《航空發動機學》課程教學改革與實踐

張赟 蔣科藝 沈偉 王永華 王琳

摘要：針對飛行學員這一教學對象的特點，為了培養高素質的飛行人才，本文從教學內容、方法、手段以及實驗環節等方面，探索了航空發動機學課程建設的改革與實踐。實踐表明，課程更加符合飛行學員作為裝備使用者的培養目標，加強了學員的積極性和主動性，提高了教學質量。

關鍵詞：航空發動機；教學改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0139-02

《航空發動機學》課程是我院飛行學員的一門專業必修課。本課程以現役航空發動機裝備為牽引，教學內容涵蓋航空發動機的結構特點、工作原理、工作特性等多個方面，突出發動機理論知識與使用實際的結合，提高了飛行學員對航空發動機知識綜合運用的能力，為后續飛行階段的學習打下了牢固的專業知識和能力基礎。本文結合飛行學員這一教學對象的特點，以培養飛機飛行人才為目標，準確定位本課程在對培養飛行學員中的地位和作用，對現有的教學內容、教學方法與手段、實驗實踐環節等方面進行了改革與實踐，為培養優秀的飛行員發揮了積極的作用。

一、人才培養目標定位

本課程緊密圍繞現役航空發動機裝備開展教學，目標是使學員掌握航空發動機工作原理、結構特點和工作特性等，為將來的飛行生涯奠定堅實的知識及能力基礎。飛行學員將來的崗位任職與理工科學員是不一樣的，理工科學員將來從事的飛機發動機的地面維護排故工作，而飛行學員并不是裝備的維護者，而是裝備的未來使用者，他們將來承擔的是飛機的駕駛任務，所以飛行學員對本課程知識的需求與理工科學員是有差異的。因此在教學過程中，應避免一些與維護排故相關的復雜原理的講解或復雜公式的推導，而應該站在飛行學員是裝備未來使用者的角度開展教學，盡可能的聯系或貼近飛行過程。

二、教學內容的改革和實踐

1.增加預備知識?？諝鈩恿W和工程熱力學等課程知識是本課程的先導知識，為本課程奠定了理論知識基礎，因此在授課過程中注意引導學員回憶這兩門課程知識，并幫助他們學會利用所學知識來理解和分析航空發動機工作原理，養成一定解決問題的能力。對于一些比較重要或關鍵的知識點應進行詳細講解，帶著學員一起回顧。

2.優化課程體系，調整教學內容。在課程教學中，始終圍繞課程目標，對全課程的教學內容進行優化，使學員既掌握必備的知識和技能，又提高學員的能力和素質[1]。本課程教學內容劃分成三大部分：第一部分是航空發動機的概述和發展，使學員了解到發動機對飛行性能和飛行安全的重要性，激發學員的學習熱情和求知欲，形成良好的學習態度。第二部分為發動機核心部件結構、工作原理和特性，是本課程的核心和重點，必須講深、講透，確保學員熟練掌握。第三部分密切結合飛機的使用特點，使學員能夠運用所學的航空發動機的結構和原理知識解釋發動機使用中的現象，掌握出現航空發動機特情時的預防和處置方法。

3.增加新的教學內容。隨著我國航空工業的快速發展，航空發動機裝備技術更新換代比較快，如果教學內容只停留在舊裝備的知識層面上，會造成培養的飛行學員與未來新裝備脫節。因此，原有的教學內容的舊裝備知識不再適應本課程對飛行學員培養的需求，應及時補充能夠反映新型發動機裝備的前沿知識和技術，讓學員掌握最新、最先進的發動機發展動態，這樣將來學員接觸到新型裝備的話就不會感到陌生，對學員將來的崗位任職起到積極的作用。

三、教學方法與手段改革

1.采用類比啟發式教學方法。飛行學員的理論基礎普遍偏弱，應盡量避免用大篇幅的數學公式推導來講解發動機工作原理，過于依賴公式推導來分析問題不僅不利于飛行學員對知識的理解，還容易讓他們喪失學習興趣。其實飛行學員并不缺乏理解力，關鍵是需要教員采取合理的方法去引導和啟發學員的思維[2]。采用類比法對學員進行啟發，可以利用日常生活中一些熟悉的例子對比較抽象或較難理解的航空發動機原理進行類比分析。畢竟自然界中很多事物的原理都是相通的，采用類比法教學有利于幫助學員做到觸類旁通，加強對知識的深度理解。例如：在講解航空發動機為什么需要對空氣先進行增壓，再利用燃燒室對空氣加熱這個問題時，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，使得煤球爐依然無法對外界做功。同樣的道理，如果發動機不先對空氣進行增壓，而直接在燃燒室對空氣加熱的話，空氣也是無法對外做功的，發動機自然就產生不了推力。再如：在講解壓氣機增壓原理時，可以拿壓氣機與學員熟悉的電風扇進行類比，指出兩者結構很相似，并且都是靠葉片轉動來工作，再進一步解釋為什么電風扇只能起吹風作用，而壓氣機不僅能吹風，還可以實現對氣體的增壓。通過采用這些熟悉的事物或案例來進行形象的類比分析，既可以很好的啟發學員思維，又提高了學員的學習興趣。

2.采用系統分析法教學。航空發動機是將燃料化學能轉換為推進功全過程的一個復雜系統，主要由進氣道、壓氣機、主燃燒室、渦輪、加力燃燒室和噴管等六大部件組成。在授課中采用系統論的思想分析基本內容，在講述部件時除了本身的結構、工作原理和特性外，必須從全系統的優化來認識，使每個部件能保證系統整體上能量轉換的高效率和系統正常工作。同時要強調各個部件的相互聯系和影響，使飛行學員明白發動機部件為何如此設計，其工作性能如何，對發動機整體性能有哪些影響，使用中應注意哪些問題，從而加深飛行學員對發動機部件工作原理的掌握。

3.采用主線法教學。由于本課程的教學內容覆蓋面比較廣，包含了航空發動機的方方面面，既有發動機原理，又有發動機結構，還涉及到發動機控制及工作特性等，造成知識點很多且知識體系比較松散，不利于飛行學員的消化理解。為了在有限的學時內使學員更加全面的掌握和理解本課程的內容，對授課內容進行整理、歸納與分析，為每次課梳理出一條主線。通過這條主線將課本上分散的知識有機的融合貫穿起來，并提煉出知識點，然后沿著這條主線去開展教學，能夠加強飛行學員對本次課整個知識點體系的理解和掌握。例如，在講解發動機燃燒室工作原理這堂課時，提出該次課的主線為燃燒室的工作環境很惡劣，實現穩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題需要解決，接下來就圍繞著這一主線分析燃燒室采用怎樣的部件結構和原理來分別解決上述兩大問題，從而實現穩定燃燒。沿著這條主線去授課比單純的逐一講解燃燒室每個部件工作原理更容易讓學員吸收，而且不容易遺忘，起到事半功倍的教學效果。

四、實驗實踐環節的改革

傳統的實驗教學中通常采用道具、圖片等輔助手段進行教學，但由于航空發動機的結構原理很復雜，這種簡易的輔助手段難以滿足教學要求，不利于學員對實驗過程的理解，教學效果并不理想。以“211工程”航空宇航推進理論與工程學科實驗室建設為契機，增加了發動機訓練模擬器、壓氣機特性實驗臺等教學實驗實操設備，從而提高了飛行學員的自主創新能力、工程實踐能力和崗位任職能力[3]。

發動機訓練模擬器能夠為飛行學員提供一個操縱航空發動機裝備的實操訓練平臺。在這個與實際裝備一樣的模擬器里，飛行學員可以通過操作油門手柄完成發動機的地面起動、加減速、接通加力等工作過程，以及典型的發動機故障處理訓練，切身感受到不同發動機工作狀態下溫度、轉速、壓力等發動機性能參數的變化情況。該模擬器使飛行學員能夠更好地熟悉發動機的工作過程、工作特性及故障處理，為將來的飛行職業奠定良好的實際操作基礎，同時能夠激發飛行學員對未來飛行的渴望。

考慮到本課程中發動機的壓氣機喘振故障機理是飛行學員學習的重點與難點，并且壓氣機喘振故障是飛行學員在未來飛行中經常遭遇的飛行特情。利用壓氣機特性實驗臺針對飛行學員開展壓氣機喘振實驗，讓學員自己動手進行喘振故障的設置、實驗數據的計算與分析，完成從觀察壓氣機喘振現象到分析喘振原因的一體化實踐，從而加深飛行學員對壓氣機喘振原因和機理的理解，為今后飛行中更好地預防或處置壓氣機喘振這一飛行特情打下基礎。

參考文獻：

[1]瞿紅春，陳智強.民航院校《航空發動機原理》教學改革的研究[J].科技創新導報，2012，（2）：163-164.

[2]李爽.學生主體地位的確立與啟發式教育的創新[J].煤炭高等教育，2005，（2）：114-116.

[3]王永華，李本威，蔣科藝，等.自主研究式教學保障體系建設的探索與實踐[J].實驗室科學，2012，（1）：174-176.