《飛行控制系統》課程實踐教學體系建設

摘 要:闡述了《飛行控制系統》專業課理論教學中存在的問題，針對本校飛行器設計專業學生的不同層次學習需求，對本課程實踐教學體系建設進行分類思考，提出了以飛行模擬實驗臺為平臺的逐層推進的飛行器控制系統實踐教學體系方案，在教學中獲得了較好的效果。

關鍵詞:飛行控制系統 飛行模擬實驗臺 實踐教學

中圖分類號:G642文獻標識碼：A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0174-01

在《飛行控制系統》理論教學體系中加入飛行模擬實驗臺(即:飛行模擬器)的實踐教學，通過半物理平臺的實踐訓練，能夠加深對飛行控制理論知識體系的理解，加強學生對于飛行控制專業方向模擬仿真研究方法的認知，培養學生知識應用能力、分析能力和創新能力，為培養新形勢下航空人才提供良好的教學方法和教學環境。

1 教學中存在的問題與思考

在傳統的《飛行控制系統》教學中主要存在的問題:(1)《飛行控制系統》課程是一門以空氣動力學、飛行力學和自動控制原理為理論基礎的綜合性專業課程。在課堂上，學生學習飛行控制理論知識時，會感覺知識點交叉融合多，理論抽象難理解，難以將飛行控制系統如何發揮控制飛行的作用形象化、具體化。(2)作為重要的機載設備，飛行器控制系統具有其一套物理系統，這需要學生在學習《飛行控制系統》課程時具有良好的電子、電氣以及機械工程相關基礎知識儲備。(3)飛行控制系統評價體系中的飛行品質評價、品質規范這些工程性很強的知識很難通過單純的理論講解讓學生形成概念。

而本校開辦飛行器設計與工程專業是從2003年開始的，由于辦學歷史和學生生源的原因，本專業與傳統的航空三院校(北航、南航、西工大)在培養目標和就業方向上有很大不同。因此需要相應調整飛行控制系統授課時的側重點。

根據學生未來不同的就業和選擇，結合未來工作和學習中，學生可能遇到對于《飛行控制系統》知識的應用的可能性，將不同學生的培養目標分為三類:

第一類是本科畢業進入航空各主機廠工作。但是進入主機廠工作后，本科學生能從事設計行業的很少，因此，應從飛控系統的系統二字著手進行培養，讓學生了解飛控系統的組成、功能和運行原理。雖然這些課程在《航空航天概論》課程中有所體現，但是《飛行控制系統》課程將讓學生對于飛控系統的認識更具體詳細。可以通過飛行模擬實驗平臺的實際操作演練，讓學生了解飛行控制的主要工作機理。

第二類是本科畢業進入航空公司從事機務類工作。隨著民用航空的高速發展，各航空公司對于航空維修等機務人員的需求也高速增長。針對這一就業方向，在《飛行控制系統》課程上就要讓學生了解飛控系統的傳感器、操縱系統的工作原理和飛控系統的功能。要讓學生面對飛機各系統時有意識地去提問。如，電傳操縱還是機械操縱？如果是電傳操縱，該系統的可靠性如何保證？這些知識素養的培養，可以讓學生通過有選擇地在飛行模擬實驗平臺上進行學習、操作與訓練來獲得。

第三類是對專業學習有濃厚興趣且基礎知識牢固扎實的，通過研究生入學考試的方式進入高一層次的學歷學位教育的學生。他們除了了解前兩類學生的飛控知識，更渴望全面了解飛行控制系統的控制原理和控制規律。這個問題在課堂時可以通過將飛行力學和自動控制理論相結合推導進行介紹。但是控制原理控制規律如何影響飛行控制系統的飛行品質和操穩特性這些問題，則可以讓學生通過實驗來進行驗證和分析說明。因此設計與控制原理和控制規律相關的飛行控制實驗，直接通過觀察飛行模擬實驗臺上飛機的舵面調整過程，感受飛機自動調節飛行時的穩定性、快速性和準確性的變化，再通過后期數據處理分析出這些性能參數的變化。

2 實踐教學環節中的相應措施

如前所述，《飛行控制系統》課程體系相應的實踐環節在飛行模擬實驗臺上進行。該飛行模擬實驗臺仿真系統提供了一套典型機型完整的氣動、飛控系統等數據參數。

實驗人員通過半實物模擬座艙和相應仿真軟件，利用航電儀表和視景現實，完成從發動機點火、滑行、起飛、戰斗及著陸的全飛行過程，獲得對飛機進行全方位操縱和控制的直觀、生動的飛行體驗。

實驗時通過接口可方便地對飛機的氣動、飛控系統等相關參數進行修改調整，然后可以立即進行參數調整后的飛行體驗，觀察、記錄和分析其對飛機或系統性能的影響。

針對教學中存在的問題和思考，結合本飛行模擬實驗臺的功能和特點，可以將《飛行控制系統》實驗分為三個層次。

第一層次是針對全體學生開設，主要實驗目的在于讓學生認識各類型控制系統的特點，能夠通過自己操作實現簡單的機械操縱飛行和電傳操縱飛行。這部分實驗需要實驗教師在飛行模擬實驗臺主機上進行簡單的設置，即可以讓學生在模擬器上進行操作體驗。

第二層次是針對有飛行控制系統有鉆研興趣的學生，可以在必做部分實驗的基礎上，通過修改某些反饋參數支路系數，分析修改前后模態的變化，認識各種反饋控制對模態的影響。這部分實驗則需要學生在熟悉模擬試驗臺飛行仿真軟件設置操作的基礎上，進行座艙內的操縱觀察，并采集相應飛行數據進行后續處理。這部分實驗內容對學生的要求相應提高。這一層次可以設置為學生的專業課程設計或畢業設計的內容。

第三層次針對綜合能力很強且具有飛行控制研發興趣的學生。學生可以線下修改飛行模擬實驗臺的飛行控制仿真模型，通過Matlab/simulink仿真工具對修改后的飛行控制模型進行飛行模擬仿真。在仿真結果確切可行的前提下，將修改后的新的飛行控制模型下載到飛行模擬器的實驗平臺上，實現飛行控制系統的半物理仿真。

通過觀察近兩年該實踐教學體系實施情況，發現學生普遍對該實踐教學體系評價較好。針對學生的學習感受和所提出的建議，本課程教師也進行了相關實踐項目和實驗內容的多次改進，該實踐教學體系正日趨成熟。

3 結語

以飛行模擬實驗臺為平臺，在《飛行控制系統》課程實驗、專業課程設計和畢業設計中設計飛行控制系統相關實驗實踐項目，通過逐層推進的《飛行控制系統》實踐教學體系，讓不同學習能力和畢業就業需求的學生都能夠收獲適合自己的飛行控制系統理論和實踐知識。通過與工程實踐相關的半實物仿真的實踐環節操作，能激發學生探索飛行控制系統這一飛行器設計專業方向的興趣，為學生未來走上工作崗位打下良好的實踐基礎。

參考文獻

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