摘要：飛行器設計空氣動力學是重要的研究生專業課，本課程綜合性強，涉及面廣，將經典理論和飛行器前沿設計技術緊密結合，直接面向飛行器設計工程應用部門，本文重點討論了課程的特點、課程內容的組織實施、教學方法的綜合應用等方面。

關鍵詞：氣動；設計；教學

在傳統的培養模式和計劃中沒有氣動設計類課程中，過去學生都是通過分別學習空氣動力學和飛機設計兩門課程，然后在工程實踐中摸索氣動設計方法，由于飛行器性能要求的越來越高和氣動設計的復雜性，國內外已普遍認識到這門課程的必要性和重要性。該課程的主要教學目的是建立起空氣動力學和飛機設計兩者之間的橋梁，將空氣動力學的基礎理論和飛機設計相結合，使學生對飛行器的氣動設計有一個全面的了解和掌握，培養學生飛行器氣動設計能力以及全面綜合分析能力，建立飛行器空氣動力學設計的基本設計方法、設計理論，和其他相關學科的綜合考慮，為學生進行飛行器的氣動設計提供空氣動力學理論的基礎、分析問題解決問題的能力。教學團隊在前期良好的教學建設基礎上，不斷擴充完善教學內容，強調基礎性、前瞻性和實用性，改進教學方法，培養創新意識。

一、教學內容的組織完善

與該課程相關的國內外參考資料非常有限，教學團隊充分收集整理國內外相關著作、文獻，利用網絡資源，綜合研討教學內容。教學中注意將國內外前沿最新的飛行器氣動設計理論方法引入教學，不斷擴充完善教學內容。由于飛行器氣動設計與總體設計、飛行控制、隱身等學科密切相關，涉及面廣，因而，教材內容的組織取舍，如何在有限的教學時間內選取組織授課內容，保證課程的基礎性、前瞻性和實用性，是非常重要而艱難的任務。教學團隊廣泛進行了國內外相關課程教學調研，收集資料，研討并完善教學內容，形成了較為合理的課程體系。教學內容從運輸機到戰斗機再到高超聲速飛行器，循序漸進。運輸機作為最基本的飛行器類型，特別是民機，主要要求的是安全性、經濟性、舒適性和環保性，設計目標相對集中，都是飛機設計中的基本問題。具體來說，主要包括先進翼型的不斷發展，亞音速干線飛機三維機翼的設計，機翼翼梢減阻裝置的應用、如何減少摩擦阻力、減少部件間的干擾阻力等減阻措施，低速起飛著陸階段的增升裝置外形的空氣動力設計，多學科優化設計，最后簡要介紹高速民航機的氣動設計。現代戰斗機性能要求不斷提高，并且涵蓋多個方面，如機動性、超聲速巡航特性、隱身特性、超視距作戰能力等，因而課程重點包括了現代戰斗機的氣動布局，邊條翼、鴨式布局、前掠翼等，隱身要求和空氣動力的綜合設計，發動機進排氣系統及其與飛機的一體化設計，推力矢量化，機敏性和超機敏性等，并且重點介紹了數值模擬方法在未來飛機設計中的重要性。由于高超聲速飛行器的迅速發展，課程也對其進行了簡要介紹，高超聲速飛行是洲際彈道導彈、回收衛星、飛船、航天飛機在上升段和再入大氣層時，以及穿越行星大氣層的宇宙探測器進入行星大氣時將經歷的飛行階段，也是當前正在發展的跨大氣層飛機和新型武器系統所必須具備的能力。由于學生高超聲速空氣動力學基礎偏弱，故首先概述了高超聲速技術的需求背景、高超聲速空氣動力學、高超聲速流動的基本特性，然后重點介紹了氣動力、氣動熱工程計算模型和高超聲速飛行器熱防護等內容。

二、教學方法的綜合應用

隨著科技和文化藝術的發展，舞臺空中表演越來越頻繁。最初，空中表演是通過人力拉動綁在表演者身上的繩具完成的。人力控制表演者運行的軌跡不具有重復性，可控性也較差，易造成安全隱患。隨著控制技術的發展，出現了舞臺軌道飛行器，該設備由控制系統和機械部分組成。舞臺軌道飛行器機械部分包括運行小車和吊具，吊具將需要運行的重物懸掛好后隨著軌道飛行器按照設定軌跡一同運行來完成表演。舞臺表演藝術性要求較高，懸掛重物的吊具多是柔性（一般為鋼絲繩），故懸掛重物在變速運行過程中會出現擺動現象，不僅影響演出藝術效果，甚至有可能造成安全事故。因此，舞臺軌道飛行器防搖擺技術得到了廣泛關注。抑制舞臺軌道飛行器懸掛重物擺動方法主要有兩種：機械防搖擺和控制技術防搖擺。江金旺等人發明了一種舞臺機械飛行機構防搖擺結構，可以通過改變配重塊的個數調整舞臺機械飛行機構的速度和運行范圍來達到防搖擺目的。該方法屬于機械防搖擺，不僅增加了成本還會造成舞臺軌道飛行器自重增加，不利于舞臺軌道飛行器運行。控制技術防搖擺通過一系列控制算法實現，方便簡潔。龔建興等人研究了PLC控制器調節舞臺軌道飛行器運行速度，從而減小吊具懸行業曲線可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度掛重物的擺動幅度。還有學者將PID-LQR算法、模糊控制算法、滑模控制算法應用到防搖擺控制中并取得了很好的成效。但上述防搖擺控制算法在舞臺軌道飛行器啟動時會受到較大沖擊力，不利于安全運行。還有學者將神經網絡應用于防搖擺控制系統中，該算法根據已有規則進行邏輯推理，適用于不確定被控對象，因此不適用于舞臺軌道飛行器防搖擺控制。綜上所述防搖擺控制方法，針對舞臺軌道飛行器在懸掛重物運行過程中要求安全性高的特點，本文通過構建飛行器防搖擺動力學模型并進行動態建模和實體仿真，分析得出防搖擺控制方法。最后，將仿真模型得出的防搖擺控制方法應用到舞臺現場進行試驗。

1.舞臺軌道飛行器動力學建模

舞臺軌道飛行器懸掛重物運行狀態可以抽象為小車和吊具的組合系統，當小車受水平拉力減速運行時，小車和吊具受力情況如圖1所示。因舞臺軌道飛行器在室內使用，在此忽略懸掛重物運行過程所受的空氣阻力。小車與懸掛重物質量影響小車運行加速度，小車加速度大小取決于外力，故只需對方程（9）進行分析，可知懸掛重物m的擺動角度θ只與小車水平加速度x和繩長l有關。為進一步研究懸掛重物擺動角度、繩長與小車運行速度的關系，構建了動力學仿真模型。

2.舞臺軌道飛行器動力學模型仿真與分析

2.1模型建立

通過fcn函數生成小車速度x隨時間t變化量作為模型輸入，小車目標速度x=2m/s，位移x=50m，加減速時間t=2s，對速度x微分可得加速度x隨時間t變化曲線。懸掛重物擺動角度θ作為模型輸出，經過一階微分二階微分可得角速度和角加速度隨時間t變化曲線。在此，懸掛重物初始時刻擺動角θ為0，重力加速度g=9.8m/s。運用Matlab/Simulink軟件建立的方程（9）仿真模型如圖2所示。

飛行器內部構造說的是用幾個或者多個零件組合構成的機體，飛行器可以更好地承受載荷以及社會環境壓力的作用下形成應力、發生形狀的變化，同時材料的強度還必須符合相應的要求、剛度以及壽命方面的要求要達到標準。飛行器的大體結構設計大致包括三個層次的工作:第一，飛行器在結構方面的布局。主要是開展全機結構總體布局或者是選擇結構分離面，確定每一個組成部分主要承受力量結構，并研究力采用什么樣的形式傳播，布置其主要受力構件。第二，設置結構元件的參數。做好整體的結構布局之后，可以適當的選擇合適的部件進行優化。第三，結構細節設計。為了能夠讓結構有更好的承受能力，在做好結構優化之后，在結構的造型上也要精心修改。

1結構設計的基本要求

1．1機翼結構設計。機翼作為飛機的主要氣動面，它的作用是承受氣動，對飛行器而言起到了至關重要的作用。機翼的承載能力越強，結構高度越低就會對整體的結構布局造成更大的設計困難，所以我們對機翼的設計要求也相應的有所提升。機翼質量主要集中在機翼的結構上，大致能夠占到機翼總重量的三道五層，而機翼的重量占到整個飛機的8%～15%。各個機翼的類型是不同的，機翼的結構布局也各具特色。機翼結構通常都是在強度上游要求，之后再檢測彈性方面是否能夠符合標準，之后參考分析結果盡心合理的改造。機翼主要是用蒙皮以及結構骨架這兩大部分構成。其中蒙皮是由平板、加筋板或者是夾層板等形式構成，主要的作用的保持機翼的外形以及承載能力。1．2機身結構設計。機身結構大致可以分成三個部分，這三個部分是機身、短艙、尾撐，他們都是筒形結構。這種筒形結構主要的作用就是能夠承受更大的力。飛行器上的氣動荷載能夠占到飛行器總荷載量的比例比較小，其承載的主要是慣性載荷。機身的結構主要是承受機翼及尾翼部分傳來的力，用于平衡機身。機身結構通常是由蒙皮或者是內部骨架組成。內部骨架通常是由縱向元件或者是橫向元件構成。機身與機翼的蒙皮發揮的作用是一樣的。當承受局部力量的時候，比方說受到局部的動力，蒙皮所承受的力就會傳遞給機身結構。縱向骨架中主要包含有加筋條和梁。加筋條與蒙皮組合形成加筋板，加筋板的主要作用就是承受機身彎曲而出現的軸向力，加筋條對蒙皮提供相應的支撐。機身因為梁凸緣的面積相對比較大，梁凸緣因為是機身的一個部分，主要承受的就是機身開口處壓力。水上飛機的機身通常是在機身下部的位置設置龍骨架，這個梁凸緣所承受的是其中一部分縱向彎矩，不僅如此還要承受機身著水的沖擊力。

2結構設計思想的演變

飛行器在結構設計方面的思想是，能夠確保飛行器結構的安全性能，飛行器注重安全主要是因為在實踐的過程中安全扮演著極為重要的角色，不僅如此目前的科技水平以及生產力水平也受到了很大程度的制約，所以安全方面使我們最先需要考量的內容。飛行器的結構從設計思想方面來看，整個演變的過后才能大致被分成五個不同的階段。(1)靜強度設計;(2)安全壽命設計;(3)安全壽命/破損安全設計;(4)安全壽命/損傷容限設計;(5)耐久性/損傷容限設計。不僅如此，參考可靠性分析，設計出一個完整的發展方向，不過到目前為止還沒有形成一套比較系統的方法。總之，我們設計師用的結構最重要的就是簡易性，這是不斷改善設計的重要原因之一。靜強度設計的出發點是:結構在規定的設計載荷范圍之內不會出現系統性的故障;經過使用載荷，卸載之后保證不會出現變形等方面的問題。安全壽命設計是以靜強度作為基本的設計理念，能夠有效的延長設備的安全使用時限。安全設計最重要的內容就是:一架新飛機的整體結構不論是在結構內還是結構表面都沒有形成缺陷或者是裂痕，設計通過一段時間的試用之后，有可能會出現裂紋或者是其他會影響試用壽命的問題。破損安全設計是在安全壽命設計思想之后新提出來的一個理念。破損安全設計的提出主要是為了解決飛機中部分可能被隱藏的小瑕疵，小細節的問題，這些結構在使用的過程中可能會出現一些安全性問題，所以我們必須及時發現，馬上進行補救。損傷容限設計把不同類型的結構歸為兩個大類，分別是緩慢裂紋擴展結構、破損安全結構。無止裂特性的單傳力被歸為前一種類型，而多途徑傳力則被歸為第二種類型。耐久性/損傷容限設計的思想主要是為了能夠確保飛機的結構在使用期限內不會因為疲勞、腐蝕或者是其他的外部因素而造成嚴重的破壞。不僅如此，還能確保結構在壽命以及維修經濟性上能有良好的表現。耐久性/損傷容限設計能夠保證經濟壽命，為飛行安全保駕護航。

3結語

尊敬的領導:

您好!首先真心感謝您在百忙之中能來光臨我的求職網站,并請接受我最真誠的問候和對您成功的祝福!我是沈陽航空工業學院2003級一名本科應屆畢業生,所學專業為飛行器動力,既將于2003年7月份畢業。大學四年,彈指一揮間。四年前,我懷著崇高的理想走進大學校園,彼情彼景記憶猶新,如今又到了這個畢業就業的人生轉折點,從學校走進社會。

作為一名2003屆畢業生,面對日益繁榮的經濟大潮,面對競爭激烈的時代,我作好了充分的準備,去迎接社會和未來的挑戰。

在這四年里,我努力學習,勤奮工作,不斷成長和進步。通過大學四年的學習本人牢固掌握了公共課和專業基礎知識,初步學會了分析解決實際問題的能力,同時也領會到作為一名工程技術人員應具備的素質。在努力學好基礎課和專業課的同時,本人著重加強了英語和計算機的學習。英語通過了國家四級考試,具備一定的聽說讀寫譯的能力;在計算機方面,我充分利用課余時間自學了很多相關課程,使我的計算機應用水平有了很大的飛躍,具有較強的實際操作能力。在軟件方面,熟練掌握Window操作系統,office2000,autocad2000,精通網頁制作相關軟件,學習了Photoshop,Flash等平面設計軟件,除此之外,還對計算機硬件有一定的了解,能處理一般計算機硬件故障問題,能夠熟練的組建和維護計算機局域網。

同時,我注意了綜合素質的提高,積極參加各種社會活動和集體活動,腳踏實地做好每一件事。在課余活中,加強體育鍛煉,關注時事新聞。本人有極強的組織原則和紀律觀念,有高度的責任心和集體榮譽感,強烈的求知欲和競爭意識,對未來充滿信心;另外,本人可塑性很大,能很快適應新的環境,從事新的工作;生活的艱辛和磨練也煉就了我堅韌的性格和吃苦耐勞的精神。

“實踐出真知,斗爭長才干”,能力與才干在實踐中養成,也終究要在實踐中體現,從學校學來理論和方法,最后都要到社會中去實踐。

【摘要】在這個科學技術發展的高速時代下，很多工作都應用了科學技術，包括我國的測繪工程，也發生了很大的變化。近年來，測量工作人員也逐漸開始使用無人機技術，這種測繪模式作為目前最先進的一項測繪技術，它在對相應的工程進行航空測量時，還突顯出無人機航攝的機動靈活，高效快速、精準作業、作業成本低、適用范圍廣等特點，在小區域和比較復雜的區域下也能高效的分辨影像快速的獲取優勢。無人飛行器在測繪工作中充分的展現了這些優勢，想必在我國測繪工程中一定有著極大的發展前景。

【關鍵詞】無人機飛行器；工程規劃；測繪

隨著科學技術的不斷發展，我國的無人機技術也得到很大的提高和改善，特別這幾年，這個新型技術的優勢也在不斷地展現和創新，利用性也越來越廣泛，例如：國家的重大工程建設、災害應急與處理包括一些資源開發和城鎮建設等方面[1]。只要將其合理的利用，勢必可以廣泛的應用于國家經濟建設發展，服務國家建設。本文對無人飛行器在工程規劃測量中的作用進行簡單的分析。

1無人飛行器攝影測量系統的組成

在無人飛行器航攝工程測量數據的時候，我們首先簡述無人飛行器航攝的組成，這個系統有兩部分構成，分別有遙感平臺和傳感器，及無人飛行器和數碼相機。下面我們就好好講講。1.1無人飛行器無人機一般都體積小，在空中運作簡便，一般依靠的是計算機的操控，它最大的巡航空速可以達到98Km/小時,在空中飛行的高度可以達到3600m,最大的運載力可以在3.5g,一般可以飛行1個小時，抗風力能達到13m/s，起飛的距離在沒有受阻力的情況下是60米左右，降落的距離在沒有受阻力的情況下是在150m.1.2數碼攝影相機下面我們就以使用最普遍的一款數碼相機舉個例子，佳能EOS450DMark(36*24mm),其畸變參數為k1=1.856600e-005，k2=2.777889-006。在航空攝影中的張片參數為:寬度：4272mm/長度2848mm.

2無人飛行器航攝在工程規劃測量中的優勢

物資方面的調用的問題,包括我們區血液儲量有限,特殊藥品、醫用器械等的儲量存在相當大的缺口,當需要這些醫用物資時,我們只能向寧波、杭州、上海甚至更遠地區調用,時間就是生命,刻不容緩,等待會讓病人的生命受到威脅。這種情況在全國各地非常的普遍,在西部等不發達地區更甚。由此,我們提出了“小型飛行器”的想法,借助現代飛行技術、衛星雷達定位導航技術、現代網絡通訊技術等實現緊急醫用物資的快速安全運輸,并使運輸逐步的實現智能化、專業化和人性化,從而大大縮短緊急物資的運輸時間。逐步建立輻射面廣、反應快速靈敏的網絡化緊急救助系統,并推廣到其他小件物品的運輸,直至建立服務于大眾的空中物流體系。

1現狀和分析

1.1我國所需緊急醫用物資的情況

在人口眾多的我國,很多地方的救援條件不完善、信息不暢,使得醫療事故緊急救援的“緊急”性大大折減,從而使得我國萬人致死率遠遠高于其他國家。由于救助常識的缺乏,多數救助措施是在受傷者被運送到分布有限的醫院、急救中心以后才著手實施的,而醫院設備的限制或看似普通的藥物卻在需要時不能及時或短時間內送到而導致傷者因貽誤救助時機而喪失生命或加劇救助難度。有專家指出,我國要搞好緊急救援,使其在各個地區、各個領域、各個方面都能發揮卓有成效的作用,最大限度減少生命和財產損失,是全面落實以人為本、促進人的發展的一個基本前提。而從我國的國情出發,我國的公路及高速公路經常造成交通堵塞,空運的昂貴費用增加了利用城市醫療和急救系統救援的難度。在搜集信息的過程中我們發現,其實緊急救援中有一定的比例是在于緊急物資的運送。如果我們設計一種小型飛行器能實現在最短時間內把所急需的醫療物資安全、快捷地送到目的地,那無疑是對中國醫療事業的一大貢獻。它是一架無人駕駛的微型飛機,與大型航空器相比,它無需造價昂貴的機場,與公路交通相比,它不受堵車的時間限制,還可以翻山越嶺不受地形的阻擋,正所謂“天高任鳥飛”,廣闊的空間為它提供了施展身手的舞臺,即使未來當小型飛行器的人均擁有量與現在的汽車擁有量相同,也不會造成交通擁擠現象。這可以由地面上的控制中心通過一系列的技術來統一設定航向,自動駕駛,從而快速安全地達到目的地。發明這一裝置的意義在于抓住拯救病人的黃金時間,挽救可能存活的生命。

1.2聚焦個案——北侖區的所需緊急醫用物資調用情況

1.2.1區人民醫院急救藥品緊急運輸的調查

飛行仿真技術（FlightSimulation）是以系統技術、相似理論、控制理論、計算機技術、信息技術及飛行器應用領域的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用建立的飛行器各分系統數學模型和物理模型與飛行器部分實物結合，對飛行器進行動態試驗和研究的一門綜合性技術。目前該技術已成為飛行器前期論證和設計、后期加工、制造、測試、以及完成后的維護和使用過程中的故障排除等各個階段重要的技術手段，另外也成為飛行員訓練重要工具。飛行仿真技術作為航空領域的一項重要技術，受到航空界的高度重視，并取得了飛速發展。21世紀，我國軍用和民用航空事業蓬勃發展，為飛行仿真技術的發展提供了契機，亟須建立一個與我國航空工業發展規模和水平相適應的飛行仿真產業。介紹國內飛行仿真技術的類型和發展現狀，并總結了仿真技術的發展趨勢。

1.飛行仿真技術的分類

按照飛行仿真模型類型及其實現方式的不同，可以分為全數字仿真、半實物仿真和人在回路仿真三類。下面從這三類介紹飛行仿真技術。

1.1數字仿真

在計算機出現之前，仿真都是利用實物或物理模型進行行業曲線linkindustryAppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.11.010可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度研究，例如風洞試驗與模型飛行試驗等，由于物理試驗操作復雜、成本較高，并且存在一定程度的不可重復性，隨著計算機的發展和應用，人們開始使用計算機進行仿真。數字仿真就是建立數學模型在計算機上反復進行的試驗，是利用編程建立飛行器的數學模型進行仿真計算。數字仿真無需做模擬環境的各種物理效應設備，直接利用鍵盤等外部輸入設備改變系統參數，經過仿真計算后，將仿真結果輸出至外部顯示設備。數字仿真流程如圖1所示。數學仿真尤其適用于研究開發、方案論證和設計階段。

1.2半實物仿真

【摘要】介紹了激光雷達在空間交會對接中的應用,討論了激光雷達作為一種交會敏感器的基本原

理及其被用于測距、測速、測角和姿態測量的具體實現方案。

關鍵詞空間交會對接;激光雷達;激光應用;激光測量

在航天器與空間站的交會和對接過程中,一般將空間站稱為“目標飛行器”,是被動的;將航天

器稱為“追蹤飛行器”,是主動的。交會對接過程分為如圖1所示的三個階段[1]。

圖1交會對接飛行階段的劃分

本文作者：朱大明工作單位：中國輕型燃氣輪機開發中心

0引言

隨著航空技術的持續進步以及全球經濟活動的發展，航空客運和貨運活動在過去幾十年中一直保持增長態勢，尤其是進入21世紀以后，世界航空客貨運周轉量快速上升，并將在未來相當長的時間內保持下去。與此同時，在全球變暖趨勢以及環境污染問題日益嚴重的背景下，人類飛行活動對于環境的影響正在受到越來越多的關注。航空業對于環境的不良影響主要體現在噪聲、空氣質量、水質量、能源消耗以及溫室氣體排放等方面，如何減少飛行活動對于環境的影響，已經成為目前以及未來航空技術的主要發展方向之一。歐盟早在2000年就了《2020歐洲航空發展愿景》，提出了非常雄心勃勃的環境目標：到2020年，飛機噪聲相對于2000年的水平降低一半，二氧化碳排放量（等價于燃油消耗量）降低一半，氮氧化物排放量降低80%。為了確保這一宏偉愿景的實現，歐盟專門成立了歐洲航空研究咨詢委員會（ACARE）。該委員會通過制訂戰略性研究議程（SRA），指出各種技術解決方案的戰略性方向以及研發工作的路線圖，以確保2020年愿景目標的實現。在SRA的指導之下，歐盟已經于2010年發起了一個預算投資16億歐元的龐大計劃——清潔天空（CleanSky）計劃。美國在這樣的世界性的航空發展局勢下，也開始陸續開展與環境有關的航空技術研究。美國國家航空航天局（NASA）2006年發起亞聲速固定翼（SFW）項目，并在2009年將其升級為技術成熟度水平更高的環境責任航空（ERA）計劃。

1環境責任航空計劃的來源

2006年1月，NASA的航空研究任務理事會（ARMD）提出了覆蓋從亞聲速到高超聲速的全部飛行環境下的航空核心能力研究計劃，一共是四個，包括基礎航空計劃、航空安全計劃、領空系統計劃和航空試驗計劃。2006年5月24日，ARMD公布了航空核心能力研究計劃的研究通告，其中基礎航空研究計劃包括四個子項目：亞聲速固定翼項目、亞聲速旋轉翼項目、超聲速項目和高超聲速項目。其中，亞聲速固定翼項目有兩個目標，一是發展減少設計過程中不確定性的預測和分析工具，二是發展在噪聲、排放、性能參數方面有顯著提高的概念與技術。其發展的概念與技術均應用于亞聲速或跨聲速飛行器，主要關注技術成熟度1級到3級的領域，少量技術在基礎研究情況較好的情況下，也可進行實驗室環境下的部件試驗，即將技術成熟度等級推進到4級。實際上，亞聲速固定翼項目后來成為了ERA計劃的基礎。隨著研究工作的開展，基礎研究領域取得越來越多的研究結果，NASA認為應該將一些較為突出的技術向更高的技術成熟度等級推進，于是在2009年開始實施綜合系統研究計劃（ISRP）。該計劃主要針對一些有前途的概念、技術和探索來組織系統級的研究，要將其發展到可以進行飛行器整機縮比模型風洞試驗的程度，技術成熟度至少到6級，同時評估和驗證其對環境的優勢。ISRP包括兩個子計劃，一個是無人飛行器系統（UAS）計劃，另一個就是環境責任航空（ERA）計劃。

2環境責任航空計劃的技術目標

摘要：材料科學技術對航空航天領域的發展具有重要的支撐作用。“工程材料學”是航空主機類專業學生學習掌握材料知識的主要渠道。本文以相關專業實施“卓越工程師”教育培養計劃為背景，研究了航空類不同專業對材料知識的需求，探討了在不增加總課時的前提下改善課程教學效果、提高教學質量的途徑。

關鍵詞：“工程材料學”；航空航天專業；教學改革

“工程材料學”是航空主機類專業（包括飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等專業）的學科基礎課程。該課程雖然僅有48學時，但承擔著為未來的航空工程師構建材料知識體系的重任，對學生今后的發展起著重要作用。本文結合近年的工作實踐，對該課程在教學要求、教學內容和教學方法等方面的改革進行研討。

一、高度重視航空和材料領域發展對“工程材料學”課程教學的影響

材料學既是基礎科學，也是應用科學。材料科學與技術的發展，解決了很多工程領域的關鍵問題，有力地推進了相關科學和技術的進步，使得材料科學成為最活躍的科學領域，材料產業也成為國民經濟發展的重要支柱產業。“工程材料學”以物理學、化學等理論為知識基礎，系統介紹材料科學的基礎理論和實驗技能，著重培養學生把這些知識應用于解決工程實際中提出的對材料結構、性能等方面問題的能力。作為一門重要的學科基礎課程，“工程材料學”具有較長的開設歷史，在人才培養中發揮了重要的作用。航空航天領域的發展對工程技術人員的能力素質提出了更高的要求，特別是“卓越工程師”教育培養計劃的實施，對工程類課程建設的需求更加迫切，有必要以新的形勢為背景反思該課程的教學改革。航空以眾多學科知識、先進研究成果為基礎，已發展成為一個由多個分系統組成的大系統，需要工程技術人員采用系統工程的方法進行綜合設計。現代航空技術一百多年的發展，使得人們可以在更大的范圍內探索天空，也使得飛行器的工作條件更加惡劣，工作環境更加嚴苛。現代飛行器不僅要具有速度快、航程大、載重多等特點，還要滿足節能低碳等要求。材料科學技術的發展，為解決航空航天領域的諸多難題提供了可能，“一代材料，一代飛機”已成為飛行器發展公認的規律。這對航空航天工程技術人員的材料知識提出了更高的要求。在飛行器及其主要部件的設計、制造和維護工作中，要全面認識材料的性質和特點，才能挖掘材料的潛能，充分利用材料的特性，滿足工作需要。面對航空航天迅猛的發展形勢，僅了解和掌握已有材料的知識是不夠的。具有創新素質的工程技術人員，要了解材料科學與工程的發展方向和趨勢，分析材料領域的發展對航空航天領域的影響，同時要認真研究具體工作對新材料、新工藝的要求，明確材料發展的需求。在新型飛行器的研發過程中，要綜合考慮用戶對飛行器總體性能的多種要求，對各項技術參數進行統一的優化。在落實對飛行器性能的要求時可以發現，很多要求是相互矛盾的，比如飛機的航程和機動性就存在著較大的矛盾。為了獲得較好的綜合性能，需要對飛機進行一體化設計，要及時掌握各種設計方案對飛機主要材料和工藝的要求，對飛機整體結構進行綜合優化。在此過程中，各部門工程師都需要和材料系統密切配合，才能實現信息和資源共享，降低全系統的風險，提高系統的可靠性和綜合性能。材料科學技術的迅速發展也對課程教學提出了新的要求。材料科學與技術是研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用的學科。在現代科學技術中，材料科學是發展最快速的學科之一，在金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等主要方向上的發展日新月異，促使“工程材料學”課程內容的不斷充實。“工程材料學”課程要系統講授材料科學與技術的基礎理論和實驗技能，使得學生掌握工程材料的合成、制備、結構、性能、應用等方面的知識。早期的航空工程結構以自然材料為主，如在美國萊特兄弟制造出第一架飛機上，木材占47%，普通鋼占35%，布占18%。隨后，以德國科學家發明具有時效強化功能的硬鋁為代表，很多優質金屬材料被開發出來，使得大量采用金屬材料制造飛機結構成為可能，也使得研究者們投入了更多的精力于金屬材料的探索。相應地，這一時期“工程材料學”課程內容也以金屬材料為主。上世紀70年代以后，復合材料開始在航空領域應用。復合材料具有較高比強度和比剛度的優點使得工程技術人員對其抱有很大的希望。航空工程師首先采用復合材料制造艙門、整流罩、安定面等次承力結構，而現在復合材料已廣泛應用于機翼、機身等部位，向主承力結構過渡。復合材料因其良好的制造性能被大量應用在復雜曲面構件上。復合材料構件共固化、整體成型工藝能夠成型大型整體部件，減少零件、緊固件和模具的數量，降低成本，減少裝配，減輕重量。復合材料的用量已成為先進飛行器的重要標志。相應地，復合材料必然要在“工程材料學”課程中占重要地位。鈦合金的開發和應用使得飛行器具有更好的耐熱能力，提高了發動機、蒙皮等結構的性能，有效解決了防熱問題。“工程材料學”課程的教學內容應該及時反映材料科學在提高飛行器性能方面的新應用與新進展。與此同時，其他相關學科也取得了長足的發展，使得主機專業教學內容大幅度增加，“工程材料學”課程的教學內容和學時之間的矛盾愈加突出。

二、認真分析專業教學對“工程材料學”課程的不同要求