淺談航空發動機構造專業課教學

姜曉蓮，蔡忠春，董彥斌

（空軍航空大學，吉林長春130022）

航空發動機構造，是航空工程技術應用型人才應具備的基本知識，是飛行器動力工程專業必修的專業課。實踐性是本課程最顯著的特點。本課程研究的是實際發動機的結構，教材上幾乎沒有數學公式，全部是文字敘述和圖表，從表面上看，內容簡單、易懂，理論性不強。但實際的航空發動機結構，是一個容納多學科的、相互滲透的、具體的統一體，一個發動機具體結構的誕生是多學科綜合的結果。

即使一個簡單的葉片結構設計，都涉及到工程熱力學、葉片機原理、氣體動力學、傳熱學、彈性力學、疲勞與斷裂力學、有限元分析方法、機械振動理論、材料學以及加工工藝等等。因此要學員自己分析，則往往無從下手，特別是碰到實際的結構分析、結構設計更是束手無策。為培養學員綜合分析問題的能力，為后續維護課的學習及今后改裝其他機種打下堅實的基礎，為了提高教學效率、獲得滿意的教學效果，在教學中采取了以下教學方法：

1 采用實物教學法，加深對知識的理解和記憶

采用實物教學法，就是將抽象理論教學變為看得見、摸得著的簡單的實物教學。在航空發動機構造專業課的教學過程中，實物教學法是一種高效、快捷、直觀的教學法。可以使學員從感性認識入手，逐步提高學員的理性認識，從而使學員盡快掌握教學內容，樹立自信，培養興趣。

比如在進行發動機的附件五、八級放氣活門結構和工作原理的教學時，采用邊演示邊講解的方法。對照結構圖一邊分解一邊講解，使學員通過實物直接感悟，仔細體味，加深了印象。

這時，教員可以因勢利導地歸納出“放氣活門在起動時，在彈簧力的作用下是打開的，當轉速達到關閉轉速時，在十級壓縮氣體的作用下關閉”這一知識重點，獲得很好的教學效果，并為今后更好地理解高壓燃油泵控制五、八級放氣活門的打開和關閉打下良好基礎。

另一方面，學員也可以進行現場操作，親自動手,通過看一看、摸一摸、擰一擰、轉一轉，反復實踐，加深了學習的刺激程度，便于強化學生的記憶力，加深對所學知識的理解和記憶。

2 采用討論教學法，培養考慮問題周到細致的能力

討論式教學法,是在教員指導下,由全班或小組成員圍繞某一中心問題發表自己的看法，從而進行相互學習的一種方法。高等學校以培養高層次應用型人才為目標,不僅要求學員掌握專業理論知識,更要著眼于認識問題和解決問題能力的養成。在高等學校的專業課教學中,由于學員已經具備了一定的專業基礎知識、一定的理解能力和獨立思考能力,采用討論式教學的方法,具有相應的前提條件,并能夠取得較好的效果。

比如課堂教學主要講授結構的理論與方法，重點闡述結構的普遍性、規律性，對具體的結構只能作宏觀的介紹，對于一些“不起眼”的結構，如壓氣機轉子上小孔位置與分布、燃燒室冷卻孔的大小與位置等等，一般不做細致的闡述。然而這些細致的結構，卻往往是發動機正常工作所必需的。首先讓學生仔細觀察，然后針對這些微小的結構設計提出問題，并開展討論，或者作為課后的作業題，從而讓學生知道發動機結構的設計，應一絲不茍，以培養學生結構設計中考慮問題周到、細致的能力。

3 采用模塊式教學法，激發學習積極性和能動性

在教學過程中，學員是具有很強潛在能動性的主體。要想充分調動起學員的學習積極性和能動性，關鍵在于教員采取的授課方法是否得當。

當今的學員喜好計算機，而且有較多的計算機方面的知識，習慣于“模塊”這個概念。因而在講授這門課的時候，應充分滿足學員的心理，采用模塊式教學方法，定將事半功倍。

所謂模塊式的教學方法，就是將教學內容分成幾個獨立的模塊進行講授。首先，利用各個模塊的相關性，找到相互間的控制關系；然后，通過對各個模塊的具體研究，分析出它們各自的工作原理；最后，再利用各模塊之間的相關性，將它們串聯在一起，形成整個系統的工作原理，讓學員學到系統的知識，而不是支離破碎的。

發動機構造課中，有一部分特殊的內容是其中的控制系統，在以往發動機構造課的學習中，學員反映最難掌握的就是控制系統部分，而外場工作中需要調整的“點”，又大多數出自于控制系統部分，所以控制系統本身，就是發動機構造課學習的重點。

重點加難點，決定了學員對控制系統部分內容掌握的好壞，直接影響著構造課教學的成敗。運用模塊式教學法，講授發動機構造中的控制系統時，重點強調的是突出工作原理，以原理帶動構造的學習。在研究各個模塊具體工作原理時，必然要涉及到構造方面的內容，因為結構上的設計都是為最終實現控制目的服務的，原理掌握好了，構造也就清楚了。例如“螺旋槳與調速器系統”一章，講授過程如下：

第一步——對整個系統進行初步研究，分析出它是一個典型的閉環轉速控制系統，通過對螺旋槳和調速器的研究，找到它們相互間的控制關系，畫出系統的控制模塊圖，如圖1所示。

圖1 轉速調節系統模塊圖

第二步——分析各組成部分的具體工作原理，畫出控制模塊圖（圖2）。

圖2 各組成部分的控制模塊圖

第三步——將各組成部分的相關模塊圖，嵌入到總系統的模塊圖中（圖3），于是得到整個系統的工作原理。

圖3 總系統的模塊圖

每一個控制系統學習完畢，烙在學員頭腦中的是相關模塊的控制圖，他們在回想這些模塊圖中的各模塊的功用、工作原理時，很自然就會聯想起它們的構造，這樣就抓住掌握知識的要點。

4 采用啟發式教學法，培養分析能力和構思能力

由于課程的“實踐性”特點，從表面上看很直觀、易于理解，理論性不強，教材上的敘述大多都能看懂。航空發動機結構千變萬化，零部件繁多。一臺實際的發動機結構如何設計、應該由哪些零件組成、各零件之間的聯系如何等等，這些問題學員往往感到難以掌握。

面對實際的航空發動機結構，讓他們自己去進行結構分析也無從下手，這樣采用啟發式教學，培養學生結構分析能力和結構構思能力顯得非常重要。

比如：滑油系統的組成這一部分，教材與參考書上，均直接給出系統圖，然后介紹各部分的作用，如果按照此編排，學員往往陷入死記硬背的地步，不能靈活地分析。

針對這一情況，講解時讓學員自己參與系統“設計”。即針對發動機工作特點，首先讓學員分析如果滑油系統僅僅由黑板上畫出的現有零件組成（第一步只給出發動機軸承和進油泵兩個零件），其工作時會產生什么問題，然后讓學員自己思考，應該加上什么零件。這樣一步一步，最終得出組成一個完整的滑油系統所必需的基本部件。實際也就完成了一個系統的原始方案設計。學員通過自己“設計”，有了深的體會，然后再去看書，會發現所有發動機的滑油系統的組成均類似。

5 積極引入學科新知識

此外，由于航空發動機構造課程的特殊性，課程的教材和參考書很少，且教材均編于上世紀80年代末期，所涉及的結構基本上是上世紀80年代之前的傳統結構，當然其基本原理仍然適用，結構形式與當前的絕大多數發動機類似。

但是在上世紀90年代以后，世界上先進的航空發動機廣泛采用金屬復合材料、單晶葉片、粉末高溫合金等先進材料，以及焊接整體轉子等先進工藝，其結構形式與以前的大不一樣，而我國也在這些方面積極開展預研工作，因此在講課中適當補充這些內容，以便學員參加工作后能夠較迅速地投入這些方面的研究工作。

6 結束語

總之，教學實踐活動蘊藏著豐富的內涵，只有不斷地探索才能有所收獲；優良的教學效果是教學工作所追求的目標,改進教學方法則是永遠的課題。

在發動機構造專業課教學中，始終貫徹培養學生綜合分析問題能力的宗旨，采用適應課程特點的教學方法,可以集思廣益，相互啟發，加深理解，提高認識，激發學習熱情,從而極大地提高課堂教學效果。

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