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飛行模擬器已用于培訓(xùn)飛行員80多年。那個時候，航空技術(shù)有了許多突破。現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(VR)即將迎來一個專業(yè)飛行員培訓(xùn)的全新時代，這對航空業(yè)將產(chǎn)生深遠的影響。
從空軍到民用飛機到私人飛機的所有飛行員，都已經(jīng)在飛行模擬器中接受了近一個世紀的培訓(xùn)。但是虛擬現(xiàn)實將改變飛行員培訓(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，同時減少空軍預(yù)算。他們甚至可以用來訓(xùn)練機械師。
2019年4月，美國空軍啟動了30名學(xué)生的下一個飛行員培訓(xùn)班。使用VR頭戴式耳機和先進的AI生物識別技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的價值數(shù)百萬美元的飛行模擬器，僅四個月就對13名飛行員進行了認證。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1,000美元，而不是傳統(tǒng)模擬器通常的450萬美元。學(xué)生可以使用HTC Vive虛擬現(xiàn)實耳機將自己完全沉浸在駕駛艙中，而生物識別技術(shù)可以監(jiān)控心率和瞳孔測量-使飛行教員準確地了解沉浸式學(xué)生在學(xué)習(xí)體驗中的身分-傳統(tǒng)飛行模擬器無法做到這一點。虛擬現(xiàn)實飛行的另一個突破性部分是能夠?qū)⒁粋€座艙換成另一個座艙–學(xué)生從飛行T-6教練機到F-22只需10秒鐘。通過允許學(xué)生分析已捕獲并上傳到VR模擬器的航班，進一步增強了學(xué)習(xí)體驗。
什么是虛擬現(xiàn)實飛行員培訓(xùn)?
通常，飛行模擬器是通過切掉飛機的前部(駕駛艙)來創(chuàng)建的，然后將其安裝在六腳架平臺上，該平臺可以使飛機頂部的部分移動六度。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)生能夠與真實的飛機駕駛艙進行互動。它們可以節(jié)省燃油以及飛機和發(fā)動機的磨損，并且可以復(fù)制危險狀況和系統(tǒng)故障，而不會給任何現(xiàn)實中的乘客帶來風(fēng)險。
全飛行模擬器(FFS)是技術(shù)更先進的模擬器，它在運動，視覺，通信和空中交通領(lǐng)域使用先進技術(shù)。例如，F(xiàn)FS可以模擬空氣沿機身的摩擦，并使飛行員進行空間定向訓(xùn)練。這樣就可以對特定機場的所有重要物體的衛(wèi)星質(zhì)量進行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場程序。
過去，F(xiàn)FS分為A級到D級四個級別，其中D為最高標(biāo)準。近年來，這些級別已更改為七個國際級別，而D級現(xiàn)已更改為Type7。D/ Type 7標(biāo)準用于初始飛行員培訓(xùn)(轉(zhuǎn)換為新型飛機)和經(jīng)常性商業(yè)飛行員培訓(xùn)商業(yè)航空運輸(所有商業(yè)飛行員必須定期訓(xùn)練，通常每六個月進行一次訓(xùn)練，以保持其乘坐CAT飛機的乘客的資格)。
飛行模擬器非常龐大，重達數(shù)噸，而且成本很高。例如，一架7型全飛行模擬器的售價高達1200萬美元，其中不包括模擬器的運營成本。隨著新型飛機的推出，它變得更加昂貴，這意味著必須丟棄舊飛機。結(jié)果是飛行員培訓(xùn)成本非常高，超出了許多有抱負的飛行員的承受能力。
VR飛行員培訓(xùn)是否還在視線中?
對于在飛行員培訓(xùn)學(xué)校中使用虛擬現(xiàn)實飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)的有效性，航空業(yè)存在分歧。一些人認為，市場上沒有任何東西可以替代久經(jīng)考驗的飛行模擬器，他們認為，對于飛行員來說，在真正的駕駛艙內(nèi)進行培訓(xùn)至關(guān)重要，即使駕駛艙開始充滿煙霧并感覺到這種感覺，他們也可以拿到氧氣面罩飛機經(jīng)過真正的駕駛艙座椅的微妙振動。目前，沒有證據(jù)表明虛擬現(xiàn)實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。
美國陸軍最近宣布與微軟達成一項協(xié)議，將其HoloLens技術(shù)用于軍事訓(xùn)練。這使士兵可以實時獲取周圍環(huán)境的讀數(shù)，但是研究目標(biāo)旨在開發(fā)可實現(xiàn)尋路，目標(biāo)獲取和任務(wù)計劃的技術(shù)。基于巨大的飛行培訓(xùn)成本節(jié)省和與VR飛行相關(guān)的降低的風(fēng)險，虛擬現(xiàn)實很可能會在軍事飛行員學(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
在過去的十年中，虛擬現(xiàn)實已經(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230家公司開發(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，這是一個具有變焦顯示的原型。這允許近距離，中距離和遠距離的無限聚焦距離，并具有140度的視野，而不會喪失VR消費設(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)境來模擬用戶在虛擬環(huán)境中的物理狀態(tài)。但是，最顯著推進VR飛行員訓(xùn)練的設(shè)備被稱為觸覺系統(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駝雍推渌杏X傳遞給用戶。
在虛擬世界的進步中，空軍將這項技術(shù)用作其飛行員訓(xùn)練系統(tǒng)的一部分，對于創(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，該課程向?qū)W生傳授了使用智能手機和移動虛擬現(xiàn)實耳機進行飛行的基本知識。已經(jīng)提供了VR飛行員認證課程，如果第一個課程成功，還將添加其他課程。
沉浸式飛行軟件
X飛機11
該軟件的普及主要是由于其真實性。最新的升級功能采用了新的高清用戶界面，從“齒輪車到鉚釘”的質(zhì)量和逼真的細節(jié)是對真實飛機上的逼真模擬。有些飛機配備了模擬的Garmin 1000，而每架飛機都配備了3D座艙，可用于儀表飛行。
DCS世界
該軟件被認為是PC上可用的最佳飛行模擬器之一，并且對于在線私人飛行員培訓(xùn)有效，該軟件具有真實感。真正的挑戰(zhàn)遠遠不只是電子游戲，而是要學(xué)習(xí)如何從高度詳細的駕駛艙和儀表板駕駛虛擬飛機。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美國西南部。Aerofly提供高級3D圖形，飛行動力學(xué)模型為有抱負的飛行員提供了高度的真實感。
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)志性的飛機在24,000個目的地中的任何一個的VR飛行體驗。FSX Steam Edition的VR飛行游戲賽車模式使玩家有機會參加四種類型的賽車比賽，包括Red Bull Air Race課程，水上飛機課程以及虛構(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：無論是飛行員還是飛行教練在老式的駕駛艙中感覺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。每個大型航空和航天貿(mào)易展覽會上使用的虛擬現(xiàn)實頭戴式耳機的數(shù)量，以及有關(guān)VR飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)的可負擔(dān)性，有效性和易用性的軍事案例研究，都證明了這一點。
VR飛行模擬可能無法代替實際的空中飛行經(jīng)驗，但是通過顯著降低飛行員培訓(xùn)成本，它們可以為整個新一代開啟航空職業(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VR培訓(xùn)。將來，空乘人員的定期培訓(xùn)將在現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實樞紐中進行。每年約有18,500名乘務(wù)員將在最先進的虛擬培訓(xùn)課程中進行與安全相關(guān)的培訓(xùn)，并且計劃將VR培訓(xùn)擴展到乘務(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為，VR的飛行，無論多么逼真的，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行一次操作時，有一個要說服大腦的問題需要說服大腦。VR飛行訓(xùn)練的未來將取決于技術(shù)實現(xiàn)所謂的“融合現(xiàn)實”的能力–能夠說服大腦即使處于虛擬現(xiàn)實世界中，也可以說服它處于現(xiàn)實生活或危急狀況。
這是NASA的Armstrong飛行研究中心以及Systems Technology Inc.共同努力的結(jié)果。該項目稱為融合現(xiàn)實，涉及一個頭戴式虛擬現(xiàn)實工具，該工具使飛行員能夠針對空中的各種情況進行訓(xùn)練。最新發(fā)現(xiàn)是，VR飛行體驗可以更好地說服大腦大腦，在飛行過程中身體處于真實飛行狀態(tài)，而不是坐在模擬器座位上。由于演習(xí)是在5,000英尺的高度進行的，因此預(yù)計恢復(fù)錯誤不會造成災(zāi)難性的后果。
盡管VR技術(shù)還有很長的路要走，但它正在飛躍發(fā)展。現(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，每位飛行員都會告訴您，他們夢想著很早就夢想成真。
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