在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，2016年被看作是這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的元年。但與幾乎所有新技術(shù)發(fā)展的軌跡類(lèi)似，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展也經(jīng)歷了萌芽、火爆、降溫與平靜的全過(guò)程。但與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、航天、教育、娛樂(lè)等多個(gè)行業(yè)的落地也同步展開(kāi)。
多時(shí)候，人們都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)看作是一項(xiàng)新技術(shù)，但事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的誕生已經(jīng)有近百年的歷史。早在1929年，Edward Link就發(fā)明了“Link trainer”。這是一款完全由電子機(jī)械提供視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)反饋的飛行模擬機(jī)，可以讓飛行員在室內(nèi)就能夠獲得相對(duì)真實(shí)的飛行感受，從而進(jìn)行飛行模擬訓(xùn)練。
因此，在筆者探訪專(zhuān)注于飛行模擬機(jī)的東方瑞豐時(shí)，東方瑞豐副總經(jīng)理趙永嘉直言，相比較時(shí)下虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用較為火熱的娛樂(lè)等領(lǐng)域，飛行模擬機(jī)才是虛擬現(xiàn)實(shí)桂冠上的明珠。這里隱含著以下兩層含義：首先，飛行模擬機(jī)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，發(fā)展歷史最長(zhǎng)、積累最為深厚；其次，飛行模擬機(jī)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用上的技術(shù)復(fù)雜度最高。
虛擬現(xiàn)實(shí)熱潮讓飛行模擬機(jī)走向臺(tái)前
如果說(shuō)近年來(lái)有哪些新興技術(shù)最為引人注目，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）無(wú)疑是其中之一。有報(bào)告顯示，目前，中國(guó)擁有規(guī)模最大的虛擬現(xiàn)實(shí)線下實(shí)體店，其中包括5000多個(gè)VR線下游戲店、VR電影院及體驗(yàn)中心。全球超過(guò)70%的頭顯硬件制造來(lái)自中國(guó)，此外，中國(guó)還是全球虛擬現(xiàn)實(shí)零部件包括芯片、近眼顯示、攝像等最大的采購(gòu)和裝配整合中心。
在風(fēng)起云涌的虛擬現(xiàn)實(shí)熱潮背后，很少有人知道，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的誕生與眾多新技術(shù)一樣，都與航空航天這樣的高精尖領(lǐng)域有著密切關(guān)系。事實(shí)上，當(dāng)我們還在尋求虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給我們帶來(lái)的逼真體驗(yàn)時(shí)，它早已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。
早在20世紀(jì)50年代，波音飛機(jī)就建立了最早的全電子飛行模擬機(jī)。從單一功能、單自由度到綜合功能自由度全飛行模擬機(jī)，如今的飛行模擬機(jī)已經(jīng)成為飛行員訓(xùn)練的必備設(shè)施。
在飛行員訓(xùn)練中，飛行模擬機(jī)可以幫助他們完成在各種條件下飛行操作技能的練習(xí)。飛行模擬機(jī)通過(guò)模擬飛機(jī)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，可以讓飛行員在運(yùn)動(dòng)感知、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、操縱負(fù)荷等方面獲得非常逼真的飛行體驗(yàn)，從而在更短時(shí)間內(nèi)以更低成本掌握飛行技術(shù)。
趙永嘉看來(lái)，飛行模擬機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是不受氣象條件、場(chǎng)地和時(shí)間的限制，可以隨時(shí)隨地為飛行員提供各種不同的訓(xùn)練場(chǎng)景；同時(shí)，飛行模擬機(jī)還具備成本低、效率高、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，可以大大降低飛行員的訓(xùn)練費(fèi)用。據(jù)了解，飛行員在飛行模擬機(jī)上訓(xùn)練一個(gè)小時(shí)的費(fèi)用僅是空中飛行費(fèi)用的十分之一。
如果不是近年來(lái)興起的虛擬現(xiàn)實(shí)熱潮，飛行模擬機(jī)這種高精尖的技術(shù)恐怕還只是停留在航空航天領(lǐng)域。如今，不斷擴(kuò)張的航空業(yè)對(duì)于飛行模擬機(jī)的需求量也在持續(xù)攀升，飛行模擬機(jī)正在越來(lái)越走向大眾化，除了應(yīng)用于飛行員的訓(xùn)練與展示，飛行模擬機(jī)還可以用于專(zhuān)業(yè)院校的地面飛行訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)研發(fā)應(yīng)用測(cè)試、青少年科普教育體驗(yàn)、商業(yè)飛行體驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域。
飛行模擬機(jī)成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集大成者
如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用依然處在探索和創(chuàng)新階段，但在飛行模擬機(jī)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用早已落地，并隨著技術(shù)的進(jìn)步日臻成熟。可以說(shuō)，飛行模擬機(jī)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用最深入也是最成熟的領(lǐng)域，沒(méi)有之一。
如今的飛行模擬機(jī)一般由飛行及飛機(jī)系統(tǒng)仿真分系統(tǒng)、座艙模擬分系統(tǒng)、視景分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)仿真分系統(tǒng)、聲音分系統(tǒng)和輔助分系統(tǒng)等組成，眾多分系統(tǒng)的協(xié)同應(yīng)用，最終為飛行員訓(xùn)練營(yíng)造出可以比擬現(xiàn)實(shí)的逼真體驗(yàn)。
飛行模擬機(jī)中，飛行及飛機(jī)系統(tǒng)仿真是核心所在，逼真的飛行及飛機(jī)系統(tǒng)仿真體現(xiàn)了高等級(jí)飛行模擬機(jī)的真正價(jià)值。飛行模擬機(jī)模擬飛行像不像，取決于對(duì)飛機(jī)在飛行過(guò)程中的氣動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)推力、飛機(jī)動(dòng)力學(xué)解算精度，以及對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等飛機(jī)系統(tǒng)的仿真精度。
筆者在進(jìn)入飛行模擬機(jī)中最大的一個(gè)感受就是，這已經(jīng)不再是一架模擬機(jī)，與真正的飛機(jī)駕駛相比并無(wú)二致：每一個(gè)按鈕、每一個(gè)開(kāi)關(guān)、每一個(gè)儀器儀表的設(shè)定和顯示都與實(shí)際飛機(jī)駕駛艙一模一樣，在視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等的支撐下，飛行模擬機(jī)能夠讓人擁有與實(shí)際飛機(jī)起飛降落一致的體驗(yàn)。
在當(dāng)下主流虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等都屬于行業(yè)通用技術(shù)。而在飛行模擬機(jī)中，視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等都會(huì)針對(duì)機(jī)場(chǎng)的場(chǎng)景、天氣場(chǎng)景等進(jìn)行個(gè)性化設(shè)定，以滿(mǎn)足不同飛行條件下飛行員的訓(xùn)練需求。
在筆者看來(lái)，飛行模擬機(jī)既融合了大量的航空航天技術(shù)，同時(shí)充分結(jié)合了當(dāng)下最前沿的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這樣的結(jié)合不僅讓飛行模擬機(jī)成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的集大成者，也讓飛行模擬機(jī)在一定程度上代表了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的最高水平。
打破飛行模擬機(jī)瓶頸 東方瑞豐的底氣在哪里？
正因?yàn)轱w行模擬機(jī)所蘊(yùn)含的復(fù)雜技術(shù)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，飛行模擬機(jī)的自主研發(fā)和國(guó)產(chǎn)化水平都嚴(yán)重不足。目前，國(guó)外一臺(tái)飛行模擬機(jī)的售價(jià)動(dòng)輒1億多元，如此高的購(gòu)置成本已經(jīng)在一定程度上限制了國(guó)內(nèi)航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
為了打破我國(guó)在飛行模擬機(jī)方面的技術(shù)和市場(chǎng)瓶頸，東方瑞豐依托北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在技術(shù)傳承的基礎(chǔ)上，致力推動(dòng)飛行模擬機(jī)的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)飛行模擬機(jī)的創(chuàng)新突破，進(jìn)而打破國(guó)外公司在高等級(jí)模擬機(jī)領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷。
在趙永嘉看來(lái)，在飛行模擬機(jī)的創(chuàng)新上，東方瑞豐主要有以下幾大核心優(yōu)勢(shì)：首先，擁有強(qiáng)大的研發(fā)背景和人才團(tuán)隊(duì)。北航虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)在我國(guó)第一臺(tái)軍機(jī)模擬機(jī)——?dú)灹w機(jī)模擬機(jī)、第一臺(tái)民機(jī)模擬機(jī)——運(yùn)七-100飛機(jī)模擬機(jī)等重大裝備項(xiàng)目中做出過(guò)突出貢獻(xiàn)，這也讓東方瑞豐在模擬機(jī)的研發(fā)上擁有了豐富的經(jīng)驗(yàn)積累和人才儲(chǔ)備。
其次，核心技術(shù)自主研發(fā)。在飛行模擬機(jī)中，高精度飛行動(dòng)力學(xué)建模技術(shù)、高精度飛機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)、電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng)技術(shù)、多通道廣角無(wú)限顯示技術(shù)、高逼真度的環(huán)境建模仿真技術(shù)等都屬于核心關(guān)鍵技術(shù)，而在這些技術(shù)的研發(fā)上，東方瑞豐已經(jīng)具備完全自主研發(fā)能力。
第三，產(chǎn)品全生命周期生產(chǎn)制造。相比較虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域常見(jiàn)的VR眼鏡等大眾消費(fèi)產(chǎn)品，飛行模擬機(jī)是典型的單件生產(chǎn)產(chǎn)品，大規(guī)模的流水線模式生產(chǎn)制造并不適合。為了以更低成本、更高可靠性為客戶(hù)交付飛行模擬機(jī)產(chǎn)品，東方瑞豐專(zhuān)門(mén)建設(shè)了3000多平米的設(shè)計(jì)制造基地，可以實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)部件、模塊、整機(jī)的設(shè)計(jì)和制造，并提供完善的服務(wù)。
據(jù)了解，經(jīng)過(guò)過(guò)去幾年的發(fā)展，東方瑞豐已經(jīng)打造出高等級(jí)飛行模擬機(jī)、支持深度定制的工程飛行模擬機(jī)、服務(wù)于型號(hào)研制和測(cè)試的航空仿真解決方案等一系列產(chǎn)品和解決方案，廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、科普等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。
結(jié)束語(yǔ)：如今的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在進(jìn)入全面落地應(yīng)用的新階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷創(chuàng)新突破與航空業(yè)的快速發(fā)展相疊加，飛行模擬機(jī)這一應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最早的領(lǐng)域，正在迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。這對(duì)于掌握核心技術(shù)的東方瑞豐來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)最好的時(shí)代。
