飞行器动力适航教学体系建设的探索与实践

潘 强，刘晓锋，何 田，唐 鹏

（北京航空航天大学 交通科学与工程学院，北京 100191）

适航是指民用航空器整体性能和操纵特性在预期的运行环境和使用限制下，具有安全性和物理完整性的一种品质，这种品质要求航空器在全寿命阶段内始终保持符合其型号设计和始终处于安全运行状态［1］。目前，中国已位于全球民航业的前列，总体规模稳居世界第二，已经初步实现了民用航空运输强国的目标。随着国家中长期科技规划和产业调整［2-3］目标的提出，以及大型飞机专项的启动，国内民航市场呈现广阔的就业前景，对高水平适航专业技术人才的需求非常迫切。然而，现实中我国却面临适航专业人才极其紧缺的窘状［4］。据统计，美国联邦航空局（Federal Aviation Administration,FAA）的适航审定人员共有1 250余人，而中国民用航空局的局方审查员仅有不足200人［2］，其中与动力适航相关的适航审查人员更是少之又少，与我国航空大国的地位极其不符。

为飞行器动力适航方向培养输送高质量人才，加速我国航空工业的发展，已成为教育部门、业内高校与工业方的共识［5-7］。而实现这一举措的关键手段之一就是深化适航专业教育、加强专业人才培养。由此，2012年7月，国务院印发了《国务院关于促进民航业发展的若干意见》，要求强化民航院校行业特色，鼓励培养民航专业人才，稳定民航专业人才队伍［8］。2016年5月，国务院办公厅发布《关于促进通用航空业发展的指导意见》，专门强调了要强化适航等方向的专业技术和管理人才培养。2022年4月，中国民用航空局印发了《“十四五”民航适航发展专项规划》，提出要建成高质、高效、融合、规范的适航体系，以达到支撑民航强国的作用。可见，航空高校的人才培养计划要结合国家需要和产业需求，制定完善的飞行器动力适航专业人才培养方案，这是国内航空高校现阶段的使命，也是其应有的责任担当。

一、飞行器动力适航专业发展现状

北京航空航天大学是国内首家开设飞行器适航技术本科专业的高校。2007年，原国防科学技术工业委员会确定在北京航空航天大学设立适航技术与管理国防特色紧缺学科。2009年，教育部批准北京航空航天大学新增航空器适航技术专业。之后，西北工业大学、南京航空航天大学、中国民用航空飞行学院、沈阳航空航天大学、郑州航空工业管理学院等航空院校陆续增开了航空器适航技术专业。从国内高校适航专业的建立和发展来看，北京航空航天大学作为先行者最先探索适航专业的培养模式和专业内涵，经过十几年的建设与发展，目前已建立了较为完整的本研一体化适航专业培养体系。

北京航空航天大学飞行器适航技术专业主要包括飞行器动力适航、飞行器结构适航和飞行安全与适航。作为适航专业的三个主要方向之一，飞行器动力适航方向借助已有的教育资源和研究底蕴，先后建设和融合了多门航空发动机与适航相关课程，形成了现阶段的动力系统适航教学模块。培养的毕业生广泛分布于民机适航与航空器设计等单位，初步解决了行业缺乏既懂发动机又懂适航的人才困境，也为国内兄弟院校相关方向的建设提供了参考。

二、教学体系建设目标与方向

北京航空航天大学飞行器适航技术专业的培养目标是培养系统掌握飞行器适航专业基础知识、基本理论和基本技能，具备在航空工业、民航系统或适航机构从事飞行器适航审定，适航性设计、试验或管理技术能力的交叉复合型人才。经过十余年的教学实践探索与经验积累，结合航空行业需求与用人单位的反馈，并参考南京航空航天大学、西北工业大学等高校的专业培养方案［9］，得出目前的动力适航教学板块尚存在以下不足：（1）对飞行器动力适航教学模块已开展的课程缺少深入的总结，缺乏充分运用系统性思维规划、建设具有多学科交叉融合背景专业的经验，导致在教学实践中未能完全实现科学有序的引导，动力适航教学体系不健全。（2）已有教学课程多聚焦于航空发动机核心技术，虽然也有一些特色的适航专业课程，但是动力系统与适航的结合不足，动力系统适航专业课与航空发动机专业课的区分不明显，进而导致学生对飞行器动力适航的理解和掌握程度不够深入。（3）缺少具有鲜明适航特色的教学实践实验课程。尽管在国家和学校的鼎力支持下，经过多年努力，飞行器动力适航方向的实验建设取得了一定的进展，购置了一批实验平台，相关实验教学条件得到了明显的改善；但是，现阶段的教学过程中仍存在实验内容与理论教学结合不够紧密、适航特色不够突出的问题。

为了解决上述问题，北京航空航天大学的专业教师队伍除了不断加强自身学习，努力完善教学内容，还和西北工业大学、南京航空航天大学、中国民航大学、沈阳航空航天大学等多个学校适航专业的教师开展交流会，研讨适航专业的培养目标、培养方案、教学手段等内容。参考高校人才培养方案与多学科交叉学科建设的经验［10-11］，拟结合现有的教学团队与软硬件条件，在对动力适航行业深刻理解的基础上进行教学体系研讨，规划具有适航专业特色的飞行器动力适航教学课程体系，完善相关课程建设与实验平台建设，进一步提升相关学科在高校和行业中的认知度和引导地位。

三、专业课程建设探索与实践

针对适航专业建设的问题，结合专业培养目标，拟按照从基础学科到优势学科的方式递次布局，构筑多学科交叉的航空发动机适航教学板块；将适航专业特色融入航空发动机专业教学板块，以培养既掌握航空发动机专业知识，又具备鲜明适航专业特征的行业紧缺人才；加强建设实验课程，有效提高学生的工程实践能力。为此，提出如下课程体系建设的具体规划方案。

（一）建立航空发动机适航课程体系的教学框架

结合航空发动机适航性设计与审定全周期的技术与验证需求，建立飞行器动力适航方向的课程体系模块，按照本科—研究生一体化布局的模式建设教学课程，打造涵盖材料、结构、性能、热、控制、故障诊断、安全性等多学科的、完整的航空发动机适航教学体系，在教学中贯穿适航性设计、符合性验证、故障分析、系统安全等核心思想，突出适航特色，整体规划思路如图1所示。

图1 航空发动机适航课程体系建设框架

受限于教学学时，现阶段动力适航教学板块主要涵盖了结构、控制、流动、适航性等内容，这些也是飞行器动力适航的核心技术。其中，“理论力学”“材料力学”“弹性力学”是固体力学方向的必修课程，为学生提供航空发动机结构适航设计的力学理论支撑；“自控原理”和“现代控制理论”是控制方向的基础课程，为学生奠定发动机控制方向的基础；“流体力学”“空气动力学”“工程热力学”“传热学”等课程主要介绍航空发动机流动机理与热力学特性等内容，帮助学生深刻理解航空发动机内流、外流、燃烧、传热方面的基础知识与原理；“适航概论”“适航管理”“大飞机适航”等课程则从技术、管理、应用等多角度贯穿适航的基本理念与适航性设计的概念。在上述课程体系建设的基础上，结合适航专业技术，打造航空发动机适航的核心课程，包括“航空发动机结构适航”“航空发动机控制与安全性”“航空发动机原理与适航”等，帮助学生掌握航空发动机安全性设计的核心知识；通过航空发动机专业实践实验课程的学习，如“航空发动机故障诊断与适航”“飞行器适航综合实验”等，使学生初步具备航空发动机适航性设计与审定的能力；航空发动机是非常典型的系统性设计结晶而成的工业产品，在本科教学的最后阶段，希望通过“系统安全性分析”的教学，帮助学生建立航空发动机适航专业方向的系统性思维。

（二）建设与完善具有鲜明适航特色的核心专业课程

“航空发动机结构”“航空发动机控制”“航空发动机原理”等课程是航空发动机专业的核心课程，在诸多航空院校的发动机专业均建有相关课程。而针对飞行器适航专业的学生培养，要以航空航天运输系统安全保障需求为引领，培养飞行器适航技术方向的专业人才。具体到动力适航方向，即培养掌握航空发动机专业知识，具备安全性设计思维的专业人才。因此，教学内容要与航空发动机专业有所区别，要在教学中贯彻航空发动机的安全性、系统性设计的理念。为此，需要在原来的专业课程基础上，增加适航安全性设计内容，突出适航的专业特色，实现既定的办学宗旨。

拟在航空发动机专业课的基础上，建立“航空发动机结构适航”“航空发动机控制与安全性”“航空发动机原理与适航”等飞行器动力适航方向的专业核心课程，在原有教学内容的基础上增加适航性设计和验证基础概念和方法，突出适航专业的教学特色；并建设新增课程“航空发动机故障诊断与适航”，完善研究生课程“航空发动机适航技术原理”。通过上述课程的建设与完善，打通本研一体化的教学工作，实现发动机适航专业知识传授的连续性和深入性。

（三）围绕课堂理论内容建设实践与实验课程

适航是一门工程应用性特征明显的学科，实践与实验是培养一名合格的适航专业人才必备的教学环节。在常规的工科实践活动基础上，合理设计适航专业的实践与实验教学内容，是提高适航专业学生综合素质的有效手段。

在专业实践培养环节中，通过在适航审定中心、发动机制造公司、设计所等单位的专业实习，帮助学生培养正确的社会认知观和团结协作能力，树立正确的职业观，锻炼学生学以致用的能力，具备初步的适航性设计、审定和验证能力［12］。在过去10余年中，在中国民用航空发动机适航审定中心、沈阳航空器适航审定中心、中国民航科学技术研究院、北京飞机维修工程有限公司、中国航空发动机研究院等多家单位的鼎力支持下，适航专业的实习活动取得了长足的发展，学生在专业认知和工程实践中收获颇丰。

在动力适航的实验教学过程中，经过10余年实验教学条件的建设与改善，目前在动力适航方向已建立了航空发动机转子实验台、声发射监测系统、半物理仿真实验台等硬件设施，并在适航专业课程“飞行器适航综合实验”中增加了转子不平衡适航符合性验证、动力系统结构符合性验证、噪声合格审定方法、控制系统适航性设计等实验教学内容，逐步摸索与实践具有适航专业特色的实验教学课程建设。

结语

完善的飞行器动力适航专业教学体系建设是培养优秀的航空发动机适航专业人才的关键途径，作为一个新兴教学专业，承担着国家重大战略需求人才培养的责任，动力适航的教学体系建设任重道远。本文结合北京航空航天大学适航专业在10余年办学中的心得体会，探讨了高校飞行器动力适航专业方向的经验与不足，提出了改进的方案和措施，希望能促进国内高校飞行器动力适航专业教学体系建设。