《飛機與發動機裝配與修理》課程教改模式研究

劉思佳

摘要：我國航空產業高速發展，飛機與發動機主機廠以及航空公司對高端技術技能型人才需求強烈。文章通過分析飛機與發動機裝配與修理課程特點，在授課過程中融入現代飛機與發動機裝配與修理的先進技術方法，以典型部件的裝配與維修作為牽引，結合工程實際，將理論與實訓相結合的傳統教學模式轉變為理論、虛擬裝配仿真、項目實作融為一體的理虛實一體化教學模式，將課程提升為集實用性與創新性為一體的應用型課程，在提高教學質量的同時，培養學生多學科交叉思維和處理飛機與發動機裝配與修理實際工程問題的能力。

關鍵詞：飛機與發動機;裝配與維修;理虛實一體化;教學模式

中圖分類號：TK407-4;G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0247-02

0? 引言

目前我國航空工業高速發展，航空企業對高素質專業技術人員的需求增加，裝配和維修人員供不應求。隨著ARJ21、C919等國產客機適航驗證的逐步實施，對設計、制造、維護等環節的技術人才需求迫切，然而，運用傳統飛機與發動機裝配與修理分段式的教學方法已偏離了崗位實際，無法滿足高素質技術技能型人才培養的需要，因此，需要進行課程改革。此外，隨著高職擴招專項工作的開展，全國各地全面深化職業教育改革，穩定高職擴招規模，致使高職院校生源結構復雜，提前招生、對口單招、統招、注冊入學和“3+3”中高職銜接等多樣化生源，使得學生培養難度不斷加大[1]。在飛機機電設備維修專業人才培養過程中，《飛機與發動機裝配與修理》課程是與崗位對接的專業核心課程。如何培養基礎不同的學生，讓其掌握本門專業課程，并提高處理飛機與發動機裝配與修理實際工作的崗位技術能力，便成了高職院校飛機機電設備維修專業教學中亟待解決的問題。

1? 我國航空制造與維修產業人才培養現狀

《中國民用航空發展第十三個五年規劃》指出，要以行業需求為導向，建設并完善民航持續安全和建設民航強國相匹配的現代民航教育體系，培養符合行業標準的不同層次高素質人才[2];同時“中國制造2025”提出，高職院校不斷深化創新創業教育教學改革，促進學生全面發展，越來越注重綜合職業素質和職業能力的培養[3]。

1.1 制造與維修行業發展與人才對接分析

目前我國飛機和發動機的生產主要依靠航空工業和航發集團的主機廠，其中航空工業的主機廠負責生產飛機及其配件，航發集團主機廠生產發動機及其配件，合格的飛機和發動機部件最終在總裝配廠數字化對接裝配成整機[4]。在航空工業集團和中航發動機集團獨立運營的背景下，從事傳統裝配和數字化裝配的技術技能型人才，大多數單純從事飛機或者發動機的裝配制造，僅在飛機與發動機部件對接總裝時，才需要對飛機和發動機裝配知識都掌握的技術技能型人才;而航空公司、飛機與發動機大修廠等航空維修企業，為保證航空器安全而進行航線維護作業，則需要同時具備飛機、發動機全面檢查和維護能力的機務人員。

1.2 我國航空院校航空產業人才培養現狀

目前，國內開設飛機機電設備維修專業的院校有近百所，各高校為了使輸送人才與行業完全契合，將飛機裝配與修理、發動機裝配與修理課程的理論和實訓教學分段開設，不利于學生對飛機與發動機裝配與修理知識全面系統的掌握，同時也導致了缺乏集飛機與發動機裝配與修理于一體的專業教材，而在役的飛機需要將飛機機體與發動機對接裝配成一體，因此，飛機與發動機裝配與修理知識要深度融合，將飛機裝配與修理、發動機裝配與修理融合為一本教材并整合為一門課程，不僅減少了教材的數量，而且將飛機與發動機裝配和修理有機的結合起來。

2? 傳統教學模式存在的問題

傳統教學多采用理論、實訓分段授課的教學方式，缺乏虛擬現實前沿技術的融入，無法緊扣崗位技能要求。以機翼等大部件對接裝配為例，授課過程涉及飛機結構與系統、工程力學、發動機結構與原理等交叉學科，從理論到實踐跨度較大，不利于學生透徹的理解知識，即使學生理解了理論知識，在實訓教學時，因學校缺乏必要的工藝裝備和裝配生產線，無法完成和行業對接的實訓教學，致使學生對零、部件間的連接關系、裝配工藝等難以把握;對于能進行實訓的項目，教學中也需要教師多次示范，學生不斷練習，因此，這種理論、實訓一體的傳統教學方式，不利于學生對飛機與發動機裝配與維護知識的系統學習，造成了人員、設備、時間的浪費。為此，將飛機與發動機部件裝配或維修工程問題設計成虛擬裝配、虛擬維修的形式，教學過程中增加學生對飛機或發動機典型部件裝配工藝分析、數字化裝配等實際問題的處理能力，課前采用逆向工程，從零、部件掃描、建模，課中實施虛擬裝配、運動模擬分析等環節，使得學生對部件結構特點、裝配工藝等知識點充分理解，同時虛擬裝配仿真可以有效降低實訓環節中學生裝配和維修差錯，能夠和航空制造企業以及航空維修企業崗位無縫對接，因此，虛擬裝配就顯得十分必要。

3? 理虛實一體化教學模式的改革

隨著航空產業的高速發展，以往通過學校單獨培養學生的傳統教學模式，已經難以適應行業數字化裝配與維修的發展節奏，在產教融合的時代背景下，高校需要轉變傳統教學方法，將數字化虛擬裝配與維護引入課堂，設計全新的教學模式，將理論、虛擬裝配、項目實作有機的融為一體，緊密結合崗位實際，以“虛擬”充實“理論”，并以“虛擬”指導“實作”作為教學驅動力，是教學改革的關鍵環節。

3.1 改進理論教學方法

在理論教學中，主要以飛機與發動機典型部件的裝配與修理為牽引進行剖析。飛機裝配主要分析傳統裝配和數字化裝配方法在飛機裝配中的實際應用，以機翼、機身、尾翼、起落架等大部件的裝配為例分析部裝、總裝過程中的裝配工藝。其中傳統裝配模式涉及飛機裝配過程、定位方法、尺寸協調方法、裝配工裝、裝配連接技術;而數字化裝配模式涉及數字量協調方法、柔性工裝、裝配過程數字化檢測等;發動機裝配部分主要分析發動機裝配工藝過程、定位方法、裝配精度保障方法、裝配工裝、柔性工裝、裝配連接技術的傳統裝配和數字化裝配方法，主要以壓氣機、燃燒室、渦輪等典型部件為例分析傳裝、總裝等工程實際問題，通過對行業現狀的分析傳統裝配和數字化裝配在飛機與發動機生產中的重要性。

3.2 虛擬仿真系統

現代飛機和發動機結構緊湊，形狀復雜，在我國飛機和發動機自主研制的背景下，為適應時代需求，在人才培養上需要注重反設計及創新，來代替傳統教學中設計好的結構分析[5]。另外，高校存在缺少機型、裝配工裝和專用工具等問題，難以實現大型部件的實際裝配工作，需要引入虛擬裝配仿真，虛擬裝配系統的結構如圖1所示。教學中通過對產品裝配工藝的分析，結合人機環境規劃裝配路徑，以飛機大部件中的機翼部件為例，設計了“某型飛機中外翼對接裝配”工程問題為導向的教學模式，采用虛擬裝配方法，學生可以直觀的看到機翼零部件結構，感受裝配全場景，有利于裝配知識的學習。這種教師課前下發任務單、典型部件分解工藝文件，采用逆向工程，完成部件的分解、掃描、建模，課中通過對部件的虛擬裝配和裝配運動模擬，進行裝配工藝分析的“項目”制定模式，可以使學生掌握飛機大部件結構，并能充分學習分解、裝配工藝方法，增強了解決問題的能力。

另外，隨著VR、AR等可視化軟件的普及，將虛擬軟件作為輔助工具是培養現代民航裝配與維修人才的必然選擇。以活塞五發動機的虛擬拆裝為例，通過虛擬裝配軟件與活塞五發動機維護手冊相融合的可視化虛擬拆裝項目教學，按機型維護工卡進行虛擬拆裝，可使學生充分感受到發動機裝配與維修的行業全景，減少后續在實作過程中產生的人為差錯，提高學生的學習熱情和課堂參與度。

3.3 啟發式實踐教學

以校企合作為基礎，進行教育資源與行業深度整合，分析崗位需求，在教學過程中致力于實現專業鏈與產業鏈對接、教學過程與生產過程對接。為解決此類問題，實訓教學過程中需要大量引入飛機與發動機裝配或維修的實際案例，為此，收集了一些典型國內發生的裝配事故和飛行事故案例。通過與航空公司、航空專家等進行溝通，尋找飛機與發動機生產裝配和服役中存在的典型問題，引導學生產生共鳴。校企共同承擔實訓教學，例如以飛機機身壁板鉚接裝配為例，在工作空間狹小、環境嘈雜的情況下容易引起鉚接損傷，針對此類問題采用啟發式教學，運用所學知識，從生產實際、裝配方法等方面入手，達到提高學習興趣的目的，增加學生解決實際問題和提高自身綜合素質的能力。

3.4 教學檢驗

為檢驗《飛機與發動機裝配與修理》課程的教學效果，通過對某部件的虛擬裝配考核、項目拆裝實作考核、期末考核相結合的方式檢驗教學成效。另外，可以通過定期舉辦飛機與發動機拆裝大賽的方式，聘請航空公司專家制定項目工卡，盡可能與行業接軌的檢驗方法，對學生的實際操作過程進行專業評分與考核，以檢驗學生學習的效果。

4? 結論

《飛機與發動機裝配與修理》是集理論性、實踐性、綜合性于一體的專業課程。依托校企合作航空產業基地，搭建飛機與發動機數字化裝配與修理平臺，優化理虛實教學方案，建立虛實互補教學和產業融通與互補，切實滿足飛機與發動機裝配與維修領域對專業人才素養的實際需求，達到理虛實相結合的應用型、綜合型、創新型的人才培養目標。

參考文獻：

[1]陸建軍，李兵.高職院校多樣化生源背景下學風建設問題分析[J].現代教育，2018（06）：49-51.

[2]中國民用航空發展第十三個五年規劃[Z].中國民用航空局，2016，12.

[3]沈梅.高職學生創新能力培養的探索與實踐[J].環渤海經濟瞭望，2019（10）：139-140.

[4]楊洋，羅宇，陳軍.基于飛機發動機數字化對接安裝工藝研究[J].內燃機與配件，2020（01）：34-35.

[5]胡曉安，丁相玉.航空發動機強度與振動教改探討[J].教育教學論壇，2018（48）：96-97.