在虛擬現(xiàn)實技術不斷發(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)實技術看作是一項新技術，但事實上，虛擬現(xiàn)實技術的誕生已經(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)實應用較為火熱的娛樂等領域，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)實技術應用最早的領域，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)實技術應用上的技術復雜度最高。
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)實技術的誕生與眾多新技術一樣，都與航空航天這樣的高精尖領域有著密切關系。事實上，當我們還在尋求虛擬現(xiàn)實技術給我們帶來的逼真體驗時，它早已經(jīng)在航空航天領域?qū)崿F(xiàn)。
早在20世紀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)成為飛行員訓練的必備設施。
在飛行員訓練中，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。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。
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練費用。據(jù)了解，飛行員在飛行模擬機上訓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恐怕還只是停留在航空航天領域。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，除了應用于飛行員的訓練與展示，飛行模擬機還可以用于專業(yè)院校的地面飛行訓練、實驗室設計研發(fā)應用測試、青少年科普教育體驗、商業(yè)飛行體驗等多個領域。
飛行模擬機成為虛擬現(xiàn)實技術集大成者
如今，虛擬現(xiàn)實技術在諸多領域的應用依然處在探索和創(chuàng)新階段，但在飛行模擬機領域，虛擬現(xiàn)實技術的應用早已落地，并隨著技術的進步日臻成熟。可以說，飛行模擬機是虛擬現(xiàn)實技術應用最深入也是最成熟的領域，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)同應用，最終為飛行員訓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、飛機動力學解算精度，以及對導航系統(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、每一個儀器儀表的設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。
在當下主流虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和應用過程中，視景系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等都屬于行業(yè)通用技術。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定，以滿足不同飛行條件下飛行員的訓練需求。
在筆者看來，飛行模擬機既融合了大量的航空航天技術，同時充分結(jié)合了當下最前沿的虛擬現(xiàn)實技術。這樣的結(jié)合不僅讓飛行模擬機成為虛擬現(xiàn)實技術的集大成者，也讓飛行模擬機在一定程度上代表了虛擬現(xiàn)實技術應用的最高水平。
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雜技術，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和市場瓶頸，東方瑞豐依托北京航空航天大學虛擬現(xiàn)實技術與系統(tǒng)國家重點實驗室，在技術傳承的基礎上，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，核心技術自主研發(fā)。在飛行模擬機中，高精度飛行動力學建模技術、高精度飛機系統(tǒng)仿真技術、電動操縱負荷系統(tǒng)技術、多通道廣角無限顯示技術、高逼真度的環(huán)境建模仿真技術等都屬于核心關鍵技術，而在這些技術的研發(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，東方瑞豐專門建設了3000多平米的設計制造基地，可以實現(xiàn)模擬機部件、模塊、整機的設計和制造，并提供完善的服務。
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，廣泛應用于航空、航天、船舶、科普等多個行業(yè)和領域。
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用的新階段，虛擬現(xiàn)實技術不斷創(chuàng)新突破與航空業(yè)的快速發(fā)展相疊加，飛行模擬機這一應用虛擬現(xiàn)實技術最早的領域，正在迎來前所未有的發(fā)展機遇。這對于掌握核心技術的東方瑞豐來說，這無疑是一個最好的時代。
