本站原创摘 要 ：加强学生对航空发动机控制系统适航性技术的感性认识,探索航空发动机控制系统适航的实验教学内容,使航空发动机控制系统适航性理念和技术基础教育注入航空器适航技术专业的教学体系；同时,将以科研为建设目的的实验设备及科研成果应用到教学工作中,完善自动控制、发动机控制课程的实验教学课件、录像等资料库的建立.
关 键 词 ：航空发动机自动控制；适航；培养模式；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）42-0220-02
一、引言
适航技术是保证民用航空器飞行安全和公共安全的技术手段.纵观欧美发达国家在航空器适航技术领域的发展,我们看到,美国航空器适航技术教育已有半个多世纪的历史,其他西欧不少国家在适航教育上也都有数十年的发展.欧美人才培养的突出特点是教学相结合,重视航空器安全运用与航空科学相交叉,实践环节内容突出.
随着我国航空运输业的快速发展,民用航空器研制和使用活动的日趋活跃,大型飞机重大专项的启动以及人们对低空空域和通用航空器关注热度的迅速提升,国内对航空器适航相关技术的研究需求和人才需求日趋强烈.鉴于对适航技术人才的迫切需求,近年来国内高校在本科、硕士培养中设立了航空器适航技术专业和方向,探索该领域高级技术人才的培养模式.从事航空器适航技术与管理相关的人才是既具备扎实的理论基础又具有较强实践经验的专门人才.为保证航空器适航技术专业本科教学工作的顺利开展,以及SRTP项目和冯如杯的备战,现急需本科教学条件建设经费以便更好地开展本专业的实验教学工作.使航空器适航性理念和技术基础教育注入到富有特色的航空教育体系中,无疑对于培养适应大型飞机发展的急需人才具有重要的意义和价值.北京航空航天大学交通科学与工程学院飞行器适航工程系经深入调研,依据航空器适航技术的培养模式,开设了航空发动机自动控制与适航性课程.该门课程是航空器适航技术专业的入门基础课,同时也是一门实践性较强的的技术基础课.目前,借助各项计划的支持,航空发动机控制系统适航性的科研平台——航空发动机控制系统安全性分析台开展了相关的实验、仿真研究工作,研究成果已经应用于民航、国内航空设计行业中.例如,研究成果应用于中航工业动力控制系统研究所某重点型号的航空发动机控制系统安全性分析评估研究中,得到了行业内专家的好评.可以说,航空发动机控制系统适航性的科学研究在国内是一个开拓性的工作,以北京航空航天大学交通科学与工程学院飞行器适航工程系为主的研究团队已经稳步进行着该方向的基础科研工作.我们的目标就是从本科适航专业的培养理念和模式入手,通过实验环节的引入,完善培养体系,最终培养出符合国内行业需求的毕业生,使其成为航空器适航技术领域的领导和领军人才,为我国航空运输业的发展、大飞机的研制、审定和运营输送人才.
二、《航空发动机自动控制与适航性》实践教学中存在的问题
《航空发动机自动控制与适航性》是航空器适航技术专业的基础课程之一.通过《航空发动机自动控制与适航性》课程的学习,使学生较全面地了解各种航空发动机的控制要求,掌握各种发动机调节规律的确定以及动态参数整定的方法,为今后进一步学习发动机航空发动机控制系统适航和进入工作岗位打下坚实的基础,提高运用控制理论解决实际问题的能力.通过本课程的教学,使学生对本专业知识有更进一步的了解,能够融会贯通并合理的应用.传统的《航空发动机自动控制》教学以上课理论介绍与图片教学为主,缺少实践教学环节.在这种教育观念下,学生只能从课堂上了解发动机的工作原理、控制规律,只有较为理性的认识,但是缺少感性认识和实际操作能力.《航空发动机自动控制与适航性》理论课程是通过对航空发动机适航规章中控制系统条款的解读来引出控制系统设计的要求与设计方法,验证内容,课程内容多且复杂.如果教师在授课中一味求新,会使课程内容太难太偏,难以实现教学目标.由于教学总课时数有限,理论教学挤占了实训课时间.
三、实验教学环节探索与实践
实验教学建设要紧扣学科内涵,以“航空发动机适航性”为核心,以航空器适航技术为统领,带动航空发动机控制系统适航验证技术和适航设计技术的发展.特别是瞄准大型飞机及发动机的适航技术要求及国际前沿发展趋势,以当前大型飞机研制中的瓶颈技术问题为研究牵引,建设航空发动机控制系统适航相关仿真试验及数据库和网络信息与数据分析平台,不断跟踪国际适航技术的发展,形成航空发动机控制系统适航技术的教学课件,为提高我国适航审定技术水平做出贡献.具体探索为：
1.结合自动控制原理课程的教学内容,建立了电子控制与电气传动系统.发动机控制系统的调节变量包括主燃油、加力燃油、尾喷口喉道面积、尾喷口出口面积、尾喷口矢量方位角、尾喷口矢量偏转角、风扇进口导叶角度、压气机进口导叶角度等十余个变量.此外,构建了用于提供控制系统中主燃油泵、加力燃油泵、喷口油源泵和矢量喷管油源泵所需的供油量和供油压力的燃油供给系统.进行航空发动机控制系统转速、加/减速以及各保护控制系统的控制律的设计工作,并完成相应的仿真、实验及录像等多媒体课件.
2.结合航空发动机控制系统适航方向的科研内容及半物理仿真平台中的已有的科研内容,丰富航空发动机控制课程,完成典型故障模拟仿真.模拟控制系统单失效及组合失效.其中可以模拟：控制器类的输入、输出及计算模块的丧失、错误和振荡故障；传感器类的误报、漏报及延报故障,以及执行机构类的卡涩、损坏及失控等故障.完成实验课件的制作.
3.建立航空发动机控制系统实验教学资料库及教学网.收集整理了航空发动机控制系统安全性基础数据.围绕航空发动机重大事故的历史数据累积以及对数据分析、处理及维护.
4.将上述演示实验的相关文档资料、视频资料整理形成完成的教学课件并添加到建立的教学网中.
四、教学成效与不足
通过《航空发动机自动控制与适航性》实验课程的设计,为学生提供自主学习和创新实践的时间空间,使学生逐渐克服对老师的依赖心理,养成自主发现问题、解决问题的习惯,受到学生的欢迎.学生在实验设计中动手能力有了很大提高,考核成绩明显提高,对航空发动机控制问题有了深刻了解和认识.
同时,通过《航空发动机自动控制与适航性》实验课程的探索,建立符合现代航空器适航技术专业的课程体系.建立建成技术较为先进并可以承担飞机发动机等飞行器安全性研究的实验平台.同时和工业界、民航合作逐步形成我国航空发动机控制系统适航性设计、验证与审定技术的体系.同时,该实验平台的建设,可开始为国家输送本专业领域的高质量硕、博士研究生.虽然我们在航空器适航技术专业的适航系列课程中的实验教学环节有了一定的探索,并取得了业界的初步认同,但还将有一个较长的发展过程,还有许多不足之处.如实验项目的设计与先修课程之间的关系导致学生在进行实验项目设计时有些力不从心.例如,综合运用先修课程《自动控制原理》进行发动机加/减速控制器设计的流程不清晰,导致该实验时间偏长.另外,就实验教学来说该门实验课只有6学时,相对课时较少.因此学生选择实验的内容太窄.同时,多媒体课件内容还有待进一步完善和丰富.这些存在的不足,在今后的教学中要弥补,采取有力措施,不断完善实验教学工作,以充分调动学生的积极性,培养学生的综合素质和能力,提高专业课的教学效果和质量.
五、总结
《航空发动机自动控制与适航性》课程的实验教学是该门课程的重要组成部分,与课堂教学具有相同重要的作用.在实验教学课程中,我们通过一个个实际的发动机控制中遇到的问题,使学生不仅加深了课堂上学到的理性知识,同时又增加了学生们对发动机控制的感性认识.