东方瑞丰：飞行模拟机才是虚拟现实桂冠上的明珠

SOHO1988

在虚拟现实技术不断发展的今天，2016年被看作是这一产业发展的元年。但与几乎所有新技术发展的轨迹类似，虚拟现实的发展也经历了萌芽、火爆、降温与平静的全过程。但与此同时，虚拟现实技术在工业、军事、医疗、航天、教育、娱乐等多个行业的落地也同步展开。
很多时候，人们都把虚拟现实技术看作是一项新技术，但事实上，虚拟现实技术的诞生已经有近百年的历史。早在1929年，Edward Link就发明了“Link trainer”。这是一款完全由电子机械提供视觉和运动反馈的飞行模拟机，可以让飞行员在室内就能够获得相对真实的飞行感受，从而进行飞行模拟训练。
因此，在笔者探访专注于飞行模拟机的东方瑞丰时，东方瑞丰副总经理赵永嘉直言，相比较时下虚拟现实应用较为火热的娱乐等领域，飞行模拟机才是虚拟现实桂冠上的明珠。这里隐含着以下两层含义：首先，飞行模拟机是虚拟现实技术应用最早的领域，发展历史最长、积累最为深厚；其次，飞行模拟机在虚拟现实技术应用上的技术复杂度最高。
虚拟现实热潮让飞行模拟机走向台前
如果说近年来有哪些新兴技术最为引人注目，虚拟现实（VR）无疑是其中之一。有报告显示，目前，中国拥有规模最大的虚拟现实线下实体店，其中包括5000多个VR线下游戏店、VR电影院及体验中心。全球超过70%的头显硬件制造来自中国，此外，中国还是全球虚拟现实零部件包括芯片、近眼显示、摄像等最大的采购和装配整合中心。
在风起云涌的虚拟现实热潮背后，很少有人知道，虚拟现实技术的诞生与众多新技术一样，都与航空航天这样的高精尖领域有着密切关系。事实上，当我们还在寻求虚拟现实技术给我们带来的逼真体验时，它早已经在航空航天领域实现。
早在20世纪50年代，波音飞机就建立了最早的全电子飞行模拟机。从单一功能、单自由度到综合功能自由度全飞行模拟机，如今的飞行模拟机已经成为飞行员训练的必备设施。
在飞行员训练中，飞行模拟机可以帮助他们完成在各种条件下飞行操作技能的练习。飞行模拟机通过模拟飞机的静态特性和动态特性，可以让飞行员在运动感知、视觉、听觉、操纵负荷等方面获得非常逼真的飞行体验，从而在更短时间内以更低成本掌握飞行技术。
在赵永嘉看来，飞行模拟机最大的优势是不受气象条件、场地和时间的限制，可以随时随地为飞行员提供各种不同的训练场景；同时，飞行模拟机还具备成本低、效率高、安全可靠等优势，可以大大降低飞行员的训练费用。据了解，飞行员在飞行模拟机上训练一个小时的费用仅是空中飞行费用的十分之一。
如果不是近年来兴起的虚拟现实热潮，飞行模拟机这种高精尖的技术恐怕还只是停留在航空航天领域。如今，不断扩张的航空业对于飞行模拟机的需求量也在持续攀升，飞行模拟机正在越来越走向大众化，除了应用于飞行员的训练与展示，飞行模拟机还可以用于专业院校的地面飞行训练、实验室设计研发应用测试、青少年科普教育体验、商业飞行体验等多个领域。


飞行模拟机成为虚拟现实技术集大成者
如今，虚拟现实技术在诸多领域的应用依然处在探索和创新阶段，但在飞行模拟机领域，虚拟现实技术的应用早已落地，并随着技术的进步日臻成熟。可以说，飞行模拟机是虚拟现实技术应用最深入也是最成熟的领域，没有之一。
如今的飞行模拟机一般由飞行及飞机系统仿真分系统、座舱模拟分系统、视景分系统、计算机及网络分系统、运动仿真分系统、声音分系统和辅助分系统等组成，众多分系统的协同应用，最终为飞行员训练营造出可以比拟现实的逼真体验。
在飞行模拟机中，飞行及飞机系统仿真是核心所在，逼真的飞行及飞机系统仿真体现了高等级飞行模拟机的真正价值。飞行模拟机模拟飞行像不像，取决于对飞机在飞行过程中的气动力、发动机推力、飞机动力学解算精度，以及对导航系统、液压系统、飞控系统等飞机系统的仿真精度。
笔者在进入飞行模拟机中最大的一个感受就是，这已经不再是一架模拟机，与真正的飞机驾驶相比并无二致：每一个按钮、每一个开关、每一个仪器仪表的设定和显示都与实际飞机驾驶舱一模一样，在视景系统、声音系统、运动系统等的支撑下，飞行模拟机能够让人拥有与实际飞机起飞降落一致的体验。
在当下主流虚拟现实技术的发展和应用过程中，视景系统、声音系统等都属于行业通用技术。而在飞行模拟机中，视景系统、声音系统等都会针对机场的场景、天气场景等进行个性化设定，以满足不同飞行条件下飞行员的训练需求。
在笔者看来，飞行模拟机既融合了大量的航空航天技术，同时充分结合了当下最前沿的虚拟现实技术。这样的结合不仅让飞行模拟机成为虚拟现实技术的集大成者，也让飞行模拟机在一定程度上代表了虚拟现实技术应用的最高水平。


打破飞行模拟机瓶颈 东方瑞丰的底气在哪里？
正因为飞行模拟机所蕴含的复杂技术，在很长一段时间里，飞行模拟机的自主研发和国产化水平都严重不足。目前，国外一台飞行模拟机的售价动辄1亿多元，如此高的购置成本已经在一定程度上限制了国内航空航天产业的发展。
为了打破我国在飞行模拟机方面的技术和市场瓶颈，东方瑞丰依托北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室，在技术传承的基础上，致力推动飞行模拟机的产业化，实现国产飞行模拟机的创新突破，进而打破国外公司在高等级模拟机领域的长期垄断。
在赵永嘉看来，在飞行模拟机的创新上，东方瑞丰主要有以下几大核心优势：首先，拥有强大的研发背景和人才团队。北航虚拟现实技术与系统国家重点实验室曾经在我国第一台军机模拟机——歼六飞机模拟机、第一台民机模拟机——运七-100飞机模拟机等重大装备项目中做出过突出贡献，这也让东方瑞丰在模拟机的研发上拥有了丰富的经验积累和人才储备。
其次，核心技术自主研发。在飞行模拟机中，高精度飞行动力学建模技术、高精度飞机系统仿真技术、电动操纵负荷系统技术、多通道广角无限显示技术、高逼真度的环境建模仿真技术等都属于核心关键技术，而在这些技术的研发上，东方瑞丰已经具备完全自主研发能力。
第三，产品全生命周期生产制造。相比较虚拟现实领域常见的VR眼镜等大众消费产品，飞行模拟机是典型的单件生产产品，大规模的流水线模式生产制造并不适合。为了以更低成本、更高可靠性为客户交付飞行模拟机产品，东方瑞丰专门建设了3000多平米的设计制造基地，可以实现模拟机部件、模块、整机的设计和制造，并提供完善的服务。
据了解，经过过去几年的发展，东方瑞丰已经打造出高等级飞行模拟机、支持深度定制的工程飞行模拟机、服务于型号研制和测试的航空仿真解决方案等一系列产品和解决方案，广泛应用于航空、航天、船舶、科普等多个行业和领域。
结束语：如今的虚拟现实产业发展正在进入全面落地应用的新阶段，虚拟现实技术不断创新突破与航空业的快速发展相叠加，飞行模拟机这一应用虚拟现实技术最早的领域，正在迎来前所未有的发展机遇。这对于掌握核心技术的东方瑞丰来说，这无疑是一个最好的时代。