基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的《航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷》課程教學(xué)改革典型案例設(shè)計(jì)

王秀霞++樊慶和++劉麗

【摘要】《航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷》課程是飛行器動(dòng)力工程本科專業(yè)的一門重要專業(yè)課，具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。以提高學(xué)生應(yīng)用能力為導(dǎo)向，著眼于學(xué)生創(chuàng)造力以及解決實(shí)際問題能力的發(fā)展，通過典型案例教學(xué)，進(jìn)行教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生分析、研究、協(xié)作的科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)一步提高航線維護(hù)及故障處置能力。

【關(guān)鍵詞】案例教學(xué)法 狀態(tài)監(jiān)控 故障診斷 油液分析技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TH17 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）02-0025-02

案例式教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)揮學(xué)生主體地位，將理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來，提高學(xué)生分析問題解決實(shí)際問題的能力，對(duì)于提高應(yīng)用型人才的綜合素質(zhì)培養(yǎng)具有非常積極的作用。

案例式教學(xué)的組織模式根據(jù)案例的不同可以采取不同的形式。主要組織模式可分為：典型案例分析——提出問題——獨(dú)立思考——互相研討——解決方案——總結(jié)提高的組織模式，或者，典型案例分解——質(zhì)疑——演繹分析——方案設(shè)計(jì)——討論——質(zhì)疑——討論——完善的組織模式等。案例式教學(xué)的關(guān)鍵是案例的選擇，案例的選擇要有針對(duì)性，要有實(shí)效性，并且具有吸引力。案例側(cè)重理論和應(yīng)用的結(jié)合。

一、以解決發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保障實(shí)際問題為導(dǎo)向選取教學(xué)改革案例

滑油監(jiān)控與故障診斷是《航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷》課程的重要內(nèi)容之一，該內(nèi)容與航空發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保障聯(lián)系十分緊密，因此非常適合使用案例教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)?；捅O(jiān)控與故障診斷主要是通過分析被監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油的性能參數(shù)變化和其攜帶磨損顆粒的信息，來獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)信息，在發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中是一種十分有效的技術(shù)方法。

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油監(jiān)控與故障分析技術(shù)的起源，追溯到20世紀(jì)50年代，美國海軍實(shí)施航空油液分析計(jì)劃，經(jīng)過長期使用，在防止事故方面實(shí)現(xiàn)了航空史上的重大突破，到目前為止，美軍已在全球設(shè)立300多個(gè)航空油液分析實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室不僅為美軍服務(wù)，而且為其盟軍提供技術(shù)保障。在故障診斷專家系統(tǒng)開發(fā)方面，GASTOPS公司的CMIS（Condition Monitoring Oil Analysis Program）系統(tǒng)綜合處理光譜、鐵譜、理化分析和碎屑檢測(cè)等分析結(jié)果，適用面廣。美國的PMP（Predictive Maintenance Program）軟件系統(tǒng)與光譜儀聯(lián)機(jī)、標(biāo)定燃燒曲線、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算、支持油樣數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)生油樣信息管理表格、繪制趨勢(shì)圖和給出建議報(bào)告等多項(xiàng)功能。通過油樣監(jiān)測(cè)進(jìn)行視情維修，美戰(zhàn)術(shù)空軍所屬飛機(jī)在不到兩年的時(shí)間里查出了235臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有問題，其中117臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)潛在著造成嚴(yán)重事故的可能性，同時(shí)預(yù)測(cè)了美總統(tǒng)2架專機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障，避免了事故的發(fā)生。美空軍僅在一年內(nèi)，由于開展油樣監(jiān)測(cè)就獲得9億美元的效益。

航空油液監(jiān)測(cè)作為現(xiàn)代飛機(jī)的維修手段，是視情維修中的重要工作，建立完善的油液監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，研究測(cè)定方法，制定故障判斷準(zhǔn)則及措施，對(duì)保證飛機(jī)飛行安全是非常重要的。

由于機(jī)型不同，使用環(huán)境不同，滑油系統(tǒng)的信息有所差異，根據(jù)機(jī)型選取“某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油監(jiān)控與故障分析”作為典型案例，具有很強(qiáng)的針對(duì)性，也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。應(yīng)用型能力培養(yǎng)，要求學(xué)生不僅要有相應(yīng)扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，更要有分析問題研究問題解決問題的能力，對(duì)應(yīng)急故障能做出相應(yīng)合理判斷決策的能力。此案例的選取對(duì)學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性和吸引力。

二、以應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行典型案例設(shè)計(jì)

本案例針對(duì)某航空公司某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)故障問題，通過應(yīng)用多種光譜及鐵譜分析儀器，分析研究發(fā)動(dòng)機(jī)滑油中磨粒種類及含量與發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的內(nèi)在關(guān)系，研究基于信息融合的故障診斷模型和趨勢(shì)預(yù)報(bào)模型，以達(dá)到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的目的。

每2-3名學(xué)生分成一組，要求到航空公司、機(jī)型維護(hù)網(wǎng)站搜集有關(guān)航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷及發(fā)動(dòng)機(jī)特征信號(hào)處理的相關(guān)資料，對(duì)相關(guān)特征信息進(jìn)行綜合，研究需要解決的問題及解決問題的方法思路，并在此基礎(chǔ)上展開討論，研究案例所涉及的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，完善總結(jié)報(bào)告，并對(duì)案例中如何解決理論或技術(shù)的難點(diǎn)做進(jìn)一步的論證。

三、以研討式和探究式等多種互動(dòng)式教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行案例分析和關(guān)鍵技術(shù)研究

以案例“某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油監(jiān)控與故障分析”為切入點(diǎn)，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究基于某機(jī)型的滑油分析與故障診斷存在的問題，通過調(diào)研-研討-調(diào)研的方式確定需要解決的問題，研究的內(nèi)容，研究的方法以及研究的思路，并通過理論學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)行解決案例問題所需要的關(guān)鍵技術(shù)研究。

（1）通過資料學(xué)習(xí)和調(diào)研，在航空公司機(jī)務(wù)配合下，了解某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用維護(hù)信息及故障歷史數(shù)據(jù)，分析主要故障模式、確定主要診斷目標(biāo)定位；了解相關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料組成、熱處理方式、加工工藝等信息；研究確定采樣時(shí)機(jī)、采樣周期等。并通過油濾和磁塞收集磨損顆粒信息，進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)的實(shí)踐研究。

（2）利用鐵譜儀、光譜儀、顆粒計(jì)數(shù)器等分析設(shè)備，對(duì)非故障狀態(tài)下采集的滑油油樣進(jìn)行分析，得到正常狀態(tài)下各類分析指標(biāo)基準(zhǔn)，進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)的理論和實(shí)踐研究。

（3）根據(jù)陸續(xù)采集的油樣，并結(jié)合航空公司在翼發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際狀態(tài)，探索滑油中磨粒種類、形態(tài)及含量與發(fā)動(dòng)機(jī)故障的內(nèi)在關(guān)系；研究光譜信息和鐵譜信息分析處理的優(yōu)化方法，進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)的理論和實(shí)踐研究。

四、案例式教學(xué)的啟示

在將此案例運(yùn)用到《航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷》的教學(xué)改革過程中發(fā)現(xiàn)，教師的引導(dǎo)作用很關(guān)鍵，要采用多種手段營造良好的研究氛圍，學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性一旦被激發(fā)，再輔以“分組競(jìng)爭、團(tuán)隊(duì)合作”，能夠更加充分的激發(fā)學(xué)生潛能，提升學(xué)生能力。

教師在提供案例之后，闡明研究的意義和重要性以及對(duì)職業(yè)生涯或航空維護(hù)保障工作的促進(jìn)意義，激發(fā)學(xué)生職業(yè)精神和責(zé)任意識(shí)，對(duì)研究方向給予學(xué)生一定的引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生通過自己的研究學(xué)習(xí)，確立明確的研究方向、研究思路、研究內(nèi)容等，通過小組研究討論，通過同伴互相學(xué)習(xí)和互相促進(jìn)，找到自己的差距，發(fā)揮刻苦的鉆研精神學(xué)習(xí)研究關(guān)鍵技術(shù)，使學(xué)生對(duì)自己的職業(yè)有更好的規(guī)劃，對(duì)將來從事的航空維修保障工作有更深層次的理解和認(rèn)識(shí)，這種創(chuàng)新能力的提高和責(zé)任使命感的熏陶是受益一生的。

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作者簡介：

王秀霞（1969—），女，碩士，副教授，研究方向：航空機(jī)械工程。