1 虚拟样机及仿真技术的发展现状及发展趋势
虚拟样机(Virtual Prototype VP) 是产品的多领域数字化模型集合体，包含有真实产品的所有关键特征。而虚拟样机技术是针对真实产品，运用计算机建模技术和各类分析与仿真技术建立的一种信息模型。该模型可用于对产品进行造型评价、装配检验、功能仿真、性能分析等各项产品设计分析任务。虚拟样机要素为CAD 数字模型、CAE仿真模型和 VP虚拟环境模型，具有产品的部分性能特征，可以认为产品的一个近似。虚拟样机及仿真技术已经从数学、自动控制和计算机三个专业中分离出来，成为新的学科和专门的技术。在与航空有关的大学都有与仿真相关的教研室、研究所以及实验室，同时也大量应用于航空产品的设计开发中。随着虚拟样机及仿真技术的成熟和发展，未来国内航空业对仿真技术的需求将更加迫切。建立飞机各系统的仿真模型，用于飞机的设计、开发、生产和调试将极大的提高工作效率和节省研发成本。虚拟仿真模型将能应用于飞机空气动力、模拟数字风洞试验、各类场的等各种复杂场合的力学计算和试验，甚至可利用模型模拟计算飞机的全寿命周期。虚拟样机及仿真技术将为航空工业的设计和生产提供强大的动力，将整个航空工业的技术水平提至新的高度。
2 虚拟样机及仿真技术在飞机的研制生产及训练试飞中的应用
基于虚拟样机的产品设计具有以下特征：
以低成本开发和展示产品的各种方案，评估用户的需求，提前对产品的用户满意度作检查，提高产品设计的可测度；
快速方便地将设计师的想法展示给用户，在产品开发的早期测试和展示产品的功能；
利用对虚拟样机的测试与评估，可发现重大设计错误，从而降低出错率；
利用虚拟样机进行产品的全方位的测试与评估，可以减少建立物理样机的成本和缩短开发时间。
飞机是构成空军战斗力的重要产品，利用三维仿真技术构造的三维飞机模型，能够精确的模拟和再现各种飞机的外部造型、内部结构以及各系统的工作原理等在飞机的研发、生产、调试、科研试飞及地面维护等多个环节都有着非常重要的应用。
仿真技术主要可以用于：使用培训过程；如各类操作模拟器、飞行模拟器、软件使用培训教材。使用管理过程；如使用操作设备中的软件、计算机管理系统、航行调度系统软件等。使用维修过程；如远程维修，离线故障仿真，使用寿命延长与管理。服务过程；为下级用户提供各类虚拟服务。
2.1 在新型飞机研制中的应用
目前在所有的飞机设计中，都有工程仿真试验设备支持。包括飞机操控系统、武器装备、综合导航与座舱显示系统、雷达、无线电、飞机动力系统。与仿真理论研究不同的地方是；这些仿真系统有些是采用纯计算机仿真，更多的是采用半实物仿真。而且仿真采用的实物或计算机模型是可以根据要求进行互换的。 以往新型飞机的研制，设计人员都是在图纸上手工进行绘制，设计灵活性小，既不直观，有耗时耗力，工作效率低。设计人员采用计算机系统辅助设计与开发各系统与分系统，比较无计算机辅助设计，工作效率可以提高数倍以上。对于设计过程的系统特性分析过程，在系统没有制造出来之前，就希望对控制系统的稳定性、操纵性进行分析。以便得到更优良的设计，否则需要大量的叠代设计与返工。计算机仿真技术正在用于各类设计过程；电子线路CAD、机械CAD，可靠性、维修性、保障性建模与分析。系统特性分析过程；控制系统的稳定性、操纵性建模与分析。大系统组成接口分析过程；在系统分析过程中产生各种模拟驱动信息。加工过程设计；工艺仿真与设计、装配仿真与设计。设计制造验证；虚拟制造过程控制与验证、技术指标验证、设计效果验证。计算机辅助设计在产品的技术状态管理方面有效的提高了效率。虚拟样机为设计人员与工厂的工程技术人员提供一个相互沟通的前期平台，二者可以共同的对设计出的飞机进行探讨，设计人员可以在讨论的工程中，可以听取工程技术人员的合理化建议，发现设计中的漏洞并迅速的进行改正，实现真正意义上的设计与生产的并行，缩短飞机的研制周期，从而不断完善飞机的设计，设计出性能更加先进的新一代飞机。
2.2 在飞行训练中的应用
为了节省训练费用、提高训练效益，国内装备的训练模拟设备发展也十分迅速。几乎所有复杂的新装备都有使用训练模拟设备。在军队和地方各航空学校都建立了飞行模拟训练机构，配有各类教练飞机的训练模拟器。
新型飞机各系统技术日趋复杂以及价格上的昂贵，对飞行员的驾驶技能的要求也就越来越高，用真实的飞机进行训练飞行，不仅消耗大，而且存在着危险。针对此问题，三维仿真技术及高度仿真模拟器就越来越多的投入到飞行训练中，这一技术不仅能够实现各种科目的飞行及对抗（空对地、空对空、多机格斗），使飞行员能够眼见其形，耳闻其声，首脑并用，在生动逼真的环境下完成对飞机的操纵，在模拟训练中不断完成对动作要领、操纵技术及注意事项的熟悉与掌握，最后在进行真机的科研飞行训练，这种方法既安全可靠，没有训练风险，又节省了大量的训练经费。保障了国家财产不受损失的同时，又能保证飞行员的生命不受到伤害。更不会在全世界都提出环保的时候对环境造成进一步的污染，军事、经济、环保效益十分明显。
2.3 在飞机地面维护中的应用
一些复杂的故障和问题，部队本身的技术人员很难进行全面的排查和解决，必须借助厂家和科研单位的技术人员的技术力量，但厂家提供的技术人员又很难在最短的时间内赶赴事故现场，从而耽误了部队飞机的飞行计划及进度。飞机的远程诊断应运而生，厂家及科研单位的技术人员可以借助网络，在运用计算机和辅助维修软件在故障现场再现飞机的三维内部结构及原理（如：燃油系统、液压系统），在三维空间中为部队的技术人员定位和标记飞机故障点，并用动画显示维修的具体方法和步骤，辅助进行飞机的维护及排故，从而加速飞机故障的排除，提高部队技术人员的维护水平。
3 发展方向
3.1虚拟现实技术
虚拟现实技术在仿真的基础上提高了计算机与人的和谐程度，通过对用户的姿态、位置、语言等信息进行响应从而建立用户与虚拟环境的交互关系，进而产生与真实环境相似的感觉体验。通过该项技术可以使用户更直观更具体的体验到虚拟环境，包括视觉、听觉、味觉、触觉等多方面的感受，将仿真技术提升到更高的层次，更具实用性。
3.2仿真的标准化和管理工作
在航空产品全寿命周期中计算机仿真模型的建立、使用、评价、改进等工作，进行系统科学的管理，达到提高产品效益（质量）的工作，就是产品仿真工作的核心。我们对产品的了解程度，从以下几个方面直接关系到产品的使用和效益：从原有的产品技术重新组合，创造新的高效能装备，增加信心；缩短研制周期，减少试验，降低设计开发成本；
4 总结
虚拟样机及仿真技术作为一门新兴的学科，对于产品的设计、制造、调试等方面具有极大的促进作用，目前在多种领域上已经开始了广泛的应用与推广，而在航空领域上该项技术的应用还相对较少。总之航空器的复杂性、综合性强将更能体现出虚拟样机及仿真技术的技术优势，极大提高制造和调试效率，节省人力、资金，增强航空企业的竞争力，虚拟样机及仿真技术对于航空领域特别是军工企业必将起到强大的推进作用，创造出巨大的经济效益。
