浅谈航空发动机构造专业课教学

2011-06-23姜晓莲蔡忠春董彦斌

装备制造技术 2011年10期

姜晓莲，蔡忠春，董彦斌

（空军航空大学，吉林长春130022）

航空发动机构造，是航空工程技术应用型人才应具备的基本知识，是飞行器动力工程专业必修的专业课。实践性是本课程最显著的特点。本课程研究的是实际发动机的结构，教材上几乎没有数学公式，全部是文字叙述和图表，从表面上看，内容简单、易懂，理论性不强。但实际的航空发动机结构，是一个容纳多学科的、相互渗透的、具体的统一体，一个发动机具体结构的诞生是多学科综合的结果。

即使一个简单的叶片结构设计，都涉及到工程热力学、叶片机原理、气体动力学、传热学、弹性力学、疲劳与断裂力学、有限元分析方法、机械振动理论、材料学以及加工工艺等等。因此要学员自己分析，则往往无从下手，特别是碰到实际的结构分析、结构设计更是束手无策。为培养学员综合分析问题的能力，为后续维护课的学习及今后改装其他机种打下坚实的基础，为了提高教学效率、获得满意的教学效果，在教学中采取了以下教学方法：

1 采用实物教学法，加深对知识的理解和记忆

采用实物教学法，就是将抽象理论教学变为看得见、摸得着的简单的实物教学。在航空发动机构造专业课的教学过程中，实物教学法是一种高效、快捷、直观的教学法。可以使学员从感性认识入手，逐步提高学员的理性认识，从而使学员尽快掌握教学内容，树立自信，培养兴趣。

比如在进行发动机的附件五、八级放气活门结构和工作原理的教学时，采用边演示边讲解的方法。对照结构图一边分解一边讲解，使学员通过实物直接感悟，仔细体味，加深了印象。

这时，教员可以因势利导地归纳出“放气活门在起动时，在弹簧力的作用下是打开的，当转速达到关闭转速时，在十级压缩气体的作用下关闭”这一知识重点，获得很好的教学效果，并为今后更好地理解高压燃油泵控制五、八级放气活门的打开和关闭打下良好基础。

另一方面，学员也可以进行现场操作，亲自动手,通过看一看、摸一摸、拧一拧、转一转，反复实践，加深了学习的刺激程度，便于强化学生的记忆力，加深对所学知识的理解和记忆。

2 采用讨论教学法，培养考虑问题周到细致的能力

讨论式教学法,是在教员指导下,由全班或小组成员围绕某一中心问题发表自己的看法，从而进行相互学习的一种方法。高等学校以培养高层次应用型人才为目标,不仅要求学员掌握专业理论知识,更要着眼于认识问题和解决问题能力的养成。在高等学校的专业课教学中,由于学员已经具备了一定的专业基础知识、一定的理解能力和独立思考能力,采用讨论式教学的方法,具有相应的前提条件,并能够取得较好的效果。

比如课堂教学主要讲授结构的理论与方法，重点阐述结构的普遍性、规律性，对具体的结构只能作宏观的介绍，对于一些“不起眼”的结构，如压气机转子上小孔位置与分布、燃烧室冷却孔的大小与位置等等，一般不做细致的阐述。然而这些细致的结构，却往往是发动机正常工作所必需的。首先让学生仔细观察，然后针对这些微小的结构设计提出问题，并开展讨论，或者作为课后的作业题，从而让学生知道发动机结构的设计，应一丝不苟，以培养学生结构设计中考虑问题周到、细致的能力。

3 采用模块式教学法，激发学习积极性和能动性

在教学过程中，学员是具有很强潜在能动性的主体。要想充分调动起学员的学习积极性和能动性，关键在于教员采取的授课方法是否得当。

当今的学员喜好计算机，而且有较多的计算机方面的知识，习惯于“模块”这个概念。因而在讲授这门课的时候，应充分满足学员的心理，采用模块式教学方法，定将事半功倍。

所谓模块式的教学方法，就是将教学内容分成几个独立的模块进行讲授。首先，利用各个模块的相关性，找到相互间的控制关系；然后，通过对各个模块的具体研究，分析出它们各自的工作原理；最后，再利用各模块之间的相关性，将它们串联在一起，形成整个系统的工作原理，让学员学到系统的知识，而不是支离破碎的。

发动机构造课中，有一部分特殊的内容是其中的控制系统，在以往发动机构造课的学习中，学员反映最难掌握的就是控制系统部分，而外场工作中需要调整的“点”，又大多数出自于控制系统部分，所以控制系统本身，就是发动机构造课学习的重点。

重点加难点，决定了学员对控制系统部分内容掌握的好坏，直接影响着构造课教学的成败。运用模块式教学法，讲授发动机构造中的控制系统时，重点强调的是突出工作原理，以原理带动构造的学习。在研究各个模块具体工作原理时，必然要涉及到构造方面的内容，因为结构上的设计都是为最终实现控制目的服务的，原理掌握好了，构造也就清楚了。例如“螺旋桨与调速器系统”一章，讲授过程如下：

第一步——对整个系统进行初步研究，分析出它是一个典型的闭环转速控制系统，通过对螺旋桨和调速器的研究，找到它们相互间的控制关系，画出系统的控制模块图，如图1所示。

图1 转速调节系统模块图

第二步——分析各组成部分的具体工作原理，画出控制模块图（图2）。

图2 各组成部分的控制模块图

第三步——将各组成部分的相关模块图，嵌入到总系统的模块图中（图3），于是得到整个系统的工作原理。

图3 总系统的模块图

每一个控制系统学习完毕，烙在学员头脑中的是相关模块的控制图，他们在回想这些模块图中的各模块的功用、工作原理时，很自然就会联想起它们的构造，这样就抓住掌握知识的要点。

4 采用启发式教学法，培养分析能力和构思能力

由于课程的“实践性”特点，从表面上看很直观、易于理解，理论性不强，教材上的叙述大多都能看懂。航空发动机结构千变万化，零部件繁多。一台实际的发动机结构如何设计、应该由哪些零件组成、各零件之间的联系如何等等，这些问题学员往往感到难以掌握。

面对实际的航空发动机结构，让他们自己去进行结构分析也无从下手，这样采用启发式教学，培养学生结构分析能力和结构构思能力显得非常重要。

比如：滑油系统的组成这一部分，教材与参考书上，均直接给出系统图，然后介绍各部分的作用，如果按照此编排，学员往往陷入死记硬背的地步，不能灵活地分析。

针对这一情况，讲解时让学员自己参与系统“设计”。即针对发动机工作特点，首先让学员分析如果滑油系统仅仅由黑板上画出的现有零件组成（第一步只给出发动机轴承和进油泵两个零件），其工作时会产生什么问题，然后让学员自己思考，应该加上什么零件。这样一步一步，最终得出组成一个完整的滑油系统所必需的基本部件。实际也就完成了一个系统的原始方案设计。学员通过自己“设计”，有了深的体会，然后再去看书，会发现所有发动机的滑油系统的组成均类似。