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飛行器全機結構強度虛擬仿真實驗所屬課程是工程力學實驗，是飛行器設計、飛行器制造工程、工程力學等航空航天大類專業的實驗核心課程。該虛擬仿真實驗教學項目建設依托“國家級力學基礎課程教學團隊”、“國家級飛機設計專業課程教學團隊”、“國家級力學實驗教學示范中心”、“飛行器結構完整性技術工信部重點實驗室”、“飛行器結構力學與強度技術國防重點學科實驗室”等教學團隊和技術平臺。這些技術平臺能夠為本虛擬實驗建設提供國內一流的飛行器全機強度實驗和測試條件。
飛行器全機結構強度實驗技術難度高，實驗規模大，工作周期長，資金消耗大，難以在現實場景中開展課堂教學。針對上述問題，我公司和學校共同研討后決定充分利用現代虛擬仿真技術，開發虛擬仿真實驗教學項目，將飛行器設計和制造過程中的結構強度測試試驗轉化為教學實驗，讓學生掌握飛行器全機結構強度和剛度實驗的基本原理，掌握全機結構強度實驗的設計與驗證方法，了解典型的實驗加載和測試系統的基本原理，對培養學生的工程意識、創新精神和創新能力具有重要意義。該虛擬仿真實驗符合“縮短實驗時間及空間，節省實驗成本，提高安全系數，實現資源的高效利用”的理念，能充分體現現代信息技術與實踐教學深度融合的優勢。結合國家級精品課程、陜西省精品課程和慕課等教學資源，我公司配合通過對實驗方案設計、實驗準備、加載測試、變形斷口檢查和實驗結果分析等過程的虛擬構建，為學生打造一個完整的飛行器全機結構強度測試在線開放課程體系。本項目的實驗原理及流程如圖所示：
本虛擬實驗的主要目的體現在以下幾方面：
（1）克服實驗成本和技術要求高的困難。飛行器全機結構強度實驗需利用多通道協調加載系統進行，需要大量專業技術人員協同工作才能完成，實驗規模大，操作流程復雜，成本高，技術難度大，一般本科生實驗室不具備開展實驗的條件。而虛擬仿真實驗能夠有效地解決以上難題。
（2）解決傳統實驗課程因時間受限無法教學的難題。傳統的飛行器全機結構強度實驗，要依次進行實驗系統安裝、測試設備準備、實驗系統調試、正式實驗、變形斷口檢查、實驗結果分析和實驗報告撰寫等一系列工作，實驗周期很長，難以在傳統課程的學時內完成教學。采用虛擬仿真實驗，可在保留實驗關鍵要素的條件下，最大限度壓低實驗教學時間，為創新實踐教學帶來便利。
（3）拓寬學生的專業視野，提高綜合運用知識的能力。飛行器全機結構強度虛擬仿真實驗涵蓋飛行器結構設計、材料力學性能測試、結構強度測試、強度分析與評估等專業知識，擴大了實驗教學的知識覆蓋面，提高了知識應用的融合度，拓寬了學生的專業視野，培養了學生綜合運用知識的能力。
（4）虛實結合，有效激發學生創新熱情。虛擬實驗為學生提供一個自由開放的實驗環境，學生可以依托該環境，設計自己的加載和控制系統。一些新型的加載方法可以首先在虛擬實驗環境中驗證，隨后在真實的物理環境中進行研制。通過虛實結合，能夠激發學生創新創造的熱情，培養學生科學嚴謹的學習態度，提升學生的自主學習能力。
本項目的實驗原理分述如下：
（1）實驗總體設計
飛行器全機結構強度實驗總體設計，即按照實驗目的和考核對象的特征，確定實驗的總體規模和分系統設計的主要內容，包括實驗支持系統、實驗加載系統、實驗測量系統、安全防護系統等主要系統，為分系統設計和實現打下良好基礎。
（2）加載和測量設計
根據實驗目的和總體設計要求，確定飛行器結構受力、飛行剖面載荷和加載方案，確定飛行器結構響應、應變和變形測量方案，確定加載和測量所用到的實驗設備和儀器，進行加載和測試準備工作。
（3）實驗標定與開始
對實驗加載、測量和采集設備和系統進行標定、復檢和調試。在各系統調試正常的基礎上，進行限值載荷實驗和極限載荷實驗，通過這部分虛擬實驗，觀察飛機結構在載荷作用下的變形和應力發展過程，增進學生對飛行器結構和承載特性的理解。
（4）結構評估與分析
在完成上述實驗的基礎上，進行結構變形破壞檢查和實驗結果分析，全面了解飛行器結構的受力、損傷和破壞特性，鍛煉學生綜合應用專業知識的能力。
（5）網絡開放，在大范圍內讓更多學生受益。根據學生對該虛擬仿真實驗的操作打分，同時回傳成績至國家虛擬仿真實驗平臺i-LAB，學生認真填寫感想和建議部分，并完成實驗報告撰寫，為國內所有的學生提供了一個可以實際操作的實驗環境，將優質的教學資源向社會開放，讓更多人受益。
