替代方法。最近，一家澳大利亞航空公司的首席飛行員教練與一家生產(chǎn)工作室合作，創(chuàng)造了VR飛行體驗(yàn)，該課程向?qū)W生傳授了使用智能手機(jī)和移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)進(jìn)行飛行的基本知識(shí)。已經(jīng)提供了VR飛行員認(rèn)證課程，如果第一個(gè)課程成功，還將添加其他課程。
沉浸式飛行軟件
X飛機(jī)11
該軟件的普及主要是由于其真實(shí)性。最新的升級(jí)功能采用了新的高清用戶界面，從“齒輪車到鉚釘”的質(zhì)量和逼真的細(xì)節(jié)是對(duì)真實(shí)飛機(jī)上的逼真模擬。有些飛機(jī)配備了模擬的Garmin 1000，而每架飛機(jī)都配備了3D座艙，可用于儀表飛行。
DCS世界
該軟件被認(rèn)為是PC上可用的最佳飛行模擬器之一，并且對(duì)于在線私人飛行員培訓(xùn)有效，該軟件具有真實(shí)感。真正的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是電子游戲，而是要學(xué)習(xí)如何從高度詳細(xì)的駕駛艙和儀表板駕駛虛擬飛機(jī)。DCS World現(xiàn)在為需要一些額外幫助的用戶提供了許多YouTube學(xué)習(xí)工具和教程。
AeroFly2
Aerofly2具有清脆，細(xì)致的座艙，出色的特技飛行特性，現(xiàn)在已為用戶布局了整個(gè)美國(guó)西南部。Aerofly提供高級(jí)3D圖形，飛行動(dòng)力學(xué)模型為有抱負(fù)的飛行員提供了高度的真實(shí)感。
FSX Steam
屢獲殊榮的Microsoft Flight Simulator X現(xiàn)在可以在Steam上使用。Microsoft Flight Simulator X Steam Edition具有更新的多人游戲功能和Windows 8.1支持，可為用戶提供一些世界上最具標(biāo)志性的飛機(jī)在24,000個(gè)目的地中的任何一個(gè)的VR飛行體驗(yàn)。FSX Steam Edition的VR飛行游戲賽車模式使玩家有機(jī)會(huì)參加四種類型的賽車比賽，包括Red Bull Air Race課程，水上飛機(jī)課程以及虛構(gòu)的課程，例如Hoop和Jet Canyon在不同的天氣條件下。
飛行員和航空業(yè)如何使VR為他們服務(wù)
可以肯定的一件事是：無(wú)論是飛行員還是飛行教練在老式的駕駛艙中感覺(jué)更像在家還是綁在最新的7型全飛行模擬器上，VR在航空中的使用都不再被忽略。每個(gè)大型航空和航天貿(mào)易展覽會(huì)上使用的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式耳機(jī)的數(shù)量，以及有關(guān)VR飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)的可負(fù)擔(dān)性，有效性和易用性的軍事案例研究，都證明了這一點(diǎn)。
VR飛行模擬可能無(wú)法代替實(shí)際的空中飛行經(jīng)驗(yàn)，但是通過(guò)顯著降低飛行員培訓(xùn)成本，它們可以為整個(gè)新一代開(kāi)啟航空職業(yè)生涯的可能性。
最近，漢莎航空培訓(xùn)公司為法蘭克福和慕尼黑的乘務(wù)員推出了首個(gè)VR培訓(xùn)。將來(lái)，空乘人員的定期培訓(xùn)將在現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)樞紐中進(jìn)行。每年約有18,500名乘務(wù)員將在最先進(jìn)的虛擬培訓(xùn)課程中進(jìn)行與安全相關(guān)的培訓(xùn)，并且計(jì)劃將VR培訓(xùn)擴(kuò)展到乘務(wù)員培訓(xùn)的其他領(lǐng)域。
盡管VR飛行員培訓(xùn)具有令人興奮的可能性，但該技術(shù)還有一段路要走，許多人必須說(shuō)服它才能成為主流飛行員培訓(xùn)的一部分。許多航空專家仍然認(rèn)為，VR的飛行，無(wú)論多么逼真的，都不可能與7型全飛行模擬器甚至是基本的貨機(jī)模擬器一樣。當(dāng)學(xué)生知道他或她可以按下重置按鈕并重新進(jìn)行一次操作時(shí)，有一個(gè)要說(shuō)服大腦的問(wèn)題需要說(shuō)服大腦。VR飛行訓(xùn)練的未來(lái)將取決于技術(shù)實(shí)現(xiàn)所謂的“融合現(xiàn)實(shí)”的能力–能夠說(shuō)服大腦即使處于虛擬現(xiàn)實(shí)世界中，也可以說(shuō)服它處于現(xiàn)實(shí)生活或危急狀況。
這是NASA的Armstrong飛行研究中心以及Systems Technology Inc.共同努力的結(jié)果。該項(xiàng)目稱為融合現(xiàn)實(shí)，涉及一個(gè)頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)工具，該工具使飛行員能夠針對(duì)空中的各種情況進(jìn)行訓(xùn)練。最新發(fā)現(xiàn)是，VR飛行體驗(yàn)可以更好地說(shuō)服大腦大腦，在飛行過(guò)程中身體處于真實(shí)飛行狀態(tài)，而不是坐在模擬器座位上。由于演習(xí)是在5,000英尺的高度進(jìn)行的，因此預(yù)計(jì)恢復(fù)錯(cuò)誤不會(huì)造成災(zāi)難性的后果。
盡管VR技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走，但它正在飛躍發(fā)展?，F(xiàn)在，明天的飛行員可以戴上VR頭盔，與Cessna 172交戰(zhàn)，駕駛空中客車A320并熟練駕駛波音747。畢竟，每位飛行員都會(huì)告訴您，他們夢(mèng)想著很早就夢(mèng)想成真。
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