《航空发动机学》课程教学改革与实践

张赟 蒋科艺 沈伟 王永华 王琳

摘要：针对飞行学员这一教学对象的特点，为了培养高素质的飞行人才，本文从教学内容、方法、手段以及实验环节等方面，探索了航空发动机学课程建设的改革与实践。实践表明，课程更加符合飞行学员作为装备使用者的培养目标，加强了学员的积极性和主动性，提高了教学质量。

关键词：航空发动机；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0139-02

《航空发动机学》课程是我院飞行学员的一门专业必修课。本课程以现役航空发动机装备为牵引，教学内容涵盖航空发动机的结构特点、工作原理、工作特性等多个方面，突出发动机理论知识与使用实际的结合，提高了飞行学员对航空发动机知识综合运用的能力，为后续飞行阶段的学习打下了牢固的专业知识和能力基础。本文结合飞行学员这一教学对象的特点，以培养飞机飞行人才为目标，准确定位本课程在对培养飞行学员中的地位和作用，对现有的教学内容、教学方法与手段、实验实践环节等方面进行了改革与实践，为培养优秀的飞行员发挥了积极的作用。

一、人才培养目标定位

本课程紧密围绕现役航空发动机装备开展教学，目标是使学员掌握航空发动机工作原理、结构特点和工作特性等，为将来的飞行生涯奠定坚实的知识及能力基础。飞行学员将来的岗位任职与理工科学员是不一样的，理工科学员将来从事的飞机发动机的地面维护排故工作，而飞行学员并不是装备的维护者，而是装备的未来使用者，他们将来承担的是飞机的驾驶任务，所以飞行学员对本课程知识的需求与理工科学员是有差异的。因此在教学过程中，应避免一些与维护排故相关的复杂原理的讲解或复杂公式的推导，而应该站在飞行学员是装备未来使用者的角度开展教学，尽可能的联系或贴近飞行过程。

二、教学内容的改革和实践

1.增加预备知识。空气动力学和工程热力学等课程知识是本课程的先导知识，为本课程奠定了理论知识基础，因此在授课过程中注意引导学员回忆这两门课程知识，并帮助他们学会利用所学知识来理解和分析航空发动机工作原理，养成一定解决问题的能力。对于一些比较重要或关键的知识点应进行详细讲解，带着学员一起回顾。

2.优化课程体系，调整教学内容。在课程教学中，始终围绕课程目标，对全课程的教学内容进行优化，使学员既掌握必备的知识和技能，又提高学员的能力和素质[1]。本课程教学内容划分成三大部分：第一部分是航空发动机的概述和发展，使学员了解到发动机对飞行性能和飞行安全的重要性，激发学员的学习热情和求知欲，形成良好的学习态度。第二部分为发动机核心部件结构、工作原理和特性，是本课程的核心和重点，必须讲深、讲透，确保学员熟练掌握。第三部分密切结合飞机的使用特点，使学员能够运用所学的航空发动机的结构和原理知识解释发动机使用中的现象，掌握出现航空发动机特情时的预防和处置方法。

3.增加新的教学内容。随着我国航空工业的快速发展，航空发动机装备技术更新换代比较快，如果教学内容只停留在旧装备的知识层面上，会造成培养的飞行学员与未来新装备脱节。因此，原有的教学内容的旧装备知识不再适应本课程对飞行学员培养的需求，应及时补充能够反映新型发动机装备的前沿知识和技术，让学员掌握最新、最先进的发动机发展动态，这样将来学员接触到新型装备的话就不会感到陌生，对学员将来的岗位任职起到积极的作用。

三、教学方法与手段改革

1.采用类比启发式教学方法。飞行学员的理论基础普遍偏弱，应尽量避免用大篇幅的数学公式推导来讲解发动机工作原理，过于依赖公式推导来分析问题不仅不利于飞行学员对知识的理解，还容易让他们丧失学习兴趣。其实飞行学员并不缺乏理解力，关键是需要教员采取合理的方法去引导和启发学员的思维[2]。采用类比法对学员进行启发，可以利用日常生活中一些熟悉的例子对比较抽象或较难理解的航空发动机原理进行类比分析。毕竟自然界中很多事物的原理都是相通的，采用类比法教学有利于帮助学员做到触类旁通，加强对知识的深度理解。例如：在讲解航空发动机为什么需要对空气先进行增压，再利用燃烧室对空气加热这个问题时，可以以煤球炉为例，虽然煤球炉温度很高，但炉子里的气压不高，使得煤球炉依然无法对外界做功。同样的道理，如果发动机不先对空气进行增压，而直接在燃烧室对空气加热的话，空气也是无法对外做功的，发动机自然就产生不了推力。再如：在讲解压气机增压原理时，可以拿压气机与学员熟悉的电风扇进行类比，指出两者结构很相似，并且都是靠叶片转动来工作，再进一步解释为什么电风扇只能起吹风作用，而压气机不仅能吹风，还可以实现对气体的增压。通过采用这些熟悉的事物或案例来进行形象的类比分析，既可以很好的启发学员思维，又提高了学员的学习兴趣。

2.采用系统分析法教学。航空发动机是将燃料化学能转换为推进功全过程的一个复杂系统，主要由进气道、压气机、主燃烧室、涡轮、加力燃烧室和喷管等六大部件组成。在授课中采用系统论的思想分析基本内容，在讲述部件时除了本身的结构、工作原理和特性外，必须从全系统的优化来认识，使每个部件能保证系统整体上能量转换的高效率和系统正常工作。同时要强调各个部件的相互联系和影响，使飞行学员明白发动机部件为何如此设计，其工作性能如何，对发动机整体性能有哪些影响，使用中应注意哪些问题，从而加深飞行学员对发动机部件工作原理的掌握。

3.采用主线法教学。由于本课程的教学内容覆盖面比较广，包含了航空发动机的方方面面，既有发动机原理，又有发动机结构，还涉及到发动机控制及工作特性等，造成知识点很多且知识体系比较松散，不利于飞行学员的消化理解。为了在有限的学时内使学员更加全面的掌握和理解本课程的内容，对授课内容进行整理、归纳与分析，为每次课梳理出一条主线。通过这条主线将课本上分散的知识有机的融合贯穿起来，并提炼出知识点，然后沿着这条主线去开展教学，能够加强飞行学员对本次课整个知识点体系的理解和掌握。例如，在讲解发动机燃烧室工作原理这堂课时，提出该次课的主线为燃烧室的工作环境很恶劣，实现稳定燃烧面临燃烧室气流速度太大、油少气多不利于燃烧等两大问题需要解决，接下来就围绕着这一主线分析燃烧室采用怎样的部件结构和原理来分别解决上述两大问题，从而实现稳定燃烧。沿着这条主线去授课比单纯的逐一讲解燃烧室每个部件工作原理更容易让学员吸收，而且不容易遗忘，起到事半功倍的教学效果。

四、实验实践环节的改革

传统的实验教学中通常采用道具、图片等辅助手段进行教学，但由于航空发动机的结构原理很复杂，这种简易的辅助手段难以满足教学要求，不利于学员对实验过程的理解，教学效果并不理想。以“211工程”航空宇航推进理论与工程学科实验室建设为契机，增加了发动机训练模拟器、压气机特性实验台等教学实验实操设备，从而提高了飞行学员的自主创新能力、工程实践能力和岗位任职能力[3]。

发动机训练模拟器能够为飞行学员提供一个操纵航空发动机装备的实操训练平台。在这个与实际装备一样的模拟器里，飞行学员可以通过操作油门手柄完成发动机的地面起动、加减速、接通加力等工作过程，以及典型的发动机故障处理训练，切身感受到不同发动机工作状态下温度、转速、压力等发动机性能参数的变化情况。该模拟器使飞行学员能够更好地熟悉发动机的工作过程、工作特性及故障处理，为将来的飞行职业奠定良好的实际操作基础，同时能够激发飞行学员对未来飞行的渴望。

考虑到本课程中发动机的压气机喘振故障机理是飞行学员学习的重点与难点，并且压气机喘振故障是飞行学员在未来飞行中经常遭遇的飞行特情。利用压气机特性实验台针对飞行学员开展压气机喘振实验，让学员自己动手进行喘振故障的设置、实验数据的计算与分析，完成从观察压气机喘振现象到分析喘振原因的一体化实践，从而加深飞行学员对压气机喘振原因和机理的理解，为今后飞行中更好地预防或处置压气机喘振这一飞行特情打下基础。

参考文献：

[1]瞿红春，陈智强.民航院校《航空发动机原理》教学改革的研究[J].科技创新导报，2012，（2）：163-164.

[2]李爽.学生主体地位的确立与启发式教育的创新[J].煤炭高等教育，2005，（2）：114-116.

[3]王永华，李本威，蒋科艺，等.自主研究式教学保障体系建设的探索与实践[J].实验室科学，2012，（1）：174-176.