航空航天概論論文范文第1篇

Abstract： This paper uses the random network theory to analysis on invalid parts repair process of aviation products. With understanding of invalid parts repair process of aviation products, we point various of uncertain factors in the repair process. By using the random network theory, we construct a GERT network model to describe invalid parts repair process of aviation products and offer a way to solve the model. Based on a case of aviation products repair process, we get the probability, cycle time and variance of successful product repairing, these could be the useful results for leaders’ decision. Based on above studies, we finally make some further analysis on invalid parts repair process of aviation products and provide some effective ways to optimize the repair process.

關(guān)鍵詞： 航空產(chǎn)品返修；流程；GERT網(wǎng)絡(luò)

Key words： repair of aviation products；process；GERT network

中圖分類號：TH17 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2023）32-0171-02

0引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在航空產(chǎn)品中的廣泛運用，航空產(chǎn)品的性能要求與結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷提高，這一新的發(fā)展對航空產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用、維護等各個方面提出了更高的要求。其中，航空產(chǎn)品故障件返修作為保障航空產(chǎn)品使用可靠性、重復(fù)性、經(jīng)濟性的重要環(huán)節(jié)，在整個航空產(chǎn)品生命周期中占有十分顯著的地位。然而，航空產(chǎn)品故障件的返修流程中存在著大量的不確定因素，如航空產(chǎn)品故障產(chǎn)生原因的不確定，航空產(chǎn)品返修工藝的不確定以及航空產(chǎn)品返修成功概率的不確定性等等。在面臨各種不確定因素的情況下，如何定量預(yù)測和估算航空產(chǎn)品故障件返修流程的概率和時間周期成為急需解決的重要問題。

本文利用隨機網(wǎng)絡(luò)理論，對航空產(chǎn)品故障件返修流程進行深入分析，確定返修流程的各個環(huán)節(jié)和活動，構(gòu)建了航空產(chǎn)品故障件返修流程的GERT（Graphical Evaluation and Review Technique，即圖示評審技術(shù)）模型，并舉例求出了返修成功概率和流程平均時間周期的解析解，從而為航空產(chǎn)品故障件的返修流程提供了實際的數(shù)據(jù)支撐，對企業(yè)決策者制定返修計劃和實施返修決策都具有一定的實用價值。

1航空產(chǎn)品故障件返修流程GERT模型構(gòu)建及求解

1.1 航空產(chǎn)品故障件返修流程分析航空產(chǎn)品故障件返修主要分為五個階段，包括：故障分析階段、原因分析階段、維修分析階段、維修實施階段和信息反饋階段。如圖1所示。具體來說航空產(chǎn)品故障件返廠后，由質(zhì)量管理部門通知用戶代表，并召集設(shè)計師、工藝師等相關(guān)技術(shù)人員共同確認(rèn)故障現(xiàn)象、分析故障原因，并通知責(zé)任部門對故障原因確認(rèn)。故障原因明確后，由有關(guān)產(chǎn)品工藝員編制返修工藝，按返修工藝組織返修。在返修過程中如有報廢，則由檢驗開具報廢單，責(zé)任部門簽字。產(chǎn)品返修完成后，提交廠檢，檢驗人員按返修工藝要求進行檢驗驗收，合格后作好返修記錄。廠檢合格后，通知用戶代表對返修產(chǎn)品驗收，驗收合格后在由操作工、檢驗員、用戶代表簽字認(rèn)可，辦理發(fā)貨手續(xù)。同時責(zé)任部門需填寫糾正/預(yù)防措施單等信息反饋表。

1.2 故障件返修流程GERT模型構(gòu)建GERT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)理論、概率論、模擬技術(shù)和信號流圖的結(jié)合，是一種新型的廣義隨機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又被稱為決策網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它使用帶概率的有向網(wǎng)絡(luò)圖進行分析，可以用來分析研制性和情況復(fù)雜多變的項目計劃與控制問題。

依據(jù)航空產(chǎn)品故障件返修流程的分析結(jié)合GERT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于航空產(chǎn)品故障件返修流程而言，它的每一步都可以視為整個故障件返修系統(tǒng)狀態(tài)之間的概率轉(zhuǎn)移過程。我們用節(jié)點表示系統(tǒng)狀態(tài)，用連接各節(jié)點之間的箭線表示各狀態(tài)之間的概率轉(zhuǎn)移關(guān)系。該“返修流程”的GERT網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示，圖2中各流程活動的含義如表1所示。

1.3 故障件返修流程GERT模型求解根據(jù)梅森公式：W（s）=W（s）•H，式中H為GERT網(wǎng)絡(luò)的特征式。在此網(wǎng)絡(luò)中，共有一階環(huán)三個，二階環(huán)兩個。

由梅森公式可得，返修合格時：

W（s）=（1）

其中：

H=1-（W•W+W•W+W•W•W）+（W•W•W•W+W•W•W•W•W）（2）

由式1、2可得：

返修合格概率：p=W（0）（3）

返修不合格概率：p=1-W（0）（4）

返修流程時間周期：E[t]==（5）

返修流程時間周期方差：V[t]=E[t]-（E[t]）=-（6）

2案例研究

本文以某航空產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)接收外場航空產(chǎn)品故障件返修為例，依據(jù)航空產(chǎn)品故障件返修流程GERT模型，對模型中的各節(jié)點和活動進行分析，最終求解該航空產(chǎn)品故障件返修的合格概率和相關(guān)時間周期。其中活動分布類型、相關(guān)參數(shù)及實現(xiàn)的概率, 有歷史資料的由資料進行統(tǒng)計和分析后獲得，屬開創(chuàng)性作業(yè)而無歷史資料的由相關(guān)專業(yè)的專家進行主觀估計后加權(quán)獲得。模型中各活動參數(shù)如表2所示。

將各參數(shù)代入求解模型中，經(jīng)過計算可得：

返修合格概率：p=W（0）=0.7910；

返修不合格概率：p=1-W（0）=0.2090；

返修流程時間周期：E[t]==11.76（天）；

返修流程時間周期方差：V[t]=E[t]-（E[t]）=1.40（天2）；

返修流程時間周期標(biāo)準(zhǔn)差：σ==1.18（天）。

3航空產(chǎn)品故障件返修流程分析

3.1 由返修流程GERT模型及案例分析可知，航空產(chǎn)品故障件返修流程各個階段的關(guān)系可以進一步總結(jié)為一個概率轉(zhuǎn)移模型。從案例結(jié)果而言，該流程的返修合格概率僅為0.7910，即從概率上來說將有21.9%的故障件將由于返修不合格報廢，這一報廢概率相對較大。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因主要是在返修流程GERT網(wǎng)絡(luò)中有可能產(chǎn)生報廢結(jié)果的活動較多，包括活動5-12、8-12、9-12。其中活動5-12是由于故障件返修前自身性質(zhì)決定的，其發(fā)生的概率p512可稱為固有報廢概率；活動8-12、9-12是由于返修過程中由于返修能力等決定的，其發(fā)生的概率p812、p912可稱為能力報廢概率。

返修流程中系統(tǒng)最終產(chǎn)品報廢的概率是由本系統(tǒng)固有報廢概率和能力報廢概率這兩個方面因素共同決定的，因此應(yīng)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低系統(tǒng)固有報廢概率以及提升返修能力、降低能力報廢概率這兩個方面入手，最終提高航空產(chǎn)品故障件返修的合格概率。

3.2 該返修流程GERT模型中，造成項目完成平均時間周期較長的主要原因在于很多活動需要多部門、多人員確認(rèn)，最為明顯的是活動2-3和3-4，其中活動2-3為產(chǎn)品故障分析，需要主管分析師和主管設(shè)計師共同分析故障件的故障原因，活動3-4為產(chǎn)品故障確認(rèn)，需要用戶、質(zhì)量技術(shù)員和產(chǎn)品責(zé)任部門最終共同確認(rèn)故障件的故障原因。多部門多人員的分析確認(rèn)形式大大增加了產(chǎn)品返修平均周期，因此，應(yīng)從提高部門人員工作效率及建立健全故障分析確認(rèn)機制入手，建立統(tǒng)一的交叉職能小組，明確人員及分工，以此優(yōu)化返修流程的平均周期。

3.3 在案例中該項目完成的平均時間周期為11.76天，標(biāo)準(zhǔn)差為1.18天，該項目完成的時間最大值與最小值之間相差為2.36天，相對于復(fù)雜的返修流程及大量的不確定條件來說時間周期相差的幅度不大，這說明該航空產(chǎn)品故障件返修流程受各種隨機因素的影響較小，流程穩(wěn)定性較高。實際中的項目管理者通常更關(guān)心新產(chǎn)品研發(fā)項目能否按期完成，就案例本身而言，將故障件返修計劃完成時間定為13天，那么該返修流程延期的可能性幾乎不存在。

4結(jié)論

本文運用隨機網(wǎng)絡(luò)理論對航空產(chǎn)品故障件返修流程進行研究。首先明確了航空產(chǎn)品故障件返修流程，指出返修流程中多種不確定因素。其次運用隨機網(wǎng)絡(luò)理論，構(gòu)建了航空產(chǎn)品故障件返修流程GERT網(wǎng)絡(luò)模型，給出模型求解方法。然后結(jié)合某航空產(chǎn)品返修流程，得到產(chǎn)品返修合格概率，產(chǎn)品返修周期及方差，為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供了科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，進一步對航空產(chǎn)品故障件返修流程進行了剖析，明確了產(chǎn)品返修流程合格率較低、平均周期較長的原因，相應(yīng)提出了解決和鞏固的措施；同時指出該航空產(chǎn)品故障件返修流程較為穩(wěn)定的特點，為流程優(yōu)化提供了明確的方向和有效的方法。

參考文獻：

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航空航天概論論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：民航產(chǎn)業(yè)航空管制認(rèn)識思考

中圖分類號：F562文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2023)02(c)-0000-00

航空管制是世界上各個國家對自有領(lǐng)空進行管理的一種手段，一般都有明確的立法和規(guī)定。我國民用航空對領(lǐng)空的使用范圍有明確規(guī)定，超過民用航空范圍的空域由我國國防部隊――中國人民空軍單位進行管理。

1我國民航業(yè)發(fā)展

我國民航業(yè)發(fā)端于中國人民空軍，1980年以前實行完全軍事化管理。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，逐步開始了民航業(yè)的改革，大致可分4個階段。1949年-1978年，實行軍事化管理，民用航空運輸發(fā)展受政治、經(jīng)濟影響較大；1978年-1987年，逐步放松市場進入時期，進入企業(yè)化管理時期，拉開了地方航空企業(yè)的序幕；1987年-2002年，民航業(yè)開始實行市場化經(jīng)營機制時期；2002年以來，我國民航業(yè)體制改革取得重大突破。按照《民航體制改革方案》，民航總局作為國務(wù)院主管全國民航事務(wù)的直屬機構(gòu)，主要承擔(dān)民用航空的安全管理，市場管理、空中交通管理、宏觀調(diào)控及對外關(guān)系等方面的職能。

2航空管制的概念

有關(guān)航空管制的的概念，由于各國在發(fā)展過程的習(xí)慣和軍民航的飛行特點各不相同，存在以下幾個不同的名稱:航空管制、飛行管制、空中交通管理、空中交通管制等。

航空管制(AirContrl)亦稱飛行管制。有關(guān)部門根據(jù)國家頒布的飛行規(guī)則，對空中飛行的航空器實施的監(jiān)督控制和強制性管理的統(tǒng)稱。主要目的是維持飛行秩序，防止航空器互撞和航空器與地面障礙物相撞。

空中交通管理(airtrafficmanagement；ATM)是指為行使國家領(lǐng)空、保障管制空域的飛行安全和提高飛行效率而建立起來的業(yè)務(wù)。包括有效地維護和促進空中交通安全，維護空中交通秩序，保障空中交通暢通等。

中國的航空管制工作開始于國民政府時期。航空管制概念是我國軍航的一個相對專用的概念，空中交通管理是我國民航及世界范圍內(nèi)的一個通用概念。

一般理解的航空管制是上面說的狹義航空管制，實際上，一切的航空行為、包括航空附屬的地面設(shè)施、資源的管理、使用調(diào)度都是在依照航空管制的內(nèi)容進行，航空管制可以說是所有民航行為的基本原則，是個廣義的規(guī)則。

在今天，航空器的發(fā)展已經(jīng)超越了大氣層到達了外層空間，航空管制的概念比空中交通管理更為全面。不僅如此，就對空中交通實施強制性的監(jiān)督、管理和控制而言，航空管制的內(nèi)涵及實質(zhì)與空中交通管理的內(nèi)涵及實質(zhì)并沒有本質(zhì)上的不同。同時，在我國，無論是軍航實施航空管制，還是民航進行空中交通管理，均必須在國務(wù)院、中央軍事委員會空中交通管制委員會的領(lǐng)導(dǎo)下，由中國人民空軍統(tǒng)一組織實施。因此，本文所涉及到的航空管制(飛行管制)概念，就中國民航而言，即空中交通管理。

3我國民航放松管制政策

以20世紀(jì)70年代末美國對民航業(yè)的放松管制改革為標(biāo)志，至今世界各國對航空管制總體出現(xiàn)了政策放松的趨勢。借鑒國際經(jīng)驗與發(fā)展趨勢，改革開放以來，我國也逐步放松了對民航業(yè)的管制。但是從當(dāng)前大部分國家航空管制情況來看，放松后再度出現(xiàn)的高集中等反復(fù)情況的不確定性來講，民航業(yè)的管制最終是否會被競爭替代還不得而知。所以，全球各國對民航業(yè)的管制政策，還需要總結(jié)和確定，并在理論和實踐層面加以不斷改進。

4全球化背景下未來中國航空管制政策的發(fā)展方向

在全球化的發(fā)展己經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流的今天，我們必須清醒地認(rèn)識到全球化的正負(fù)兩面性特征。中國建國以來幾十來的歷史已經(jīng)證明，閉關(guān)自守是行不通的，只有堅持改革開放，將自身的建設(shè)融入到全球化發(fā)展的進程，結(jié)合本國國情，走中國特色發(fā)展道路。

民用航空管制工作亦是如此。一是要從政策層面進行確定和謀劃，在全球化發(fā)展的背景下制定中國航空管制戰(zhàn)略的出發(fā)點和著落點；二是要建立平戰(zhàn)結(jié)合，軍民聯(lián)合的統(tǒng)一體制，堅持做到統(tǒng)一的航空管制法規(guī)建設(shè)、統(tǒng)一的管制工作程序和標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的航空管制信息交換和統(tǒng)一的人員培訓(xùn)體制，充分考慮了民航和國防的需要，相互促進，整體提高；三是堅持“空天一體”的中國航空發(fā)展戰(zhàn)略，把基于陸、海、空、天基系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)的信息柵格處理和加工，對航空航天器飛行活動實施一體化控制與管理；四是著眼優(yōu)化空域資源配置，逐步開放低空領(lǐng)域，促進民航業(yè)的深入發(fā)展。

5結(jié)語

全球化浪潮已深入人心。我國作為發(fā)展中國家，面對全球化既是機遇，也是挑戰(zhàn)。在航空管制方面，一是要積極參與全球規(guī)則的制定，實施積極、務(wù)實與靈活航空管制戰(zhàn)略和策略；二是要從戰(zhàn)略高度上，不斷完善航空管制政策，促進民用航空業(yè)的快速穩(wěn)健發(fā)展和國土防空的絕對安全。

參考文獻

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[2] 孟平.中國通用航空50年M.北京:中國民航出版社2004:16.

[3] 傅有云.新

航空航天概論論文范文第3篇

關(guān)鍵詞 課程教學(xué)改革；航空航天類專業(yè)；自動控制原理

中圖分類號 G642.0

文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 1005-4634（2023）05-0048-05

0 引言

《自動控制原理》是航空航天類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。以筆者所在的北京理工大學(xué)為例，航空宇航科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科下屬的飛行器設(shè)計與工程、航天運輸與控制、飛行器動力工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、探測制導(dǎo)與控制技術(shù)等專業(yè)的本科生，均在大三第一學(xué)期必修《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分，包括54個理論課時和10個實驗課時，其任務(wù)是通過對自動控制理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。同時，《自動控制原理》還是學(xué)習(xí)測試技術(shù)、飛行器制導(dǎo)與控制技術(shù)、飛行器總體設(shè)計、航天器測控原理等諸多專業(yè)課程的先修課，在航空航天類專業(yè)的本科生培養(yǎng)計劃中占據(jù)著非常重要的地位。

《自動控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經(jīng)典控制理論部分和現(xiàn)代控制理論部分分開講述，先講授經(jīng)典控制后講授現(xiàn)代控制，目前國內(nèi)大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制融合講授，這種授課模式有助于培養(yǎng)學(xué)生從系統(tǒng)角度、全局高度來思考問題的能力，更利于掌握控制理論的實質(zhì)。由于授課模式的沿襲性及單學(xué)期課時數(shù)的限制，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)的《自動控制原理》采用了前一種授課模式。授課教師采用A、B角的方式，教師隊伍中有授課近20年的教師，還有剛剛博士畢業(yè)踏上工作崗位的年輕教師，更難能可貴的是，所有授課教師均有出國留學(xué)或訪問的經(jīng)歷，兼通中西教學(xué)模式之長，融蓬勃朝氣與豐富經(jīng)驗于一體。

本文主要是以《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2023]4號）中“堅持內(nèi)涵式發(fā)展”、“促進高校辦出特色”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”、“提升國際交流與合作水平”等內(nèi)容為指導(dǎo)，結(jié)合北京理工大學(xué)的學(xué)校定位和辦學(xué)特色，以筆者在《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分本科教學(xué)過程中的思考和認(rèn)識為基礎(chǔ)，對北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)在《自動控制原理》本科教學(xué)改革中的若干有效措施進行總結(jié)和探討。

1 授課內(nèi)容及學(xué)習(xí)過程中存在的問題

1.1《自動控制原理》的授課內(nèi)容

筆者主要講授《自動控制原理》中的經(jīng)典控制理論部分，授課內(nèi)容分為八章，分別是：自動控制系統(tǒng)導(dǎo)論、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、自動控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)和線性離散系統(tǒng)。其中，前六章和第八章是重點講授內(nèi)容，第七章是一般講授內(nèi)容。就總的講授內(nèi)容來說，有理論性強、新概念多、系統(tǒng)性強、與工程尤其是航空航天工程聯(lián)系緊密的特點，如已列裝或在研的大部分導(dǎo)彈飛行器，其自動駕駛儀的設(shè)計仍主要是在經(jīng)典控制理論的框架下完成的。學(xué)習(xí)過程是先了解控制系統(tǒng)的組成尤其是強調(diào)“反饋”的概念，再根據(jù)實際的控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，然后通過時域法、根軌跡法、頻率法等分析系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對比，最后對系統(tǒng)整體性能進行校正和設(shè)計，可以說，整個過程是一個完整的體系，更是一個循序漸進的過程。

1.2《自動控制原理》學(xué)習(xí)過程中的幾點問題

無論哪門課程，講授目的均是希望學(xué)習(xí)者能夠掌握相關(guān)知識的基本原理、分析方法并最終做到靈活運用�？荚嚦煽兪窃u價學(xué)習(xí)者是否達到上述標(biāo)準(zhǔn)的一個參考，但考試成績并不能表明一個學(xué)生是否真正達到了上述標(biāo)準(zhǔn)。為了準(zhǔn)確評估《自動控制原理》的講授效果，真正了解該門課程學(xué)習(xí)中可能存在的問題，不但要時刻注意本專業(yè)學(xué)生在修習(xí)過程中的反饋意見，而且要廣泛調(diào)研和閱讀其它學(xué)校和專業(yè)的教師在該門課程上的經(jīng)驗總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者的親身體驗和思考，認(rèn)為航空航天類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《自動控制原理》過程中可能面對的主要問題包括：（1）部分學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實，對課程中涉及到的數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生畏難情緒，進而無法很好地掌握控制系統(tǒng)的分析方法；（2）不能將所學(xué)的控制理論知識與自己專業(yè)的實際案例充分地聯(lián)系起來，這主要是在學(xué)習(xí)過程中接觸專業(yè)案例少造成的；（3）閱讀英文文獻的能力不足，而且這種不足突出表現(xiàn)在缺乏對專業(yè)詞匯的正確理解上，這說明《自動控制原理》需要適度地推進雙語教學(xué)改革；（4）無法將基本理論和計算機輔助設(shè)計軟件MATLAB結(jié)合起來進行更有效地控制系統(tǒng)設(shè)計，即割裂了基本理論和計算機輔助軟件相輔相成、互相印證、互相促進的關(guān)系；（5）從系統(tǒng)角度理解控制系統(tǒng)核心思想的能力不足，即無法做到融會貫通，更談不上靈活運用，這需要授課過程中注意前后串聯(lián)，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)概念。針對上述問題，結(jié)合北京理工大學(xué)辦學(xué)定位和航空航天類專業(yè)《自動控制原理》的授課特色，授課教師均提出了有針對性的改革措施。多年來的教學(xué)實踐證明，這些措施很好地解決了北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生在《自動控制原理》課程中的學(xué)習(xí)問題，增強了學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣和“自主學(xué)習(xí)”能力。

2 教學(xué)改革的若干舉措

2.1從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)抓起

“工欲善其事，必先利其器�！薄蹲詣涌刂圃�理》課程涉及大量的數(shù)學(xué)知識，如拉氏變換及其逆變換、微分方程、差分方程、復(fù)變函數(shù)理論、Z變換等。毫不夸張地說，扎實的數(shù)學(xué)功底是學(xué)好該課程的基礎(chǔ)。如果學(xué)生缺乏必要的數(shù)學(xué)知識，教師又不能適時補上這個不足的話，很容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒，不可避免地會影響教學(xué)效果。

北京理工大學(xué)授課教師的做法是在《自動控制原理》開課伊始，就給學(xué)生列出所有需要用到的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識。一方面引導(dǎo)學(xué)生重新復(fù)習(xí)這些已經(jīng)學(xué)過的數(shù)學(xué)知識；另一方面，授課教師還會抽出專門的課時來對這些數(shù)學(xué)知識進行復(fù)習(xí)和重點講授。為了不斷加深學(xué)生對這些數(shù)學(xué)知識的理解，在用到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具時，授課教師都會結(jié)合具體的實例進行更詳細(xì)地講述。為了盡可能減少學(xué)生在學(xué)習(xí)中的畏難情緒，北京理工大學(xué)授課教師在考試中堅持“注重概念，弱化計算”的理念，只要學(xué)生思路正確，僅僅是計算錯誤的情況下，盡量少扣或不扣分。

2.2雙語教學(xué)，與國際接軌

開展雙語教學(xué)有助于我國高等教育與國際接軌，是當(dāng)前教育改革的熱點和重點，同時也得到了教育部等相關(guān)部門的大力支持。在雙語教學(xué)的改革中，有一點需要明確的是，專業(yè)課雙語教學(xué)的目的并不是為了增加學(xué)生的詞匯量，也不是為了提高學(xué)生外語的寫作水平，更不是為了教學(xué)生外語語法，而是為了增強學(xué)生閱讀專業(yè)外文文獻的能力和對專業(yè)知識的理解能力。近年來，英語已經(jīng)逐漸發(fā)展成為全世界通用的語言，最新的科研成果更主要是以英文形式發(fā)表。所以，我國高等教育中大部分的雙語教學(xué)均是采用中文和英文的雙語授課模式。

由于《自動控制原理》涉及到的諸多基本理論和分析方法大都是從國外引進和翻譯過來的，加上國外學(xué)術(shù)界習(xí)慣用人名來命名定理的做法，給國內(nèi)學(xué)生記憶和理解這些理論和方法增加了額外的困難。如用于判定線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否的勞斯判據(jù)就是以英國數(shù)學(xué)家Edward John Routh的名字命名的，類似這樣的例子還有很多，這對于習(xí)慣望文生義的國內(nèi)學(xué)生來說，想僅僅從字面意思來理解勞斯判據(jù)本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)改革的目的主要是為了增加學(xué)生對專業(yè)詞匯認(rèn)知這一基本的出發(fā)點，決定了航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)的授課方針應(yīng)以中文為主、英語為輔。具體做法是，每當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)新的名詞、原理和方法時，授課教師先用中文進行詳細(xì)講解，然后告訴大家這些名詞、原理和方法在英文中的表示方法和來源，并在以后遇到這些名詞、原理和方法時，更多地采用英文表述。如傳遞函數(shù)（Transfer Function）、勞斯判據(jù)（Routh Criterion）、階躍響應(yīng)（Step Response）、脈沖響應(yīng)（Impulse Response）、根軌跡（RootLocus）等，都可以采用這種處理方式。此外，還需要注意引導(dǎo)學(xué)生適量閱讀英文參考書和專業(yè)文獻，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內(nèi)的廣泛被接受性，北京理工大學(xué)同樣推薦學(xué)生將這本書作為英文參考書。

2.3融科研于教學(xué)

隨著我國高等教育改革的不斷實施和深入，昔日的“填鴨式”教學(xué)已逐步被更能激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力的“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)所取代。在《自動控制原理》的教學(xué)中，如果只是講授一般的數(shù)學(xué)公式和物理定理，而與實際工程割裂開來的話，很可能出現(xiàn)的后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情況是學(xué)生在考試后就把所學(xué)的東西全忘掉了。為了避免這一狀況的發(fā)生，有必要將專業(yè)案例、授課教師的科研項目融入日常的教學(xué)工作中去，讓科研帶動教學(xué)、教學(xué)促進科研。

如在第一章講授自動控制系統(tǒng)定義和基本組成的時候，通用的教材是舉一些工業(yè)上常見的例子，像室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來引入自動控制的專業(yè)術(shù)語和反饋的概念。這種講授方法是很好的，有利于學(xué)生建立對控制系統(tǒng)組成的直觀概念，并認(rèn)識到自動控制的核心思想所在。對于航空航天類專業(yè)的學(xué)生來說，在講述通用案例的同時，還可以結(jié)合航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如引入圖1所示的導(dǎo)彈攻擊飛機的案例。在這個案例中，導(dǎo)彈根據(jù)自己探測到的目標(biāo)機動特性，依據(jù)一定的制導(dǎo)律生成最佳攻擊曲線，當(dāng)彈上的測試設(shè)備探測到實際飛行路線和預(yù)定飛行路線出現(xiàn)偏差的時候，彈載計算機會依據(jù)一定的法則生成控制指令，氣動舵機來執(zhí)行這一控制指令，從而達到控制導(dǎo)彈回到預(yù)定飛行路線的目的。按照這一描述可以畫出它的系統(tǒng)方塊圖，如圖2所示，和基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖3所示）對應(yīng)起來，預(yù)定飛行路線對應(yīng)給定輸入、彈載計算機對應(yīng)控制器、氣動舵機對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)、導(dǎo)彈就是被控對象、實際飛行路線即是實際輸出、彈載測試設(shè)備即對應(yīng)測量輸出的傳感器。這樣講授下來，由于比較貼近專業(yè)方向，同學(xué)們就很容易理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對輸入、輸出、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認(rèn)識。

在講述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的時候，大量引入航空航天的專業(yè)案例，尤其是一些因為控制系統(tǒng)設(shè)計失誤或控制系統(tǒng)未能正常工作產(chǎn)生重大損失的失敗案例，對引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣頗有幫助。從教學(xué)的效果看，這些案例的引入，不僅加深了學(xué)生對《自動控制原理》重要性的認(rèn)識，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的熱情，同時，還培養(yǎng)了他們對所學(xué)專業(yè)的興趣。在此基礎(chǔ)上，可以注意吸收一些對自動控制理論或應(yīng)用感興趣的學(xué)生提前進入實驗室，并挑選與任課教師負(fù)責(zé)項目相關(guān)或者處于航空航天控制前沿的研究方向，如臨近空間飛行器的制導(dǎo)與控制技術(shù)，讓他們自由發(fā)揮，思考和創(chuàng)新，切實培養(yǎng)他們的動手能力。

此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農(nóng)（Shannon）采樣定理認(rèn)為：對于一個連續(xù)信號來說，當(dāng)采樣角頻率是該連續(xù)信號所含最高次諧波頻率兩倍以上的話，即能做到一個周期內(nèi)采樣兩次以上的話，那么經(jīng)采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續(xù)信號的全部信息，可通過理想濾波器把原信號毫無失真地恢復(fù)出來。這一表述在數(shù)學(xué)理論上是沒有任何問題的，但在實際工程項目中往往是行不通的，比如一個正弦曲線的測試，一個周期里只采樣兩三個點的情況下，幾乎沒有可能復(fù)現(xiàn)原信號。類似于這樣的問題，授課教師需要在授課過程中向?qū)W生特別強調(diào)。

2.4計算機輔助教學(xué)

由于《自動控制原理》在授課過程中涉及到的數(shù)學(xué)公式、圖形（結(jié)構(gòu)圖、框圖、根軌跡圖、伯德圖等）比較多，非常不方便在課堂上進行直接板書，一旦板書不清楚會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而這些公式和圖形是非常適合以幻燈片（PPT）的形式來進行表述的，學(xué)生也更樂意看到這種方式。北京理工大學(xué)授課教師同樣采用了以PPT為主的授課模式，配以適當(dāng)?shù)膭赢�，給學(xué)生一個更為直觀的展示。如在講授動態(tài)性能指標(biāo)的時候，延遲時間、上升時間、峰值時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等名詞的定義并不是那么容易理解，但通過動畫的形式就可以很清楚、明了地向同學(xué)們展示這些概念的不同，學(xué)生反映良好。再比如在講授不同阻尼比情況下二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)特性的時候，只靠文字表述“隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)越快，但超調(diào)量越大”的話，大部分學(xué)生是比較茫然的。如果換成通過PPT展示給同學(xué)們?nèi)鐖D4所示的響應(yīng)曲線時，就會一目了然，同時，還有助于同學(xué)們掌握零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等情況下單位階躍響應(yīng)特性的不同。

MATLAB是學(xué)習(xí)《自動控制原理》的學(xué)生必須掌握的一個計算機輔助分析工具。實際上，一個令人引以為傲的事實是，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生的MATLAB基礎(chǔ)知識都是在《自動控制原理》的課堂上學(xué)到的。由于年輕學(xué)生對新鮮事物天生的好奇感，當(dāng)他們看到教材上一幅幅精美的圖片是通過MATLAB展示在自己面前的時候，不但會加深他們對所學(xué)知識的理解，更會激發(fā)他們學(xué)習(xí)這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時候，可以首先引導(dǎo)學(xué)生思考一個問題：“既然阻尼比越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量越大，那怎么來選擇合適的阻尼比呢？”然后再用教學(xué)計算機上裝載的MATLAB畫出圖5，這是阻尼比位于[0.10.9]之間，以上升時間為橫坐標(biāo)、超調(diào)量為縱坐標(biāo)的Pareto圖，同時在圖中標(biāo)示阻尼比分別為0.4、0.707和0.8所對應(yīng)的點。以這個直觀的示意圖做基礎(chǔ)，同學(xué)們就很容易理解為什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范圍內(nèi)了，再告訴同學(xué)們阻尼比為0.707時控制系統(tǒng)效果最佳，他們也就明白了因果來源。如果更進一步畫出阻尼比分別為0.6、0.707和0.8時候的單位階躍響應(yīng)曲線來，如圖6所示，同學(xué)們就會有一個更加明確和直觀的印象。此外，授課教師還可以通過課下作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂所學(xué)知識編程實現(xiàn)更復(fù)雜的響應(yīng)曲線，使學(xué)生可以親身感受到響應(yīng)曲線隨不同參數(shù)變化的規(guī)律，不但可以加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，還有助于學(xué)生掌握輔助軟件的用法。

用MATLAB輔助教學(xué)可能會帶來的一個副作用就是，同學(xué)們可能覺得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自動控制本身的基本原理和定性的分析方法。這是授課教師在教學(xué)過程中需要重點留意并刻意避免的問題之一，北京理工大學(xué)授課教師在每次用MATLAB輔助教學(xué)時，都會強調(diào)基本原理的重要性，同時會刻意用所學(xué)的定性分析方法來評估MATLAB結(jié)果的正確與否，并一再強調(diào)，MATLAB只是一個輔助大家進行控制系統(tǒng)分析的工具，不能取代大家所學(xué)的基本原理和分析方法本身，考試中也不會考這方面的內(nèi)容。

2.5注重前后串聯(lián)，建立系統(tǒng)概念

《自動控制原理》本身的講授內(nèi)容多、跨度時間長，而且學(xué)生同時還在修習(xí)其它課程，所以用在《自動控制原理》這一門課上的時間是極其有限的。而且一般教材也更傾向于將每個章節(jié)的內(nèi)容獨立出來，如僅僅在第二章講述控制系統(tǒng)模型的建立方法，在以后的學(xué)習(xí)中就直接拿現(xiàn)成的傳遞函數(shù)來用；再如第三章講述時域分析法之后，在后續(xù)章節(jié)的講述中幾乎不會再涉及。很可能造成的一個后果就是學(xué)習(xí)過程中常常不清楚各個知識點之間的相互聯(lián)系，也無法真正的做到融會貫通，在遇到實際的工程問題時就會顯得束手無策、不知如何下手。這需要授課教師幫助同學(xué)們理清線索，弄清楚各個章節(jié)之間的因果關(guān)系。

北京理工大學(xué)授課教師在每個章節(jié)開始和結(jié)束的時候都會向?qū)W生展示圖7，告訴大家正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容在圖中什么位置，在整個自動控制原理的框架中起到什么作用，它以哪幾個章節(jié)為基礎(chǔ)、又可以為哪幾個章節(jié)提供幫助。在課程結(jié)束的時候，還會精心選取幾個航空航天專業(yè)的典型案例，讓同學(xué)們以小組為單位形成一個大作業(yè)，這個大作業(yè)涉及到《自動控制原理》所講授的全部核心內(nèi)容，從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)性能分析，并發(fā)揮他們自己的獨立思維進行系統(tǒng)的二次設(shè)計，從學(xué)生的反響及實際的教學(xué)效果看，這種做法十分可取。

航空航天概論論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：“工程材料學(xué)”；航空航天專業(yè)；教學(xué)改革

“工程材料學(xué)”是航空主機類專業(yè)（包括飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等專業(yè)）的學(xué)科基礎(chǔ)課程。該課程雖然僅有48學(xué)時，但承擔(dān)著為未來的航空工程師構(gòu)建材料知識體系的重任，對學(xué)生今后的發(fā)展起著重要作用。本文結(jié)合近年的工作實踐，對該課程在教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的改革進行研討。

一、高度重視航空和材料領(lǐng)域發(fā)展對“工程材料學(xué)”課程教學(xué)的影響

材料學(xué)既是基礎(chǔ)科學(xué)，也是應(yīng)用科學(xué)。材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，解決了很多工程領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，有力地推進了相關(guān)科學(xué)和技術(shù)的進步，使得材料科學(xué)成為最活躍的科學(xué)領(lǐng)域，材料產(chǎn)業(yè)也成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)�！肮こ滩牧蠈W(xué)”以物理學(xué)、化學(xué)等理論為知識基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論和實驗技能，著重培養(yǎng)學(xué)生把這些知識應(yīng)用于解決工程實際中提出的對材料結(jié)構(gòu)、性能等方面問題的能力。作為一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，“工程材料學(xué)”具有較長的開設(shè)歷史，在人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要的作用。航空航天領(lǐng)域的發(fā)展對工程技術(shù)人員的能力素質(zhì)提出了更高的要求，特別是“卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃的實施，對工程類課程建設(shè)的需求更加迫切，有必要以新的形勢為背景反思該課程的教學(xué)改革。航空以眾多學(xué)科知識、先進研究成果為基礎(chǔ)，已發(fā)展成為一個由多個分系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，需要工程技術(shù)人員采用系統(tǒng)工程的方法進行綜合設(shè)計�，F(xiàn)代航空技術(shù)一百多年的發(fā)展，使得人們可以在更大的范圍內(nèi)探索天空，也使得飛行器的工作條件更加惡劣，工作環(huán)境更加嚴(yán)苛�，F(xiàn)代飛行器不僅要具有速度快、航程大、載重多等特點，還要滿足節(jié)能低碳等要求。材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為解決航空航天領(lǐng)域的諸多難題提供了可能，“一代材料，一代飛機”已成為飛行器發(fā)展公認(rèn)的規(guī)律。這對航空航天工程技術(shù)人員的材料知識提出了更高的要求。在飛行器及其主要部件的設(shè)計、制造和維護工作中，要全面認(rèn)識材料的性質(zhì)和特點，才能挖掘材料的潛能，充分利用材料的特性，滿足工作需要。面對航空航天迅猛的發(fā)展形勢，僅了解和掌握已有材料的知識是不夠的。具有創(chuàng)新素質(zhì)的工程技術(shù)人員，要了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展方向和趨勢，分析材料領(lǐng)域的發(fā)展對航空航天領(lǐng)域的影響，同時要認(rèn)真研究具體工作對新材料、新工藝的要求，明確材料發(fā)展的需求。在新型飛行器的研發(fā)過程中，要綜合考慮用戶對飛行器總體性能的多種要求，對各項技術(shù)參數(shù)進行統(tǒng)一的優(yōu)化。在落實對飛行器性能的要求時可以發(fā)現(xiàn)，很多要求是相互矛盾的，比如飛機的航程和機動性就存在著較大的矛盾。為了獲得較好的綜合性能，需要對飛機進行一體化設(shè)計，要及時掌握各種設(shè)計方案對飛機主要材料和工藝的要求，對飛機整體結(jié)構(gòu)進行綜合優(yōu)化。在此過程中，各部門工程師都需要和材料系統(tǒng)密切配合，才能實現(xiàn)信息和資源共享，降低全系統(tǒng)的風(fēng)險，提高系統(tǒng)的可靠性和綜合性能。材料科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展也對課程教學(xué)提出了新的要求。材料科學(xué)與技術(shù)是研究材料成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用的學(xué)科。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，材料科學(xué)是發(fā)展最快速的學(xué)科之一，在金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等主要方向上的發(fā)展日新月異，促使“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容的不斷充實�！肮こ滩牧蠈W(xué)”課程要系統(tǒng)講授材料科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論和實驗技能，使得學(xué)生掌握工程材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面的知識。早期的航空工程結(jié)構(gòu)以自然材料為主，如在美國萊特兄弟制造出第一架飛機上，木材占47%，普通鋼占35%，布占18%。隨后，以德國科學(xué)家發(fā)明具有時效強化功能的硬鋁為代表，很多優(yōu)質(zhì)金屬材料被開發(fā)出來，使得大量采用金屬材料制造飛機結(jié)構(gòu)成為可能，也使得研究者們投入了更多的精力于金屬材料的探索。相應(yīng)地，這一時期“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容也以金屬材料為主。上世紀(jì)70年代以后，復(fù)合材料開始在航空領(lǐng)域應(yīng)用。復(fù)合材料具有較高比強度和比剛度的優(yōu)點使得工程技術(shù)人員對其抱有很大的希望。航空工程師首先采用復(fù)合材料制造艙門、整流罩、安定面等次承力結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于機翼、機身等部位，向主承力結(jié)構(gòu)過渡。復(fù)合材料因其良好的制造性能被大量應(yīng)用在復(fù)雜曲面構(gòu)件上。復(fù)合材料構(gòu)件共固化、整體成型工藝能夠成型大型整體部件，減少零件、緊固件和模具的數(shù)量，降低成本，減少裝配，減輕重量。復(fù)合材料的用量已成為先進飛行器的重要標(biāo)志。相應(yīng)地，復(fù)合材料必然要在“工程材料學(xué)”課程中占重要地位。鈦合金的開發(fā)和應(yīng)用使得飛行器具有更好的耐熱能力，提高了發(fā)動機、蒙皮等結(jié)構(gòu)的性能，有效解決了防熱問題�！肮こ滩牧蠈W(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該及時反映材料科學(xué)在提高飛行器性能方面的新應(yīng)用與新進展。與此同時，其他相關(guān)學(xué)科也取得了長足的發(fā)展，使得主機專業(yè)教學(xué)內(nèi)容大幅度增加，“工程材料學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時之間的矛盾愈加突出。

二、認(rèn)真分析專業(yè)教學(xué)對“工程材料學(xué)”課程的不同要求

“工程材料學(xué)”課程是一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，是基礎(chǔ)課與專業(yè)課間的橋梁和紐帶，在航空航天主機類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實踐動手和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)等方面具有重要作用。在多年的教學(xué)實踐中，該課程對主機類各專業(yè)采用同一標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)。雖然主機類各專業(yè)人才培養(yǎng)有其共性要求，但隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，專業(yè)分工越來越細(xì)，差異化特征也越來越明顯，因此“工程材料學(xué)”課程應(yīng)該充分考慮不同專業(yè)的具體需求，結(jié)合各專業(yè)的課程體系安排教學(xué)。飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等主機類專業(yè)根據(jù)航空領(lǐng)域中的分工培養(yǎng)學(xué)生，畢業(yè)學(xué)生的工作要求有所不同，對知識結(jié)構(gòu)的要求也不一樣。就材料方面知識而言，不同專業(yè)學(xué)生也會有所區(qū)別，應(yīng)按照專業(yè)特點縱向劃分對“工程材料學(xué)”課程的要求。不同專業(yè)主要服務(wù)對象的材料特點是確定課程要求的主要依據(jù)。飛行器設(shè)計與工程專業(yè)要全面統(tǒng)籌飛行器產(chǎn)品及各部件的設(shè)計和制造，主要從事飛行器總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、飛機外形設(shè)計、飛機性能計算與分析、結(jié)構(gòu)受力與分析、飛機故障診斷及維修等工作，要求了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展對現(xiàn)代飛行器設(shè)計技術(shù)的影響，因此要較全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知識，了解輕質(zhì)高強材料的發(fā)展動態(tài)和發(fā)展趨勢。飛行器動力工程專業(yè)要求學(xué)生學(xué)習(xí)飛行器動力裝置或飛行器動力裝置控制系統(tǒng)等方面的知識，主要培養(yǎng)能從事飛行器動力裝置及其他熱動力機械的設(shè)計、研究、生產(chǎn)、實驗、運行維護和技術(shù)管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。飛行器動力的重要部件對抗氧化性能和抗熱腐蝕性能要求較高，要求材料和結(jié)構(gòu)具有在高溫下長期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，材料在高溫下的行為、性能和分析、選擇方法應(yīng)該是該專業(yè)“工程材料學(xué)”課程的重點。飛行器制造工程和機械工程等專業(yè)要針對現(xiàn)代飛行器工作條件嚴(yán)酷、構(gòu)造復(fù)雜的特點，采用先進制造技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計要求，并為飛行器維護提供便利。該專業(yè)要求學(xué)生理解飛行器各部件的選材要求，掌握材料的制造工藝。飛行器零部件形狀復(fù)雜，所用材料品種繁多，加工方法多樣，工藝要求精細(xì)。很多新材料首先在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，其制造技術(shù)具有新穎性的特征，設(shè)計、材料與制造工藝互相融合、相互促進的特點非常明顯，這就要求學(xué)生在“工程材料學(xué)”課程中把材料基礎(chǔ)打好，適應(yīng)工藝和材料不斷發(fā)展的要求。雖然各專業(yè)對“工程材料學(xué)”課程的要求有所不同，但課程基礎(chǔ)一致。該課程名稱為“工程材料學(xué)”，即明確其重點在于將材料科學(xué)與技術(shù)的成果運用于航空航天工程，把材料基本知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力�！肮こ滩牧蠈W(xué)”是相關(guān)專業(yè)材料學(xué)科的基本課程，學(xué)生要通過該課程了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等微觀和宏觀基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)材料研究、分析的基本方法，掌握材料結(jié)構(gòu)與性能等基礎(chǔ)理論，研究主要材料的制備、加工成型等技術(shù)，為更好地學(xué)習(xí)專業(yè)課程創(chuàng)造條件，為將來從事技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計等打下基礎(chǔ)。由此可見，在明確了各專業(yè)對該課程的個性化要求的基礎(chǔ)上，更要明確共性要求�！肮こ滩牧蠈W(xué)”課程要培養(yǎng)學(xué)生材料方面的科學(xué)概念，提升材料方面的科學(xué)素質(zhì)，扎實的材料科學(xué)與技術(shù)知識基礎(chǔ)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程、提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必備條件，是進一步發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，“工程材料學(xué)”課程采用“公共知識+方向知識”的模式比較合適，即把教學(xué)內(nèi)容劃分為每個專業(yè)均要求了解的材料領(lǐng)域知識和根據(jù)各個專業(yè)特色需要重點介紹的知識兩部分，既滿足了寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)需要，又注重了后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的要求，促進了基礎(chǔ)理論和專業(yè)應(yīng)用的融合滲透，較好地滿足了材料、設(shè)計、制造、維護一體化發(fā)展的需要，增強了跨學(xué)科、跨專業(yè)認(rèn)識問題、思考問題和研討問題的能力。

三、多管齊下建設(shè)豐富的教學(xué)環(huán)境

作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，“工程材料學(xué)”課程要根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)創(chuàng)新目標(biāo)和相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、方案，結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)的要求，注重與專業(yè)課程體系的融合，注重與工程實踐教育的結(jié)合，注重對學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力及綜合運用知識能力的培養(yǎng)。在充分調(diào)研與分析專業(yè)人才培養(yǎng)對課程教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，要對課程的教學(xué)大綱和內(nèi)容進行修訂，與相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)有效整合，拓展教學(xué)活動的空間，營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，加強與后續(xù)課程及實踐活動的聯(lián)系，解決學(xué)科基礎(chǔ)課的教學(xué)與專業(yè)人才培養(yǎng)需求的脫節(jié)或不銜接等問題�！肮こ滩牧蠈W(xué)”在第四學(xué)期開設(shè)，是一門承前啟后的課程。在前期開設(shè)的課程中，“大學(xué)物理”和“航空航天概論”是兩門直接相關(guān)的課程�！按髮W(xué)物理”提供了學(xué)習(xí)“工程材料學(xué)”的科學(xué)基礎(chǔ)，認(rèn)真分析“大學(xué)物理”知識點在“工程材料學(xué)”中的應(yīng)用，有助于學(xué)生更好地理解相關(guān)概念�！昂娇蘸教旄耪摗币院娇蘸教祛I(lǐng)域的發(fā)展為主線，介紹飛行器的組成及工作原理。如果在“工程材料學(xué)”課程講授之初讓學(xué)生重新回到機庫，從材料發(fā)展的角度再次審視航空航天的進步，結(jié)合材料學(xué)的概念研究飛行器的組成及工作原理，會使得學(xué)生對該課程有比較全面的認(rèn)識。在相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程中，有好多課程與“工程材料學(xué)”密切相關(guān)，如“飛行器總體設(shè)計”、“發(fā)動機原理”、“先進制造技術(shù)”等，如果在“工程材料學(xué)”中對有關(guān)知識點作簡單介紹，可以使學(xué)生更好地綜合分析相關(guān)概念，加深理解。在主機類專業(yè)培養(yǎng)方案中，“工程訓(xùn)練”是集中式的工程能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，其教學(xué)內(nèi)容與“工程材料學(xué)”密切相關(guān)。“工程訓(xùn)練”教學(xué)內(nèi)容以機械制造工藝和方法為主，包括熱處理、鑄造、鍛造、焊接、車削加工、銑削加工、刨削加工、磨削加工、鉗工、數(shù)控加工、特種加工、塑性成型等，每一種制造工藝和方法都與工程材料密切相關(guān)。在以前的教學(xué)工作中，材料是加工對象，對材料的性能等的介紹很簡單，學(xué)生的認(rèn)識較淺。如果在“工程訓(xùn)練”教學(xué)過程中，針對不同的加工工藝和方法對材料作較深入的介紹，從應(yīng)用的角度分析不同材料加工工藝和方法的適應(yīng)性，可以促進學(xué)生把材料理論知識的學(xué)習(xí)和工程實際聯(lián)系起來。通過讓學(xué)生分析研究實際材料在加工過程中的表現(xiàn)來認(rèn)識材料的性能，通過感性認(rèn)識來體會材料變化的規(guī)律，把深奧的材料科學(xué)理論知識和生動形象的加工過程結(jié)合起來。這樣不僅強化了工程訓(xùn)練效果，還能讓學(xué)生把材料的知識學(xué)活，留下更深刻的影響，更好地發(fā)揮學(xué)生的潛力。航空航天主機類專業(yè)的課程設(shè)計是重要的綜合學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計任務(wù)一般是完成一項涉及本專業(yè)一門或多門主要課程內(nèi)容的綜合性、應(yīng)用性的設(shè)計工作，通過一系列設(shè)計圖紙、技術(shù)方案等文件體現(xiàn)工作成果。很多主機類專業(yè)的課程設(shè)計涉及材料的選用、處理等方面的問題。按照教學(xué)計劃，“工程材料學(xué)”先行開設(shè)。因此，在相關(guān)課程設(shè)計中，有目的地提出材料問題，引導(dǎo)學(xué)生在更廣的范圍里選材，在更加深入的層面上分析材料性能，可以更好地調(diào)動學(xué)生自主探究材料科學(xué)的積極性，幫助學(xué)生把材料知識轉(zhuǎn)化為初步的工作能力，克服課程知識的碎片化傾向。

四、結(jié)語

航空航天是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的集大成者，該領(lǐng)域發(fā)展很大程度上取決于材料科學(xué)技術(shù)的進步。材料學(xué)是航空航天工程技術(shù)人員知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分�！肮こ滩牧蠈W(xué)”要按照現(xiàn)代大工程觀的要求組織教學(xué)，才能實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高培養(yǎng)質(zhì)量。航空航天領(lǐng)域和材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展，極大地豐富了“工程材料學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容。要根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展需要選擇教學(xué)內(nèi)容，按照理論實踐結(jié)合、突出工程應(yīng)用的要求構(gòu)建知識體系。在教學(xué)工作中，應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)要求，深入研究材料學(xué)的基本要求和各專業(yè)的發(fā)展方向，形成“公共知識+方向知識”的“工程材料學(xué)”課程結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率。統(tǒng)籌考慮專業(yè)教學(xué)與其他課程的聯(lián)系，以及課程設(shè)計、工程訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)，以“工程材料學(xué)”課程為中心，注重課程的縱向推進和知識的橫向聯(lián)系，不斷加深對材料學(xué)的理解和掌握，培養(yǎng)多角度研究分析、跨專業(yè)交流合作、多學(xué)科解決問題的能力。

作者:汪濤 周克印 單位:南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

參考文獻：

[1]朱張校,姚可夫.工程材料[M].北京:清華大學(xué)出版社,2023.

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[3]王少剛,鄭勇,汪濤.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].國防科技出版社,2023.

航空航天概論論文范文第5篇

Technology, Department of Electrical and

Computer Engineering, USA

Missile Guidance and

Control Systems

2004, 675 pp.

Hardcover EUR 259.00

ISBN 0-387-00726-1

G. M.塞奧里斯 著

雖然導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)的出現(xiàn)源自軍事目的，但是這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于很多領(lǐng)域，比如機器人、工業(yè)過程控制和全球定位系統(tǒng)（GPS, Global Positioning System）。本書詳細(xì)的闡述了這項技術(shù)的最新幕后，戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及其對給定目標(biāo)的制導(dǎo)、控制和采取的策略。

本書論述了關(guān)于制導(dǎo)飛行的數(shù)學(xué)，涵蓋了如下幾個論題：導(dǎo)彈的空氣動力學(xué)、導(dǎo)彈的數(shù)學(xué)模型、武器發(fā)射、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地形輪廓匹配（TERCOM, Terrain Contour Matching）、巡航導(dǎo)彈的力學(xué)化方程、以及彈道導(dǎo)彈制導(dǎo)。

全書共分7章：第1章回顧了過去和現(xiàn)在的制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)，以及現(xiàn)代武器的演化；第2章討論了導(dǎo)彈通用運動方程，其中包括通用坐標(biāo)系、剛體運動方程、D'Alembert定理、以及拉格朗日旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；第3章闡述了空氣動力學(xué)和系數(shù)，空氣動力學(xué)的力和動量的處理，以及導(dǎo)彈尋找目標(biāo)和制導(dǎo)自動化等問題；第4章處理了各種戰(zhàn)略制導(dǎo)的各個重要技術(shù)問題，包括自動制導(dǎo)、命令制導(dǎo)、比例導(dǎo)航和擴充比例導(dǎo)航；第5章討論武器發(fā)射系統(tǒng)和技術(shù)；第6章主要闡述戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，包括經(jīng)典雙體問題和Lambert理論、隱式和顯式制導(dǎo)、大氣重入、以及彈道導(dǎo)彈的攔截；第7章關(guān)注巡航導(dǎo)彈理論和設(shè)計，主要討論了巡航導(dǎo)彈導(dǎo)航的概念、地形匹配制導(dǎo)的概念、以及全球定位系統(tǒng)。每一章末尾都標(biāo)明進一步閱讀和學(xué)習(xí)的論文和書籍。除此之外，本書的幾個附錄也為讀者提供了很必要的信息：附錄A.幾個基本參數(shù)；附錄B.技術(shù)詞匯表；附錄C.同義詞索引表；附錄D.標(biāo)準(zhǔn)大氣；附錄E.導(dǎo)彈的分類及定義；附錄F.過去和現(xiàn)在的導(dǎo)彈系統(tǒng)。

本書的讀者必須熟悉微積分、常微分方程和一些現(xiàn)代控制論的知識，書中提供了很多實際的例子，使得概念更加易于理解。本書適合航空航天工程學(xué)生，以及從事航天制導(dǎo)技術(shù)和控制技術(shù)研究的工程師閱讀。

丁丹，碩士生

(中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所)