国产民用飞机系统动态原理图软件设计与实现

麻新超 吴朝

摘 要：飞机系统动态原理图是用规定的图形符号表示飞机系统工作原理及各组成部分之间相互关系的一种图形化动态显示软件，是飞行模拟器、综合程序训练器、虚拟维护训练器以及其他低等级模拟培训设备的重要组成部分。机务维修人员通过使用系统动态原理图，可更加详细地了解各飞机系统的工作原理，以便在飞机维护过程中对系统进行故障分析、维护、修理等工作。针对某型民用飞机机务维修训练的实际需求，給出了系统原理图软件的设计开发流程以及跨平台发布方法。

关键词：系统原理图;民用飞机;机务培训;跨平台发布;GL Studio

随着国产民用飞机的批产和交付运营，针对国产民机运营的各类培训（如机务维护类培训课程）密集开展，本文旨在探索机务理论教学中为受训人员直观且交互地呈现飞机系统原理的方式方法，以及原理图软件跨平台发布技术。本文所述软件在某型国产民机机务教学过程中进行了产品试用和测试，提高教学效率效果明显，得到了教员与学员的一致好评。

一.飞机系统动态原理图

飞机系统动态原理图包含一套定义好的符号来展示系统部件，例如阀、继电器、泵和储压器。系统部件的工作状态（如on/off， open/closed）通过图形表示。原理图是动态的，系统和零部件工作状态的改变，会自动通过颜色的变化或者部件的某个动作来表现。动态原理图提供飞机系统工作状态的图形化显示（如图1所示）。

根据某型国产民机机务培训需求，基于GL Studio平台（GL Studio软件是美国DiSTI公司开发的，使用OpenGL图形库建立实时、交互式三维图形的虚拟仪表仿真软件【2】）完成系统原理图软件的版面设计、素材整理与管理、内容开发，并发布为.exe、.dll、.cab等格式，可在Windows系统、IOS系统、安卓系统以及office办公软件中运行，并实现了与其他培训设备的交互连接。

二.原理图软件设计开发流程

飞机系统动态原理图机务培训软件，是机务培训教学过程中高效的辅助工具。在教学过程中，课堂PPT教学、虚拟维护训练器教学、模拟机课程教学等不同阶段的机务培训过程都使用飞机系统动态原理图辅助，以便于教员授课和学员理解。

飞机系统动态原理图软件开发具体流程为：

a）依据各类培训设备特点及用户的使用需求，提出系统原理图开发需求及整体架构;

b）设计原理图版面、整理相关素材;

c）设计各类独立控件、完成控件之间的组合并添加属性;

d）生成代码、调试运行并多平台发布。

飞机系统动态原理图软件开发所需软件环境为：

a）操作系统版本：Windows XP、Windows 7;iOS 8.0或更高版本

b）其他软件环境： 微软Internet Explorer（IE）6.0或更高版本;GLsPlayer4.1.1.0或更高版本;Office2010或Office2013;Visual Studio 2008或更高版本;GL Studio4.4或更高版本。

三.原理图软件设计的关键技术

本软件基于“通用平台应用（Universal App）”理念，在课堂幻灯片、学员E-learning平台、虚拟维护训练器、综合程序训练器等教学平台上采用统一的通用软件，在展现形式上做了统一，使得整个机务教学过程在飞机系统原理图层面变得连贯、统一。

民机系统动态原理图机务培训软件的关键技术包括：

（1）民机机务培训动态原理图技术统一需求规范制定。制订统一的动态原理图技术规范，在软件内容、UI展现形式、飞机系统逻辑深度上制定统一的通用技术规范;

（2）动态原理图模块化组装技术研究。以模型驱动架构（Model Driven Architecture，MDA）为指导，设计机务培训动态原理图的平台无关模型（PIM），研究制作与运行平台无关动态原理图软件模块。根据已有的动态原理图软件规范，针对民机各个系统，制作能够精确、清晰展示飞机系统原理的模块资源，这些与平台无关的动态原理图模块组成一个统一通用的动态原理图模块库。在后续动态原理图开发过程中，使用库中的资源，以“搭积木”的方式对特定的飞机系统进行原理图制作，保证了软件在形式与内容上的连贯性与统一性;

（3）基于动态原理图平台无关模型，利用GL Studio平台研制动态原理图软件。GL Studio是一种专业的仪表仿真平台，作为一个独立平台的快速原型工具，用来创建实时的、三维的、照片级的互动图形界面。它能与HLA/DIS仿真应用相连，生成的C++和OpenGL源代码可以单独运行，也可以嵌入到其它应用程序中，避免了大量繁琐的底层OpenGL开发;

（4）跨平台多终端应用和发布技术。目前主流的跨终端平台开发技术按照其实现方式大致分为跨平台运行引擎和跨平台应用编译两种方式。本文采用的是跨平台应用编译方式，利用动态原理图模块库制作的软件源码具有平台无关属性，针对不同的使用平台，例如OFFICE、IPAD、IE浏览器等等，制作支持多平台发布的编译链接器。

四.原理图跨平台发布

采用跨平台应用编译方式，在微软Windows（桌面应用软件、office、Web 网页等）系统、谷歌安卓系统、苹果iOS 系统等平台的发布流程为：

1.动态原理图在 Windows Office 软件中的发布流程：

1） 在 Windows 系统下，安装Office 以及GLS player;

2） 将动态原理图编译并发布为 cab 文件;

3） 新建 Word 文档（Office 2013及以上版本）;

4） Word 选项->自定义->开发工具选项卡->添加旧式工具和设计模式->确定;

5） 点击旧式工具图标，选择其他控件，选取 GLS Player;

6） 右鍵->”GLS Player”对象->Properties，Component 输入cab 文件名->应用，确定;

7） 点击设计模式图标，出现动态原理图，启动运行模式;

8） 点击设计模式图标停止运行模式;

9） 右键->属性。调整高度、宽度。保存;

10） 把动态原理图嵌入 Office PowerPoint 中步骤同上。

2.动态原理图发布为 Windows 系统桌面应用软件的流程：

1） 将动态原理图编译并发布为.exe 文件;

2） 将上述.exe 文件与.dll 文件放在同一文件夹下，置于PC 机存储盘中任意位置。

3.动态原理图发布在 Windows 操作系统浏览器Web 网页的流程：

1） 在 Windows 系统下，安装GLS player;

2） 将动态原理图编译并发布为 cab 文件;

3） 在网页中插入 cab 文件并发布。

4.动态原理图在谷歌安卓系统中的发布流程（基于 GL studio 软件）：

1） 打开 Eclipse Android Development Tools （ADT）;

2） 选择 GL Studio for Android project wizard. 在菜单栏下选择File -> New->Other…，然后点击下一步;

3） 添加设计工程代码到安卓的工程中;

4） 生成 GL Studio ES 代码;

5） 编译、测试并发布。

5.动态原理图在苹果 IOS 系统中的发布流程（基于GL studio 软件）：

1） 申请苹果 IOS 开发者账号;

2） 安装 GL Studio ES Run-time Libraries for IOS;

3） 安装 GL Studio ES Code Generation Plugin Installation;

4） 创建新 Xcode 工程;

5） 添加工程升级代码到 IOS 工程中;

6） 生成 GL Studio ES Code;

7） 编译、测试并发布。

五.总结

本文所述民机系统动态原理图机务培训软件开发技术将继续服务于相关型号飞机理论培训课程，包括飞行、机务、乘务在内的原理图开发工作。该技术所生成的技术规范可以进一步扩展成民航机务培训领域的技术规范，该技术所制作的系统动态原理图，可以进一步市场化、标准化，形成市场产品。

参考文献：

[1] 于辉，赵经成，付站平， 等. GL Studio虚拟仪表技术应用于系统开发[M]. 北京： 国防工业出版社，2010.

[2] 陆志斌，郭广利，魏靖彪，赵玉辉. GL Studio在飞行模拟器虚拟仪表仿真中的应用[J]. 电脑编程技巧与维护，2012（12）.

作者简介：

麻新超，（1987-），男，山东德州人，硕士研究生，工程师，研究方向为民用飞机模拟培训设备开发。