《飞机与发动机装配与修理》课程教改模式研究

刘思佳

摘要：我国航空产业高速发展，飞机与发动机主机厂以及航空公司对高端技术技能型人才需求强烈。文章通过分析飞机与发动机装配与修理课程特点，在授课过程中融入现代飞机与发动机装配与修理的先进技术方法，以典型部件的装配与维修作为牵引，结合工程实际，将理论与实训相结合的传统教学模式转变为理论、虚拟装配仿真、项目实作融为一体的理虚实一体化教学模式，将课程提升为集实用性与创新性为一体的应用型课程，在提高教学质量的同时，培养学生多学科交叉思维和处理飞机与发动机装配与修理实际工程问题的能力。

关键词：飞机与发动机;装配与维修;理虚实一体化;教学模式

中图分类号：TK407-4;G712                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）22-0247-02

0  引言

目前我国航空工业高速发展，航空企业对高素质专业技术人员的需求增加，装配和维修人员供不应求。随着ARJ21、C919等国产客机适航验证的逐步实施，对设计、制造、维护等环节的技术人才需求迫切，然而，运用传统飞机与发动机装配与修理分段式的教学方法已偏离了岗位实际，无法满足高素质技术技能型人才培养的需要，因此，需要进行课程改革。此外，随着高职扩招专项工作的开展，全国各地全面深化职业教育改革，稳定高职扩招规模，致使高职院校生源结构复杂，提前招生、对口单招、统招、注册入学和“3+3”中高职衔接等多样化生源，使得学生培养难度不断加大[1]。在飞机机电设备维修专业人才培养过程中，《飞机与发动机装配与修理》课程是与岗位对接的专业核心课程。如何培养基础不同的学生，让其掌握本门专业课程，并提高处理飞机与发动机装配与修理实际工作的岗位技术能力，便成了高职院校飞机机电设备维修专业教学中亟待解决的问题。

1  我国航空制造与维修产业人才培养现状

《中国民用航空发展第十三个五年规划》指出，要以行业需求为导向，建设并完善民航持续安全和建设民航强国相匹配的现代民航教育体系，培养符合行业标准的不同层次高素质人才[2];同时“中国制造2025”提出，高职院校不断深化创新创业教育教学改革，促进学生全面发展，越来越注重综合职业素质和职业能力的培养[3]。

1.1 制造与维修行业发展与人才对接分析

目前我国飞机和发动机的生产主要依靠航空工业和航发集团的主机厂，其中航空工業的主机厂负责生产飞机及其配件，航发集团主机厂生产发动机及其配件，合格的飞机和发动机部件最终在总装配厂数字化对接装配成整机[4]。在航空工业集团和中航发动机集团独立运营的背景下，从事传统装配和数字化装配的技术技能型人才，大多数单纯从事飞机或者发动机的装配制造，仅在飞机与发动机部件对接总装时，才需要对飞机和发动机装配知识都掌握的技术技能型人才;而航空公司、飞机与发动机大修厂等航空维修企业，为保证航空器安全而进行航线维护作业，则需要同时具备飞机、发动机全面检查和维护能力的机务人员。

1.2 我国航空院校航空产业人才培养现状

目前，国内开设飞机机电设备维修专业的院校有近百所，各高校为了使输送人才与行业完全契合，将飞机装配与修理、发动机装配与修理课程的理论和实训教学分段开设，不利于学生对飞机与发动机装配与修理知识全面系统的掌握，同时也导致了缺乏集飞机与发动机装配与修理于一体的专业教材，而在役的飞机需要将飞机机体与发动机对接装配成一体，因此，飞机与发动机装配与修理知识要深度融合，将飞机装配与修理、发动机装配与修理融合为一本教材并整合为一门课程，不仅减少了教材的数量，而且将飞机与发动机装配和修理有机的结合起来。

2  传统教学模式存在的问题

传统教学多采用理论、实训分段授课的教学方式，缺乏虚拟现实前沿技术的融入，无法紧扣岗位技能要求。以机翼等大部件对接装配为例，授课过程涉及飞机结构与系统、工程力学、发动机结构与原理等交叉学科，从理论到实践跨度较大，不利于学生透彻的理解知识，即使学生理解了理论知识，在实训教学时，因学校缺乏必要的工艺装备和装配生产线，无法完成和行业对接的实训教学，致使学生对零、部件间的连接关系、装配工艺等难以把握;对于能进行实训的项目，教学中也需要教师多次示范，学生不断练习，因此，这种理论、实训一体的传统教学方式，不利于学生对飞机与发动机装配与维护知识的系统学习，造成了人员、设备、时间的浪费。为此，将飞机与发动机部件装配或维修工程问题设计成虚拟装配、虚拟维修的形式，教学过程中增加学生对飞机或发动机典型部件装配工艺分析、数字化装配等实际问题的处理能力，课前采用逆向工程，从零、部件扫描、建模，课中实施虚拟装配、运动模拟分析等环节，使得学生对部件结构特点、装配工艺等知识点充分理解，同时虚拟装配仿真可以有效降低实训环节中学生装配和维修差错，能够和航空制造企业以及航空维修企业岗位无缝对接，因此，虚拟装配就显得十分必要。

3  理虚实一体化教学模式的改革

随着航空产业的高速发展，以往通过学校单独培养学生的传统教学模式，已经难以适应行业数字化装配与维修的发展节奏，在产教融合的时代背景下，高校需要转变传统教学方法，将数字化虚拟装配与维护引入课堂，设计全新的教学模式，将理论、虚拟装配、项目实作有机的融为一体，紧密结合岗位实际，以“虚拟”充实“理论”，并以“虚拟”指导“实作”作为教学驱动力，是教学改革的关键环节。

3.1 改进理论教学方法

在理论教学中，主要以飞机与发动机典型部件的装配与修理为牵引进行剖析。飞机装配主要分析传统装配和数字化装配方法在飞机装配中的实际应用，以机翼、机身、尾翼、起落架等大部件的装配为例分析部装、总装过程中的装配工艺。其中传统装配模式涉及飞机装配过程、定位方法、尺寸协调方法、装配工装、装配连接技术;而数字化装配模式涉及数字量协调方法、柔性工装、装配过程数字化检测等;发动机装配部分主要分析发动机装配工艺过程、定位方法、装配精度保障方法、装配工装、柔性工装、装配连接技术的傳统装配和数字化装配方法，主要以压气机、燃烧室、涡轮等典型部件为例分析传装、总装等工程实际问题，通过对行业现状的分析传统装配和数字化装配在飞机与发动机生产中的重要性。

3.2 虚拟仿真系统

现代飞机和发动机结构紧凑，形状复杂，在我国飞机和发动机自主研制的背景下，为适应时代需求，在人才培养上需要注重反设计及创新，来代替传统教学中设计好的结构分析[5]。另外，高校存在缺少机型、装配工装和专用工具等问题，难以实现大型部件的实际装配工作，需要引入虚拟装配仿真，虚拟装配系统的结构如图1所示。教学中通过对产品装配工艺的分析，结合人机环境规划装配路径，以飞机大部件中的机翼部件为例，设计了“某型飞机中外翼对接装配”工程问题为导向的教学模式，采用虚拟装配方法，学生可以直观的看到机翼零部件结构，感受装配全场景，有利于装配知识的学习。这种教师课前下发任务单、典型部件分解工艺文件，采用逆向工程，完成部件的分解、扫描、建模，课中通过对部件的虚拟装配和装配运动模拟，进行装配工艺分析的“项目”制定模式，可以使学生掌握飞机大部件结构，并能充分学习分解、装配工艺方法，增强了解决问题的能力。

另外，随着VR、AR等可视化软件的普及，将虚拟软件作为辅助工具是培养现代民航装配与维修人才的必然选择。以活塞五发动机的虚拟拆装为例，通过虚拟装配软件与活塞五发动机维护手册相融合的可视化虚拟拆装项目教学，按机型维护工卡进行虚拟拆装，可使学生充分感受到发动机装配与维修的行业全景，减少后续在实作过程中产生的人为差错，提高学生的学习热情和课堂参与度。

3.3 启发式实践教学

以校企合作为基础，进行教育资源与行业深度整合，分析岗位需求，在教学过程中致力于实现专业链与产业链对接、教学过程与生产过程对接。为解决此类问题，实训教学过程中需要大量引入飞机与发动机装配或维修的实际案例，为此，收集了一些典型国内发生的装配事故和飞行事故案例。通过与航空公司、航空专家等进行沟通，寻找飞机与发动机生产装配和服役中存在的典型问题，引导学生产生共鸣。校企共同承担实训教学，例如以飞机机身壁板铆接装配为例，在工作空间狭小、环境嘈杂的情况下容易引起铆接损伤，针对此类问题采用启发式教学，运用所学知识，从生产实际、装配方法等方面入手，达到提高学习兴趣的目的，增加学生解决实际问题和提高自身综合素质的能力。

3.4 教学检验

为检验《飞机与发动机装配与修理》课程的教学效果，通过对某部件的虚拟装配考核、项目拆装实作考核、期末考核相结合的方式检验教学成效。另外，可以通过定期举办飞机与发动机拆装大赛的方式，聘请航空公司专家制定项目工卡，尽可能与行业接轨的检验方法，对学生的实际操作过程进行专业评分与考核，以检验学生学习的效果。

4  结论

《飞机与发动机装配与修理》是集理论性、实践性、综合性于一体的专业课程。依托校企合作航空产业基地，搭建飞机与发动机数字化装配与修理平台，优化理虚实教学方案，建立虚实互补教学和产业融通与互补，切实满足飞机与发动机装配与维修领域对专业人才素养的实际需求，达到理虚实相结合的应用型、综合型、创新型的人才培养目标。

参考文献：

[1]陆建军，李兵.高职院校多样化生源背景下学风建设问题分析[J].现代教育，2018（06）：49-51.

[2]中国民用航空发展第十三个五年规划[Z].中国民用航空局，2016，12.

[3]沈梅.高职学生创新能力培养的探索与实践[J].环渤海经济瞭望，2019（10）：139-140.

[4]杨洋，罗宇，陈军.基于飞机发动机数字化对接安装工艺研究[J].内燃机与配件，2020（01）：34-35.

[5]胡晓安，丁相玉.航空发动机强度与振动教改探讨[J].教育教学论坛，2018（48）：96-97.