《航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

張赟 蔣科藝 沈偉 王永華 王琳

摘要：針對(duì)飛行學(xué)員這一教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，為了培養(yǎng)高素質(zhì)的飛行人才，本文從教學(xué)內(nèi)容、方法、手段以及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面，探索了航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)課程建設(shè)的改革與實(shí)踐。實(shí)踐表明，課程更加符合飛行學(xué)員作為裝備使用者的培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)了學(xué)員的積極性和主動(dòng)性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）24-0139-02

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)》課程是我院飛行學(xué)員的一門專業(yè)必修課。本課程以現(xiàn)役航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備為牽引，教學(xué)內(nèi)容涵蓋航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、工作特性等多個(gè)方面，突出發(fā)動(dòng)機(jī)理論知識(shí)與使用實(shí)際的結(jié)合，提高了飛行學(xué)員對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)知識(shí)綜合運(yùn)用的能力，為后續(xù)飛行階段的學(xué)習(xí)打下了牢固的專業(yè)知識(shí)和能力基礎(chǔ)。本文結(jié)合飛行學(xué)員這一教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，以培養(yǎng)飛機(jī)飛行人才為目標(biāo)，準(zhǔn)確定位本課程在對(duì)培養(yǎng)飛行學(xué)員中的地位和作用，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，為培養(yǎng)優(yōu)秀的飛行員發(fā)揮了積極的作用。

一、人才培養(yǎng)目標(biāo)定位

本課程緊密圍繞現(xiàn)役航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備開(kāi)展教學(xué)，目標(biāo)是使學(xué)員掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性等，為將來(lái)的飛行生涯奠定堅(jiān)實(shí)的知識(shí)及能力基礎(chǔ)。飛行學(xué)員將來(lái)的崗位任職與理工科學(xué)員是不一樣的，理工科學(xué)員將來(lái)從事的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的地面維護(hù)排故工作，而飛行學(xué)員并不是裝備的維護(hù)者，而是裝備的未來(lái)使用者，他們將來(lái)承擔(dān)的是飛機(jī)的駕駛?cè)蝿?wù)，所以飛行學(xué)員對(duì)本課程知識(shí)的需求與理工科學(xué)員是有差異的。因此在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)避免一些與維護(hù)排故相關(guān)的復(fù)雜原理的講解或復(fù)雜公式的推導(dǎo)，而應(yīng)該站在飛行學(xué)員是裝備未來(lái)使用者的角度開(kāi)展教學(xué)，盡可能的聯(lián)系或貼近飛行過(guò)程。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革和實(shí)踐

1.增加預(yù)備知識(shí)?？諝鈩?dòng)力學(xué)和工程熱力學(xué)等課程知識(shí)是本課程的先導(dǎo)知識(shí)，為本課程奠定了理論知識(shí)基礎(chǔ)，因此在授課過(guò)程中注意引導(dǎo)學(xué)員回憶這兩門課程知識(shí)，并幫助他們學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)來(lái)理解和分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，養(yǎng)成一定解決問(wèn)題的能力。對(duì)于一些比較重要或關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)講解，帶著學(xué)員一起回顧。

2.優(yōu)化課程體系，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。在課程教學(xué)中，始終圍繞課程目標(biāo)，對(duì)全課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，使學(xué)員既掌握必備的知識(shí)和技能，又提高學(xué)員的能力和素質(zhì)[1]。本課程教學(xué)內(nèi)容劃分成三大部分：第一部分是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的概述和發(fā)展，使學(xué)員了解到發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛行性能和飛行安全的重要性，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度。第二部分為發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，是本課程的核心和重點(diǎn)，必須講深、講透，確保學(xué)員熟練掌握。第三部分密切結(jié)合飛機(jī)的使用特點(diǎn)，使學(xué)員能夠運(yùn)用所學(xué)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理知識(shí)解釋發(fā)動(dòng)機(jī)使用中的現(xiàn)象，掌握出現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)特情時(shí)的預(yù)防和處置方法。

3.增加新的教學(xué)內(nèi)容。隨著我國(guó)航空工業(yè)的快速發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備技術(shù)更新?lián)Q代比較快，如果教學(xué)內(nèi)容只停留在舊裝備的知識(shí)層面上，會(huì)造成培養(yǎng)的飛行學(xué)員與未來(lái)新裝備脫節(jié)。因此，原有的教學(xué)內(nèi)容的舊裝備知識(shí)不再適應(yīng)本課程對(duì)飛行學(xué)員培養(yǎng)的需求，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充能夠反映新型發(fā)動(dòng)機(jī)裝備的前沿知識(shí)和技術(shù)，讓學(xué)員掌握最新、最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)，這樣將來(lái)學(xué)員接觸到新型裝備的話就不會(huì)感到陌生，對(duì)學(xué)員將來(lái)的崗位任職起到積極的作用。

三、教學(xué)方法與手段改革

1.采用類比啟發(fā)式教學(xué)方法。飛行學(xué)員的理論基礎(chǔ)普遍偏弱，應(yīng)盡量避免用大篇幅的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)來(lái)講解發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，過(guò)于依賴公式推導(dǎo)來(lái)分析問(wèn)題不僅不利于飛行學(xué)員對(duì)知識(shí)的理解，還容易讓他們喪失學(xué)習(xí)興趣。其實(shí)飛行學(xué)員并不缺乏理解力，關(guān)鍵是需要教員采取合理的方法去引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)員的思維[2]。采用類比法對(duì)學(xué)員進(jìn)行啟發(fā)，可以利用日常生活中一些熟悉的例子對(duì)比較抽象或較難理解的航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理進(jìn)行類比分析。畢竟自然界中很多事物的原理都是相通的，采用類比法教學(xué)有利于幫助學(xué)員做到觸類旁通，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的深度理解。例如：在講解航空發(fā)動(dòng)機(jī)為什么需要對(duì)空氣先進(jìn)行增壓，再利用燃燒室對(duì)空氣加熱這個(gè)問(wèn)題時(shí)，可以以煤球爐為例，雖然煤球爐溫度很高，但爐子里的氣壓不高，使得煤球爐依然無(wú)法對(duì)外界做功。同樣的道理，如果發(fā)動(dòng)機(jī)不先對(duì)空氣進(jìn)行增壓，而直接在燃燒室對(duì)空氣加熱的話，空氣也是無(wú)法對(duì)外做功的，發(fā)動(dòng)機(jī)自然就產(chǎn)生不了推力。再如：在講解壓氣機(jī)增壓原理時(shí)，可以拿壓氣機(jī)與學(xué)員熟悉的電風(fēng)扇進(jìn)行類比，指出兩者結(jié)構(gòu)很相似，并且都是靠葉片轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)工作，再進(jìn)一步解釋為什么電風(fēng)扇只能起吹風(fēng)作用，而壓氣機(jī)不僅能吹風(fēng)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的增壓。通過(guò)采用這些熟悉的事物或案例來(lái)進(jìn)行形象的類比分析，既可以很好的啟發(fā)學(xué)員思維，又提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

2.采用系統(tǒng)分析法教學(xué)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為推進(jìn)功全過(guò)程的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，主要由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、主燃燒室、渦輪、加力燃燒室和噴管等六大部件組成。在授課中采用系統(tǒng)論的思想分析基本內(nèi)容，在講述部件時(shí)除了本身的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性外，必須從全系統(tǒng)的優(yōu)化來(lái)認(rèn)識(shí)，使每個(gè)部件能保證系統(tǒng)整體上能量轉(zhuǎn)換的高效率和系統(tǒng)正常工作。同時(shí)要強(qiáng)調(diào)各個(gè)部件的相互聯(lián)系和影響，使飛行學(xué)員明白發(fā)動(dòng)機(jī)部件為何如此設(shè)計(jì)，其工作性能如何，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能有哪些影響，使用中應(yīng)注意哪些問(wèn)題，從而加深飛行學(xué)員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作原理的掌握。

3.采用主線法教學(xué)。由于本課程的教學(xué)內(nèi)容覆蓋面比較廣，包含了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的方方面面，既有發(fā)動(dòng)機(jī)原理，又有發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，還涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)控制及工作特性等，造成知識(shí)點(diǎn)很多且知識(shí)體系比較松散，不利于飛行學(xué)員的消化理解。為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)員更加全面的掌握和理解本課程的內(nèi)容，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行整理、歸納與分析，為每次課梳理出一條主線。通過(guò)這條主線將課本上分散的知識(shí)有機(jī)的融合貫穿起來(lái)，并提煉出知識(shí)點(diǎn)，然后沿著這條主線去開(kāi)展教學(xué)，能夠加強(qiáng)飛行學(xué)員對(duì)本次課整個(gè)知識(shí)點(diǎn)體系的理解和掌握。例如，在講解發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理這堂課時(shí)，提出該次課的主線為燃燒室的工作環(huán)境很惡劣，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒面臨燃燒室氣流速度太大、油少氣多不利于燃燒等兩大問(wèn)題需要解決，接下來(lái)就圍繞著這一主線分析燃燒室采用怎樣的部件結(jié)構(gòu)和原理來(lái)分別解決上述兩大問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。沿著這條主線去授課比單純的逐一講解燃燒室每個(gè)部件工作原理更容易讓學(xué)員吸收，而且不容易遺忘，起到事半功倍的教學(xué)效果。

四、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常采用道具、圖片等輔助手段進(jìn)行教學(xué)，但由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理很復(fù)雜，這種簡(jiǎn)易的輔助手段難以滿足教學(xué)要求，不利于學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解，教學(xué)效果并不理想。以“211工程”航空宇航推進(jìn)理論與工程學(xué)科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為契機(jī)，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)訓(xùn)練模擬器、壓氣機(jī)特性實(shí)驗(yàn)臺(tái)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)操設(shè)備，從而提高了飛行學(xué)員的自主創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和崗位任職能力[3]。

發(fā)動(dòng)機(jī)訓(xùn)練模擬器能夠?yàn)轱w行學(xué)員提供一個(gè)操縱航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備的實(shí)操訓(xùn)練平臺(tái)。在這個(gè)與實(shí)際裝備一樣的模擬器里，飛行學(xué)員可以通過(guò)操作油門手柄完成發(fā)動(dòng)機(jī)的地面起動(dòng)、加減速、接通加力等工作過(guò)程，以及典型的發(fā)動(dòng)機(jī)故障處理訓(xùn)練，切身感受到不同發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下溫度、轉(zhuǎn)速、壓力等發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的變化情況。該模擬器使飛行學(xué)員能夠更好地熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程、工作特性及故障處理，為將來(lái)的飛行職業(yè)奠定良好的實(shí)際操作基礎(chǔ)，同時(shí)能夠激發(fā)飛行學(xué)員對(duì)未來(lái)飛行的渴望。

考慮到本課程中發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)喘振故障機(jī)理是飛行學(xué)員學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，并且壓氣機(jī)喘振故障是飛行學(xué)員在未來(lái)飛行中經(jīng)常遭遇的飛行特情。利用壓氣機(jī)特性實(shí)驗(yàn)臺(tái)針對(duì)飛行學(xué)員開(kāi)展壓氣機(jī)喘振實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)員自己動(dòng)手進(jìn)行喘振故障的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析，完成從觀察壓氣機(jī)喘振現(xiàn)象到分析喘振原因的一體化實(shí)踐，從而加深飛行學(xué)員對(duì)壓氣機(jī)喘振原因和機(jī)理的理解，為今后飛行中更好地預(yù)防或處置壓氣機(jī)喘振這一飛行特情打下基礎(chǔ)。

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