图扑数字孪生技术在航空航天方面的应用

"数字孪生"这一概念最早就是在航空航天领域使用，目的在于处理航天器的健康维护和保护问题。图扑软件依托自主研发的 HT for Web 产品，实现对民航机场、民航飞机、火箭发射、科技展馆的数字孪生展示。

图扑 HT 数字孪生技术助力航空航天数字孪生场景，在验证、设计、制造、测试以及运营维护等阶段呈现多元化的数据形式。通过提供全方位和立体化的支持，降低运营成本和风险。

智慧航空数字孪生

民航机场

图扑软件 HT 智慧机场高度集成航站楼、跑道、维修中心、货运中心及客运中心等关键区域。实现了设施设备、事件发生以及人员动态的精准监管。通过构建数字孪生场景和接入实时数据流，解决机场资源配置复杂性、服务响应迟缓、统筹协调不足等挑战。高效提升数字化管理水平，实现对机场运营的全面优化与高效控制。

（1）停机位管理

作为机场运输核心区域的停机位，承担着乘客登机、货物装卸、飞机停放与维修等重要地面任务。图扑 HT 智慧机场系统可实时分析呈现廊桥使用、机坪运作、进出港航线等主要运行数据，有效促进用户对机位实况的实时洞察，为机场资源调度和管理提供强力的数据支持。

廊桥可视化

停机坪

进出港路线

（2）地面作业服务

图扑 HT 的地面作业服务，精准聚焦乘客管理、地面支援作业，以及货物装卸等的关键环节。基于对接的实时数据，全面展现每架飞机的作业进度和状态。场景中系统为每架航班的地面作业进度构建了对应的动态动画展示，辅助直观呈现现场作业状态。有效避免机坪车辆作业无序统计和危险事件无据可查的难题，也优化了机务管理宏观层面的综合运营监管与统筹指挥。

登机离港

飞机夜降泊位

（3）检验查验管理

民航安检部门推行着”一码通关”、“OneID”刷脸过检等数字化建设。图扑 HT 智慧机场系统针对自助值机、安检、边检、海关防疫以及行李跟踪等环节，构建了“一脸一码”完整乘机体验的可视化解决方案。通过对接现场先进设备的运行数据，实时展示了旅客自助打印、检验控制台、安检合规等的操作流程，前后端数据的互融互通，减少多环节的身份查验和近身检查，提高通关的舒适感和自在感，提升对游客的服务和对机场的管理。

自助值机

海关防疫

行李跟踪

（4）运维巡检可视化

由于机场人群较多、设备数量繁多、功能分区复杂，且对消防、电力、水力、空调等系统的管理要求较高。图扑 HT 智慧机场可结合“安防+AI”技术，基于部署先进的机器人设备、人员热力扫描等技术，数字孪生全域空间及设备，多视角理性整合个分区运行状态及周边情。当监测到危险情境时，将通过平台感知、识别、定位追踪事发源头。打破传统现场往返管理的作业形式，形成航站楼各部门全生命周期监管体系。

客流分析热力图

机器人定位

水火电气管控

图扑智慧机场以人、事、物展开多元可视化呈现，从机场服务能力、运维水平、建设能力、全域协同运行等维度，推进航站楼服务智能化、飞行区少人化、旅客联程联运以及货物联运的数字化管理模式，助推民航"四型机场"建设。

民航飞机

图扑基于自研 HT 强大的渲染引擎，以写实与科幻风格相结合的展示形式，数字孪生飞机外形、客舱管理、机舱设备、发动机、驾驶室。建立起具备场景化、智能化、人性化的智慧飞机综合管控平台，确保对民用航空器的高效管理。

（1）基本信息

基于图扑 HT 数字孪生技术，构建渲染多种机型的效果，模拟飞机实时飞行状态与定位情况等。结合二三维可视化面板，对航空器机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置、干扰阻力、货舱满载率，载油耗油等关键指标全方位可视化监管，实现数据实时共享。

（2）客货仓管理

场景内支持点选查看每层舱内的布局、设施设备，每个部分均与其在现实中的确切位置和编号相匹配，确保虚拟展示与实际飞机舱内场景保持完全一致。

（3）飞行系统与设备

飞机操纵场景内采用整机模型为基础，以驾驶舱为焦点，准确映射飞行系统及其设备的内在联系，并在模型上精确标明设备具体位置。从而使飞行员和工程师可以在虚拟环境中详细了解舱内布局、控制系统、导航设备和其他关键组件的功能和相互作用。

不仅为飞行训练和模拟提供了一个高度逼真的环境，还能在飞机设计和测试阶段用于故障检测、性能优化和维护预测。通过实时数据的融入，它为机组人员操作决策与飞机维护管理提供了宝贵支持，从而增强了飞行安全和效率。

航线数据

图扑 HT 航线信息可视化，基于航空大数据，通过应用 HT 2D、3D 图形组件，简化展示航线态势等关键信息。帮助空管人员监控空域使用、预测流量变化，及时捕捉到各种变化和突发情况，提高飞行效率、降低延误率。

智慧航天数字孪生

根据国际航天联盟统计，目前全球运载火箭发射次数排名，中国位居第一。在探月计划和建设空间站等重大项目上，中国已跻身世界前列。

图扑软件应用自主研发的 HT for Web 可视化引擎与航天产业应用深度融合，数字孪生了火箭发射全过程与飞船太空运行的可视化场景。将各类监控需求集中实现，构建以流程和数据驱动的管理模式，推动航天技术应用升级。

载人航天

图扑 HT 经过搭建三维场景、结合二维数据面板，展示了从火箭升空到卫星轨道飞行的全过程：

完成装药检查，稳定器点火和发射部署

助推器点火，加速

助推器分离，火箭点火，释放推力

整流罩被剥离，二级火箭分离

释放卫星进入轨道

数字孪生技术可以帮助工程师们预演整个发射过程，从而识别和评估各种潜在问题，再通过模拟不同的干预措施来找到优质的解决方案。还能用来跟踪飞行数据，确保火箭按照预定的轨道飞行，并在遇到系统故障时提供快速的故障诊断与修正方案。

货运飞船

应用图扑 HT 搭建 “天舟一号”货运飞船数字孪生管理系统，可多维度直观展示飞船主体、运载信息、飞行试验、技术实验、运行历程等重点管理对象的运行态势，支持 2D 面板与 3D 模型无缝融合，实现全范围空间的态势可视化监控。

（1）运行管理

图扑软件构造了以地球为中心的外太空场景，动态绘制飞船运行路线，对接数据可实现展示飞船在轨运行的状态。场景 1：1 复现了帆板的展开闭合动画效果。

针对复杂的业务流程，配置可视化任务面板可以更好的满足业务流程全生命周期性管理。HT 支持基于时间、空间、分类等多源数据进行分析研判，进而实时呈现飞船的推进剂、运载、飞行试验、技术实验等状态信息，并根据预警告警提示快速进行问题定位。

（2）燃料补给

空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一，是实现空间站和空间运输系统的装配、补给、维修、回收、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。图扑 HT 通过设备外形的透明化处理，清晰展示了能源装置的布局，使监控人员能直观地查看舱内的燃料补给状况，同时也直观地呈现了飞船的推进剂存储量等重要信息。

火星车

应用图扑 HT 搭建的“祝融号”火星车，可帮助工程师们通过虚拟模型观察火星车的运行状态，测试新的控制算法，评估系统升级的影响，并预测各类故障情况下的应急响应。还可以根据实时数据调整火星车在不同地形下的导航策略，确保任务的顺利进行。

飞行器设备数字孪生

发动机

飞机发动机对飞机的重要性极高，同时也是飞机研发中的一个重中之重和难点所在，发动机的性能直接决定飞机的飞行性能。HT 引擎通过对发动机的拆解建模，实现对发动机内部核心部件的可视化监管和对发动机的可视化运行管理。

（1）剖面分析

通过整合剖面视图和气流动态，图扑三维动态展示揭示了不同因素对发动机部件的影响。同时， 2D 面板和图表通过数据联动，使用折线图清晰地呈现出压力和温度等关键参数的变化情况。

（2）拆分复位

图扑 HT 以设备拆分爆炸的形式展示发动机内部结构，显示了发动机各部件名称，如空心结构风扇叶片、钛合金蜂窝芯、蜂窝夹层等。

无人机

图扑软件高精度的虚拟模型详尽再现了物理无人机的结构、功能和行为，允许工程师对其进行深入的性能评估和故障诊断，以及在安全的虚拟环境中探索新的飞行控制算法和任务策略。HT 数字孪生无人机可以与现实世界的无人机实时同步，收集飞行数据、监控设备状态和环境互动。让操作人员实时掌握无人机健康状况，还能够预测和防范潜在的技术问题，确保任务执行的持续性和安全性。

科教科技

借助图扑 HT 数字孪生技术构建的科学探索空间，让参观者无需离开家门就能体验到云端的科学之旅。在这个数字化、交互性强的虚拟环境中，展览和教育内容得以三维动态呈现，为用户提供一个沉浸式学习和探索的平台。

科技展馆

图扑数字孪生科技展馆，让访客以第一人称方式，模拟用户在科技园内的参观场景。访客沿着精心设计的路径，浏览观看。

场景内通过 HT 强大的渲染功能，再现航天航空科技馆内部独特的结构造型、建筑特色、航天设备以及各种航天信息，不仅包括静态的展览品，还有能够展示真实物理现象的动态模拟。参观者可以与展品进行交互，如启动一个虚拟实验，或是操控一个数字孪生的飞行模拟器。

模拟教学

图扑软件 HT 创建飞机 3D 模型，将复杂的航空知识与技术，通过 HT 三维动画互动的方式呈现给学习者。

场景可以直观展示飞机的设计原理、飞行机制、航线规划以及空管操作等复杂概念，允许学生不仅从外观上了解飞机结构，还能深入到每个系统的内部运作机制。

可视化教学兼具娱乐性和教育性，适合不同年龄层的学习者，特别是对于难以通过传统教科书说明的三维空间动态，动画可以提供清晰直观的认识。

审核编辑 黄宇