在虛擬現(xiàn)實技術(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)展的軌跡類似，虛擬現(xiàn)實的發(fā)展也經(jīng)歷了萌芽、火爆、降溫與平靜的全過程。但與此同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、航天、教育、娛樂等多個行業(yè)的落地也同步展開。
多時候，人們都把虛擬現(xiàn)實技術(shù)看作是一項新技術(shù)，但事實上，虛擬現(xiàn)實技術(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械提供視覺和運動反饋的飛行模擬機，可以讓飛行員在室內(nèi)就能夠獲得相對真實的飛行感受，從而進行飛行模擬訓(xùn)練。
因此，在筆者探訪專注于飛行模擬機的東方瑞豐時，東方瑞豐副總經(jīng)理趙永嘉直言，相比較時下虛擬現(xiàn)實應(yīng)用較為火熱的娛樂等領(lǐng)域，飛行模擬機才是虛擬現(xiàn)實桂冠上的明珠。這里隱含著以下兩層含義：首先，飛行模擬機是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，發(fā)展歷史最長、積累最為深厚；其次，飛行模擬機在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用上的技術(shù)復(fù)雜度最高。
虛擬現(xiàn)實熱潮讓飛行模擬機走向臺前
如果說近年來有哪些新興技術(shù)最為引人注目，虛擬現(xiàn)實（VR）無疑是其中之一。有報告顯示，目前，中國擁有規(guī)模最大的虛擬現(xiàn)實線下實體店，其中包括5000多個VR線下游戲店、VR電影院及體驗中心。全球超過70%的頭顯硬件制造來自中國，此外，中國還是全球虛擬現(xiàn)實零部件包括芯片、近眼顯示、攝像等最大的采購和裝配整合中心。
在風(fēng)起云涌的虛擬現(xiàn)實熱潮背后，很少有人知道，虛擬現(xiàn)實技術(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。事實上，當(dāng)我們還在尋求虛擬現(xiàn)實技術(shù)給我們帶來的逼真體驗時，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，波音飛機就建立了最早的全電子飛行模擬機。從單一功能、單自由度到綜合功能自由度全飛行模擬機，如今的飛行模擬機已經(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)。飛行模擬機通過模擬飛機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，可以讓飛行員在運動感知、視覺、聽覺、操縱負(fù)荷等方面獲得非常逼真的飛行體驗，從而在更短時間內(nèi)以更低成本掌握飛行技術(shù)。
趙永嘉看來，飛行模擬機最大的優(yōu)勢是不受氣象條件、場地和時間的限制，可以隨時隨地為飛行員提供各種不同的訓(xùn)練場景；同時，飛行模擬機還具備成本低、效率高、安全可靠等優(yōu)勢，可以大大降低飛行員的訓(xùn)練費用。據(jù)了解，飛行員在飛行模擬機上訓(xùn)練一個小時的費用僅是空中飛行費用的十分之一。
如果不是近年來興起的虛擬現(xiàn)實熱潮，飛行模擬機這種高精尖的技術(shù)恐怕還只是停留在航空航天領(lǐng)域。如今，不斷擴張的航空業(yè)對于飛行模擬機的需求量也在持續(xù)攀升，飛行模擬機正在越來越走向大眾化，除了應(yīng)用于飛行員的訓(xùn)練與展示，飛行模擬機還可以用于專業(yè)院校的地面飛行訓(xùn)練、實驗室設(shè)計研發(fā)應(yīng)用測試、青少年科普教育體驗、商業(yè)飛行體驗等多個領(lǐng)域。
飛行模擬機成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)集大成者
如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用依然處在探索和創(chuàng)新階段，但在飛行模擬機領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用早已落地，并隨著技術(shù)的進步日臻成熟。可以說，飛行模擬機是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用最深入也是最成熟的領(lǐng)域，沒有之一。
如今的飛行模擬機一般由飛行及飛機系統(tǒng)仿真分系統(tǒng)、座艙模擬分系統(tǒng)、視景分系統(tǒng)、計算機及網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)、運動仿真分系統(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)練營造出可以比擬現(xiàn)實的逼真體驗。
飛行模擬機中，飛行及飛機系統(tǒng)仿真是核心所在，逼真的飛行及飛機系統(tǒng)仿真體現(xiàn)了高等級飛行模擬機的真正價值。飛行模擬機模擬飛行像不像，取決于對飛機在飛行過程中的氣動力、發(fā)動機推力、飛機動力學(xué)解算精度，以及對導(dǎo)航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等飛機系統(tǒng)的仿真精度。
筆者在進入飛行模擬機中最大的一個感受就是，這已經(jīng)不再是一架模擬機，與真正的飛機駕駛相比并無二致：每一個按鈕、每一個開關(guān)、每一個儀器儀表的設(shè)定和顯示都與實際飛機駕駛艙一模一樣，在視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)、運動系統(tǒng)等的支撐下，飛行模擬機能夠讓人擁有與實際飛機起飛降落一致的體驗。
在當(dāng)下主流虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用過程中，視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等都屬于行業(yè)通用技術(shù)。而在飛行模擬機中，視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等都會針對機場的場景、天氣場景等進行個性化設(shè)定，以滿足不同飛行條件下飛行員的訓(xùn)練需求。
在筆者看來，飛行模擬機既融合了大量的航空航天技術(shù)，同時充分結(jié)合了當(dāng)下最前沿的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。這樣的結(jié)合不僅讓飛行模擬機成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的集大成者，也讓飛行模擬機在一定程度上代表了虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的最高水平。
打破飛行模擬機瓶頸 東方瑞豐的底氣在哪里？
正因為飛行模擬機所蘊含的復(fù)雜技術(shù)，在很長一段時間里，飛行模擬機的自主研發(fā)和國產(chǎn)化水平都嚴(yán)重不足。目前，國外一臺飛行模擬機的售價動輒1億多元，如此高的購置成本已經(jīng)在一定程度上限制了國內(nèi)航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
為了打破我國在飛行模擬機方面的技術(shù)和市場瓶頸，東方瑞豐依托北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室，在技術(shù)傳承的基礎(chǔ)上，致力推動飛行模擬機的產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)國產(chǎn)飛行模擬機的創(chuàng)新突破，進而打破國外公司在高等級模擬機領(lǐng)域的長期壟斷。
在趙永嘉看來，在飛行模擬機的創(chuàng)新上，東方瑞豐主要有以下幾大核心優(yōu)勢：首先，擁有強大的研發(fā)背景和人才團隊。北航虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室曾經(jīng)在我國第一臺軍機模擬機——殲六飛機模擬機、第一臺民機模擬機——運七-100飛機模擬機等重大裝備項目中做出過突出貢獻，這也讓東方瑞豐在模擬機的研發(fā)上擁有了豐富的經(jīng)驗積累和人才儲備。
其次，核心技術(shù)自主研發(fā)。在飛行模擬機中，高精度飛行動力學(xué)建模技術(shù)、高精度飛機系統(tǒng)仿真技術(shù)、電動操縱負(fù)荷系統(tǒng)技術(shù)、多通道廣角無限顯示技術(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)實領(lǐng)域常見的VR眼鏡等大眾消費產(chǎn)品，飛行模擬機是典型的單件生產(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、更高可靠性為客戶交付飛行模擬機產(chǎn)品，東方瑞豐專門建設(shè)了3000多平米的設(shè)計制造基地，可以實現(xiàn)模擬機部件、模塊、整機的設(shè)計和制造，并提供完善的服務(wù)。
據(jù)了解，經(jīng)過過去幾年的發(fā)展，東方瑞豐已經(jīng)打造出高等級飛行模擬機、支持深度定制的工程飛行模擬機、服務(wù)于型號研制和測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、科普等多個行業(yè)和領(lǐng)域。
結(jié)束語：如今的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在進入全面落地應(yīng)用的新階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷創(chuàng)新突破與航空業(yè)的快速發(fā)展相疊加，飛行模擬機這一應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)最早的領(lǐng)域，正在迎來前所未有的發(fā)展機遇。這對于掌握核心技術(shù)的東方瑞豐來說，這無疑是一個最好的時代。
