CFM56-7B发动机高压压气机虚拟维护考核系统开发与应用

 摘要：本文基于对CFM56-7B高压压气机建立的三维虚拟模型，应用Cortona3D等软件和VRML等多种技术，实现对模型虚拟维护和考核系统地开发与应用。
关键词: CFM56-7B高压压气机；Cortona3D；虚拟维护；考核系统；
中文分类号: V239 文献标识码: A
Development and Application of CFM56-7B Engine High-Pressure Compressor Virtual Maintenance and Evaluation System
Wang Jie Kun1, Zhao Hong Li 2, Guo Qing 3 Zhang Qing4
(1.Civil Aviation University of China, Tianjin, Postcode 300300; 2 Civil Aviation University of China, Tianjin, Postcode 300300; 3. Civil Aviation University of China, Tianjin, Postcode 300300;)
Abstract:. This paper, which is based on CFM56-7B high-pressure compressor, set up a 3D virtual model and applied software such as Cortona3D and technologies such as VRML, to realize the development and application of virtual maintenance and evaluation system of the model.
Keywords: CFM56-7B engine high-pressure compressor; Cortona3D; virtual maintenance; evaluation system
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0引言
[作者简介：王杰坤，男，中国民航大学，学生
校级教研项目：发动机虚拟维护考核系统开发与应用
校级创新创业项目IECAUC14028：基于BB平台的航空发动机数字化虚拟培训系统开发
]随着虚拟现实技术的发展，通过计算机对现实环境的3D模拟成为可能，为使用者提供了虚拟环境。Cortona3D 软件是功能强大的交互式三维可视化仿真工具。 “三维交互式CFM56-7B发动机高压压气机拆装训练系统”基于VRML平台[1]，使用catia软件构建三维模型，将模型导入Cortona3D RapidLearning虚拟现实软件中，整合多种计算机网络技术，使用VRML技术进行虚拟训练系统开发以及数据管理系统的研究，并结合Java、HTML、JavaScript等编程技术，通过对Cortona3D软件的Learning模块修改，实现考核成绩数据的存储查询，对发布后网面改进，实现B/S结构布局、界面本地化与用户数据记录，实现对航空公司机务拆装训练的考核交互体验[2]。
1虚拟拆装动作仿真
根据飞机维护手册AMM[3]，把CFM56-7B发动机高压压气机的拆装分为三大的子任务：1.观察压气机的外形；2.拆卸压气机叶片；3.拆分压气机鼓筒、盘和轴。首先在3D视图或树状列表中选择第一级叶片卡箍，点击程序工具栏上的“New Action”按钮，选择“Detach the object”动作，下方的动作形式选择第一个“Flash-Transform”，这样部件将会在闪烁过后移除。展开“Detach the object”动作，修改“Transform”属性值。在3D视图中拖动第一级卡箍上的坐标轴到指定位置，之后确定保存。此卡箍将在闪烁过后移出并消失。
在拆开第一级卡箍后，需进行隐藏的动作。首先，在树状列表或者3D窗选中第一级卡环，添加新动作，在New Action窗口中动作选择Hide the object，动作方式选择MakeInvisible。调整时间轴，使隐藏第一级卡环发生在拆卸卡环之后。点击刷新后，点播放进行预览。以同样的操作方法，拆卸第一、二和三级的叶片和卡环。第四级叶片使用叶片锁固定，拆除叶片之前需要先拆除叶片锁，之后再将叶片逐一拆除。选择叶片锁，点击程序工具栏的“New Action”按钮，添加“Rotate the object with anti-stroboscopic arrow”动作，在动作样式中选择“Flash-RotateAntiStrobo”，这样叶片锁将在闪烁之后移出。展开“Rotate”动作，对“Rotote Anti-Strobo”的“Screw”属性进行设置。在3D视图中拖动坐标轴到指定位置，即可达到叶片锁旋转移出的效果。叶片锁移出后，再将叶片锁套移除，将第四级叶片整体沿发动机中轴线旋转，使其中一枚叶片对准锁槽，之后将叶片沿径向移出。首先选择第四级叶片组件整体添加旋转动作，点击“New action”按钮，选择“Rotate the object”动作，在动作样式中选择“RotateOnly”。展开Rotate动作，对其中Rotate命令的rotation属性进行设置，选取坐标轴后对旋转角度进行设置，完成后点确定保存。
整体旋转完成后，选择一个叶片样例进行移除动画的设置。在树状列表或3D视图中选择第四级叶片样例，点击程序工具栏的“New Command”命令，选择“Transform”命令，之后在程序编辑界面中选择“transform”命令的属性设置，在3D视图中拖动坐标轴以实现叶片移除动作。添加“Set Transparency”命令，设置透明值为1，这样叶片在移出后将消失隐藏。同理对其他叶片添加命令，最终实现两个叶片样例移出后所有叶片同时移除的效果。
2拆装训练系统开发
2.1拆装培训方案设计
将Cortona3D RapidLearning切换到培训方案编辑器，添加方案名为“拆卸压气机”。点击add step，在第一步中键入“1-观察压气机外形”，点击add element，在编辑元素窗口中选择All items，然后，点击OK。
新建的Operation命名为围绕压气机转动。点击 add question，键入问题为“CFM56发动机高压压气机有多少级？”，点击add possible answer键入第一个答案为正确答案，键入“9”，第二至第四个答案依次为“10”、“8”、“7”。
点击add Step，在第二步中键入“1-1”表示关联步骤1-1，点击add element，添加Operation，命名“1-1”，点击add animation，在弹出的Link to Animation窗口中选择动作组：Step1-1观察压气机模型，点击OK。
此时要切换到动作编辑器，在步骤“2-1拆卸第一级叶片”后添加一个Action union并命名为“空白”，添加一个New Action 选择Detach the object 点击OK，选择整个压气机模型，点击Detach the <nothing>的<nothing>，在弹出新窗口点OK。展开该动作，将动作中的“Flash”、“Transform”两项删去。点击刷新按钮，将播放进度拖到动作组“2-1拆卸第一级叶片”的最后并暂停。点击动作Detach下的“Set Viewpoint”设置为该视角并将时间帧缩短为0.5S，然后点击刷新按钮。
再次切换到培训方案编辑器，点击add Step，并且键入“2-2空白”，点击add element，在编辑元素窗口中选择All items，然后，点击OK。新建的Operation命名为“空白”并展开，点击add animation ，在弹出的Link to Animation窗口中选择SUBTASK2-1下的动作组：空白，点击OK。
再次点击add Step，命名为“2-2拆卸压气机二、三级叶片”。点击add element在编辑元素窗口中选择All items，然后，点击OK。新建的Operation命名为“2-2拆卸压气机二、三级叶片”并展开，点击add question，键入问题为“第三级压气机盘燕尾槽是什么类型的，然后点击add possible answer键入答案。
再次点击add Step，命名为“2-2”。点击add element在编辑元素窗口中选择All items，然后，点击OK。新建的Operation命名为“2-2”并展开，点击add animation，在弹出的Link to Animation窗口中选择SUBTASK2-2下的动作组：2-2拆卸压气机二、三级叶片，点击OK。
2.2拆装考评系统开发
以Cortona3D RapidLearning发布模块对虚拟拆装培训系统进行网上发布。发布网页共有三种模式，演示模式、学习模式和考核模式。通过对JavaScript代码的修改，使用B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），B/S结构有利于资源的共享，同时也可以记录用户数据，可通过 HTML 网页对模具系统进行网上交流和学习[4]，实现用户的交互式学习，同时在数据库中记录培训成绩，方便对培训人员学习情况的跟踪调查[5]。
3　结语
“三维交互式CFM56-7B发动机高压压气机拆装训练系统”基于VRML平台，使用catia软件构建三维模型，将模型导入Cortona3D RapidLearning虚拟现实软件中，使用VRML技术进行虚拟训练系统开发以及数据管理系统的研究，并结合Java、HTML、JavaScript等编程技术，通过对Cortona3D软件的Learning模块修改，实现考核成绩数据的存储查询，通过对JavaScript代码的修改，对发布后网面改进，使用B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），B/S结构有利于资源的共享，同时也可记录用户数据，可通过 HTML 网页对模具系统进行网上交流和学习，实现用户的交互式学习。
参考文献
[1] 张德丰，周灵．VRML虚拟现实应用技术[M]．北京：电子工业出版社，2010.
[2] 杨志甫.PG Cortona3D——现代制造业三维后勤保障技术新平台[J].CAD/CAM与制造业信息化，2009，（Z1）：60-63.
[3]BOEING.737-600/700/800 MAINTENANCE MANUAL[M]，2005
[4] Shuang Li ; Dept. of Educ. Research on Application of Virtual Reality Technology in Teaching and Training．[C]．Computer and Electrical Engineering 2009. ICCEE '09. Second International Conference on．2009103(2): 77 – 80．
[5] 彭惠卿，李玮．Access数据库技术