大部件裝配作為飛機制造的關鍵環(huán)節(jié)，一直是飛行器制造工程專業(yè)的核心課程，但由于其涉及眾多零件、工裝、高精密裝備以及龐大場地，在學校開展“真實”實驗面臨諸多困難。記者了解到，南京航空航天大學近年來傾力打造了虛擬仿真的沉浸式課堂，有效破解了產教融合的時空壁壘。
實驗室里，一排排先進的虛擬現(xiàn)實設備躍入眼簾。學生們興奮地穿戴好VR眼鏡和數(shù)據(jù)手套，準備踏入“飛機制造世界”。
“過去，學生只能通過圖紙和視頻想象飛機裝配過程；現(xiàn)在，他們能‘觸摸’每一個鉚釘?shù)牧Χ龋惺苊恳粔K蒙皮的張力?！闭n程負責人田威教授指著屏幕上跳動的三維模型說。
據(jù)介紹，2017年，南京航空航天大學機電學院推出國家虛擬仿真實驗教學項目《飛機大部件裝配虛擬仿真實驗》，成為2019年教育部組織的中國慕課大會上唯一的現(xiàn)場展示項目。項目將“虛擬現(xiàn)實+互聯(lián)網(wǎng)”技術融入實驗教學，填補了當前我國飛行器制造工程專業(yè)在飛機裝配虛擬仿真實踐教學平臺方面的空白。
作為國內首個深度融入虛擬仿真技術的飛機制造教學課程，《飛機大部件裝配虛擬仿真實驗》以三大核心模塊構建了完整的教學閉環(huán)。在飛機蒙皮成形工藝設計模塊，平整的金屬板材在虛擬拉形機的精密操控下逐漸變形為飛機蒙皮。學生需精細調整各項拉形工藝參數(shù)，任何微小偏差都可能導致蒙皮表面出現(xiàn)瑕疵。飛機壁板自動鉆鉚工藝設計模塊中，壁板從零散的零件通過自動鉆鉚機精確連接。學生需親手設計并優(yōu)化鉆鉚工藝參數(shù)，誤差需控制在絲級。而在飛機翼身對接模塊，學生需綜合運用前兩個模塊所學知識，在虛擬環(huán)境中構建大尺寸空間坐標系，于動態(tài)平衡中，完成數(shù)十噸部件的精準對接，稍有偏差便會觸發(fā)系統(tǒng)警報。
“這就像在數(shù)字世界玩一場‘硬核拼圖’游戲，但每一塊‘拼圖’都對應著真實的物理規(guī)律?！碧锿淌诒硎?，通過虛實融合的交互設計，學生不僅能觀察裝配過程，更能通過力反饋設備感知操作阻力，甚至聽到鉚槍擊發(fā)的模擬聲響，全方位沉浸在虛擬的飛機制造環(huán)境中。
課堂上，同學們經常能見到來自商飛、成飛等單位的工程師們，他們帶著一線案例走進課堂，為學生們傳授行業(yè)最新技術。
“產教融合不是簡單的企業(yè)參觀，而是讓行業(yè)需求反向定義教學場景?！碧锿榻B，課程教師團隊與眾多單位或企業(yè)工程師交流溝通，結合理論知識和行業(yè)最新案例，編纂飛機裝配新教材，并發(fā)展出數(shù)字教材，以行業(yè)需求映射教學內容，供相關行業(yè)和專業(yè)學習借鑒。
該課程的另一大亮點是不設“標準答案”的考核方式和面向“多元化”能力的培養(yǎng)。它不僅僅傳授制造技術原理，而是基于“探索式”實驗過程設計，將工程分析能力、技術探索能力、知識掌握能力等多元化能力融入其中。學生們在實驗過程中不僅要掌握主流先進制造技術的精髓，更要學會如何運用這些知識解決實際問題，從而培養(yǎng)出全面的工程素養(yǎng)。
“在上課過程中，師生可以一起研討，形成創(chuàng)造性的方案，并應用在虛擬裝配仿真實驗中?！必撠燂w機壁板自動鉆鉚工藝設計模塊的王珉老師表示，“我們鼓勵‘試錯’——虛擬環(huán)境中的‘失敗’，恰恰是創(chuàng)新思維的起點?！?/p>
機電學院2023級博士生孫冠宇表示：“在課本中，晦澀難懂的矩陣變換，以機翼、機身位姿的形式展現(xiàn)到眼前時，讓我們了解到了課堂中難以接觸的工程思維，讓人豁然開朗。我想，這門課是我從理論走向實踐的第一導師，也是從學生走向工程師的一個起點?！?/p>
揚子晚報/紫牛新聞記者楊甜子
