《飞行力学》是研究飞行器在大气层内运动规律的学科,是以空气动力学,刚体力学、结构力学、控制理论和计算数学等作为主要理论基础,对飞行器动力学特性进行综合的学科[1]。《飞行力学》课程是飞行器专业的专业主干课程,理论和实践性都很强,通过本课程的学习,应使学生了解飞行器运动的基本特性和飞机的飞行品质问题,掌握相应的数学建模与处理方法,初步掌握一般飞行器设计规律,获得解决工程实际问题基本能力,同时培养科学的专业创新思维。
目前,我国航空工程类专业的人才培养模式极不适应航空工业的发展要求。这就要求我们研究如何构建航空工程专业人才培养新体系,有必要对专业基础和专业课程进行大幅度的更新、调整、融合,新开设了一批反映综合化、数字化、智能化的新课程。
1 《飞行力学》课程特点及存在的主要问题
《飞行力学》课程是飞行器专业的专业主干课程,理论和实践性都很强,其特点如下。
(1)要求掌握的基础知识强,包括高等数学,理论力学、材料力学、结构力学、空气动力学、机械原理等。
(2)与其他学科密切相关,控制理论、计算数学、飞行器总体设计等。学生在学习这门课程时,普遍感到这门课程概念多,其中的分析方法和基本理论不能很好地理解与掌握,因此,如何帮助学生理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合所学知识解决实际问题的能力,是本课程教学中所以解决的关键问题。
虽然国内对这门课的教学已经进行了多年,但是仍然不能适应现代高新科学技术及新的创新性教学模式的发展,主要存在以下几个问题。
(1)实验环节少。由于客观条件限制,我们的学生很少能够自己动手对飞行力学中讲述的各项飞行性能进行计算,对飞机的操纵性和稳定性缺乏直观认识,更谈不上对操纵系统进行设计,对飞机的各项模态特性进行计算和仿真。学生们前学后忘,没有形成知识体系。
(2)教学方式比较单一。课程基本是在教室进行的,老师课堂讲授,学生被动接受,学生和老师之间,学生和学生之间的交流较少。
(3)对学生的创造性思维启发不够,学生没有亲自解决一些实际工程问题,和实际接触较少,不能够把该课程和以后的科研和工作联系起来。
2 实践教学改革措施
根据本门课程,我们应该综合考虑各种因素,对该课程进行教学改革,增加实践性教学环节,从而带动教学模式的改变,形成一套完整的实践性教学改革体系。《飞行力学》实践教学是学生熟悉实际飞机结构的设计特点、建立综合设计概念、掌握一般设计规律的学习与实践锻炼过程。
首先要培养学生浓厚的学习兴趣,只有对本课程有了兴趣,才能勤于思考,积极动手,发现问题,进而有效地解决问题,增强工程实践能力。为了培养学生的学习兴趣,要针对教学方法和教学手段进行改革:在教学方法方面,通过示范教学和教学法研究,积极探索,注重将科研最新进展和发展趋势引入教学中,启发学生对课程的兴趣。在教学手段方面,积极探索新的教学手段,采用课堂教学,实践性教学,上机实践,课程设计,前沿知识讲座等形式,将传统的教学手段与多媒体教学,网络教学,实验教学,课外拓展教学相结合,提高学生学习兴趣。
其次,调动一切积极因素,根据现有的教学基础,充分利用有限的教学资源,大力进行实践性教学的改革。具体实现方式如下。(1)建立飞行力学实验室。使学生熟悉基本飞行仪表:地平仪、速度表、高度表、迎角过载表、罗盘操作等,了解教练机和现代战斗机的座舱仪表特点。
(2)利用地面飞行模拟器进行飞机飞行性能实验。如操纵飞机在不同飞行高度下进行加减速机动,体验飞机的加减速能力;操纵飞机在不同状态下进行正常盘旋机动;学习空间机动的操纵,如筋斗、战斗转弯、半滚倒转等机动;进行飞机的起飞、着陆操纵,熟悉基本航线飞行的要点。
(3)利用地面飞行模拟器进行飞机的操纵性和稳定性实验。掌握常规布局飞机的模态特点,激发典型的纵向运动和横航向运动典型模态;通过飞行模拟操纵认识定直侧滑飞行所需的杆位移、脚蹬位移等实验。
(4)在实践性教学的关键环节安排上机实验和课程设计。构建基于多知识点的综合性、设计性实验体系,利用Matlab的飞行计算与仿真功能,运用所学专业的理论基础知识,进行综合性实践训练。学生根据选题方向和实验结果每人完成一份完整的实践性报告,作为整个实践教学环节的总结。
(5)组织学生到飞机设计单位和试飞单位进行参观学习,定期举办飞行力学知识讲座,聘请有经验的设计人员和学者、教授给学生讲授飞行力学最新的设计技术和发展方向。
3 结语
总之,《飞行力学》课程实践教学可以起到综合运用学生所学基础课程内容、建立工程设计概念、分析工程问题、掌握工程设计方法的理论结合实践锻炼综合思维的承接作用。这一过程对于工程专业本科生来说,必需在进入工作岗位前需要锻炼和具备的处理工程设计问题的基本能力。因此,本课程对于培养合格的飞机工程设计师是不可或缺的。
参考文献
[1] 方振平,陈万春,张曙光.航空飞行器飞行动力学[M].北京航空航天大学出版社,2003.
[2] 胡兆丰,等.飞行动力学—飞机的稳定性和操纵性[M].国防工业出版社,1995.
[3] 李宜达.控制系统设计与仿真[D].清华大学,2004. |
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