航空發動機適航專業建設

摘 ?要：目前我國航空發動機適航人才在數量和能力上與國家戰略發展規劃不匹配，急需開展專業建設。文章通過調研國內飛行器動力工程專業、法國航空安全航空器適航“高級碩士”的成功經驗，分析國內航空器適航專業現狀，初步探討航空發動機適航專業建設內容，從人才培養目標、主干學科、專業技能、課程體系四個方面提出建議，為航空院校開設相關專業提供參考。

關鍵詞：適航;航空發動機;專業建設

中圖分類號：G640 ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）04-0048-05

Abstract： The quantity and capability of aero-engine airworthiness talents could not match the national strategic development. Specialty construction should be done urgently. In this paper， the specialty construction of aero-engine airworthiness was discussed preliminarily by means of the investigation of aircraft power engineering specialty in China and senior master of aircraft safety management in France as well as the current status analysis of aircraft airworthiness specialty. The suggestions on four aspects were pointed out， which were the talents training goal， the major disciplines，the professional skills and the curriculum system. Those could provide the information for the relevant specialty construction.

Keywords： airworthiness; aero-engine; specialty construction

適航在我國航空發展中占有舉足輕重的地位，然而我國卻面臨航空發動機適航人才緊缺的現狀。國內尚未有高校建立航空發動機適航專業，通過借鑒國內外適航人才培養經驗，打造具有中國特色的航空發動機適航專業，探討專業人才培養目標、主干學科、專業技能和課程體系并形成課程地圖，為國內航空院校完善適航專業建設提供參考，為推進航空發動機適航專業建設提供支持。

一、航空發動機適航人才培養迫在眉睫

適航性，簡稱適航，是在預期的使用環境中和在經申明并被核準的使用限制之內運行時，航空器（包括其部件和子系統、性能和操縱特點）的安全性和物理完整性[1]。適航是一項復雜的系統工程，包括適航技術和適航管理兩部分，這兩部分緊密結合，不可分割。《中國民航人才建設中長期規劃（2010-2020）》指出人才是民航發展的第一資源，提出加強高層次適航審定人才培養，支持民航院校建設適航審定專業等要求[2]。《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》指出加快航空發動機自主發展，依托航空發動機及燃氣輪機重大專項，突破大涵道比渦扇發動及關鍵技術，支撐國產干線飛機發展[3]。

調研我國航空發動機適航能力，目前我國在小型航空發動機方面具有一定的型號取證經驗，但在大型航空商用發動機方面尚處于探索階段，特別是在綜合性、跨專業條款的適航符合性驗證方面存在較大技術難度。

適航從業人員數量和能力均顯不足。當前航空企業適航驗證設施建設較快，但與之配套的試驗人員能力并未實現同步增長，驗證人員能力不滿足需求，適航工程技術人員嚴重短缺。隨著民用航空工業的快速發展，大批高校畢業生開始走上適航相關工作崗位。然而這些人暫不具備適航從業人員的基本素質，不能馬上融入到實際的適航設計、驗證或適航審查工作中去，往往需要花大量的人力和物力對他們進一步培養，培養周期很長。

航空發動機為航空器提供動力，既是飛機上安裝的一個復雜系統，又是作為一個產品單獨取得型號合格證、生產許可證和單機適航證。從專業角度，航空器適航涉及氣動、機械、結構和強度、電子和電氣、安全性專業，航空發動機適航也涉及氣動、結構與強度、電子、安全性專業。從適航規章角度，航空發動機與航空器是分開取證，有各自適用的適航標準，兩者之間有一定交聯。綜上，航空發動機適航應作為一個單獨的專業進行建設和規劃。

北京航空航天大學、西北工業大學、南京航空航天大學為代表，開設航空器適航技術專業，涵蓋氣動、結構、強度、發動機等方向。目前國內高校尚未建設單獨的航空發動機適航專業，這一現狀與航空發動機快速自主發展的戰略規劃不匹配。建議急需開展航空發動機適航專業建設。

二、學習借鑒國內外成熟專業經驗

不同于傳統航空發動機相關專業——飛行器動力工程專業，航空發動機適航專業具有鮮明的行業特色：需要從政府適航部門、航空發動機制造商及其供應商的適航人才需求出發，設定專業人才培養目標;需要從航空發動機適航標準的要求出發，規劃課程體系;與飛行器動力工程專業在主干學科上有交集，在公共基礎、專業基礎課及部分核心課程方面具有相似之處，建議在飛行器動力工程專業課程體系基礎上進行修改和完善。法國航空安全航空器適航“高級碩士”課程，被國內外認可且評價很高，其成功運作經驗對航空發動機適航專業建設具有重要借鑒意義。本節重點針對上述兩個專業進行調研和分析。

（一）飛行器動力工程專業

針對國內4所知名985、211高校能源與動力學院中的飛行器動力工程專業[4-7]，開展培養目標、課程結構、專業方向、實驗設施及師資情況梳理，探索專業建設經驗。這四所航空院校基本代表目前國內飛行器動力工程專業的建設水平。分析得出：

1. 專業定位大體相同，培養目標兼具特色。立足高層次拔尖創新人才培養目標，體現出層次和水平較高大學重點專業人才培養目標的定位。培養目標體現各自特色和優勢，南京航空航天大學專業領域涉及航空、航天、航海等多個領域;西北工業大學專業重點學科;北京航空航天大學突出創新型人才培養，面向航空系統;哈爾濱工業大學突出新能源。

2. 課程結構相似，培養方案兼具特色。總體上包括公共基礎課、專業基礎課、專業課、個性化發展和實踐課，強化通識教育在人才培養中的重要作用。培養方案充分體現各高校的優勢學科及特色。

3. 專業方向較全面，師資力量強，配套實驗設施較完備。專業方向主要包括氣動和性能、結構與強度、發動機控制、燃燒和流動覆蓋發動機設計四大方向，并配備數值仿真、實驗、教學中心，師資隊伍結構中高端人才輩出，整體水平較高，教授、副教授、其他教師的比例約為3：3：2。

特色的專業定位、合理的課程規劃、強大的師資力量和完備的配套實驗設施條件，為飛行器動力工程專業成為特色、重點專業奠定堅實基礎。

（二）法國航空安全航空器適航“高級碩士”（Advanced Master）

作為法國獨一無二的精英教育，法國工程師學校在法國的高等教育體系中占有重要位置。作為歐洲頂尖的航空精英大學，法國國立民航大學（ENAC）開設“高級碩士”計劃（programs），包括：機場管理、航空安全航空器適航、空中交通管理、航空安全管理等多項計劃，要求申請人必須具備碩士學位或本科學位并具有三年工作經驗。

伴隨歐洲航空運輸市場的開放，亞洲市場的發展以及全球航空公司機隊日趨老齡化，制造商和航空公司越來越關注由此而來的風險，從而增加了對技術監控和質量控制方面的需求。航空器適航“高級碩士”針對此需求，將大學和歐洲、全世界航空領域巨頭公司的優勢完美結合。

航空安全航空器適航“高級碩士”計劃包括課程學習和專業論文撰寫兩部分。

第一學期為課程學習及考核，分兩部分，共歷時6個月：

1. 航空學技術和航空器學習

每周1個模塊，共8個模塊，覆蓋：

（1）飛行性能

（2）飛機結構

（3）發動機及動力裝置

（4）航電

（5）飛機通用系統

（6）鑒定試驗

2. 機載設備和系統

每周1-2個模塊，共8個模塊，覆蓋：

（1）審定程序

（2）飛機系統審定

（3）飛機系統安全性分析

（4）機載軟件、復雜電子硬件

（5）空中交通安全和人為因素

（6）制造組織批準

（7）運行程序

（8）維修程序

（9）持續適航

第二學期為專業論文撰寫及答辯，歷時6個月：

學生必須在ENAC或法國國立航空航天大學（ISAE）教授和實習單位導師的監督下完成專業論文撰寫。

作為國際公認且具有較高聲譽的適航專業課程，其課程建設具備如下特點：

1. 入學門檻高。定位具備碩士學位或本科學位并具有三年工作經驗的學員。整個“高級碩士”計劃安排時間緊湊，內容飽滿，強度較大。第一部分中每個課程模塊結束后都要進行考試，需要學生具有較全面扎實的航空知識儲備。模塊中涉及審定、運營、維修等方面內容需要學生具備一定的分析能力和工作經驗。

2. 匯集適航專家，突顯適航特色。學校安排的近一半老師來自歐洲乃至世界航空巨頭公司專家、局方審定專家，為學生帶來最前沿的航空知識和實戰經驗，讓學生全面了解世界航空領域的現狀、發展趨勢及存在的挑戰。

3. 學以致用。第二部分專業論文撰寫是對學生的知識、技能和能力的挑戰。學生需要結合實習單位（一般多為航空企業）在適航方面涉及的工程問題開展研究，分析、論證的結論要應用到公司實際工作中，真正解決工程實際問題，學以致用。

三、打造具有中國特色的航空發動機適航專業

目前，國內高校開設有適航技術專業[8-10]，在適航專業建設方面做出貢獻。然而，作為新興專業，在課程體系、生源、師資、實驗設施、考核和管理方面仍需進一步完善。尚未有高校建立航空發動機適航專業。打造航空發動機適航專業是國家戰略發展規劃的需要，是具有中國特色的。

專業建設應以本科生培養為主。本文結合對國內外成熟專業經驗的分析，國內現有適航專業問題的剖析，試從專業人才培養目標、主干學科、專業技能和課程體系四個方面探討航空發動機適航專業建設的實施。

（一）專業人才培養目標

普通高校專業建設的一般指導思想是“以學科建設為基礎、以基礎學科專業為依托、以社會需求為導向、以課程建設為核心”[11]。適航專業不同于一般的普通高校專業，其工程性更強。航空發動機型號合格證申請人需要依據政府適航部門制定的航空發動機適航標準，開展型號設計、適航符合性驗證活動，如何正確解讀適航條款要求，選擇適當的符合性驗證方法，使產品設計達到安全目標，是目前航空發動機研制單位面臨的現實困難和挑戰。生產批準書申請人需要開展制造符合性活動，確保生產的每一個零部件、機載設備、結構、材料都滿足經批準的設計，需要申請人團隊基礎扎實、經驗豐富，具有足夠規模來完成這項數量龐大的任務。航空發動機投入航線運營后，具有資質的維修組織需要對其進行持續的維護和檢查，保證其持續適航性。同時，航空發動機適航專業與傳統專業不同，是伴隨著航空產業的快速發展，人類對安全的深刻理解而產生的新興專業、特色專業。

航空發動機適航專業培養應符合國家發展需求，培養航空發動機適航領域高層次專門人才，從事適航領域工作，畢業后經過幾年的實際工作，能達到：

1. 勝任航空發動機適航設計、符合性驗證、制造符合性檢查、持續適航、適航審查工作。

2. 運用航空宇航科學與技術、動力工程及工程熱物理、安全科學與工程學科知識，開發、選擇和使用恰當的工具分析并解決復雜工程問題。

3. 具有良好的修養和職業道德，良好的溝通和交流技能，發揮團隊帶頭人作用。

4. 富有社會責任感，具有國際視野、創新精神、實踐能力和競爭力。

5. 具有終身學習的意識和能力。

（二）主干學科

大學專業應該是若干學科子集的并集，主干學科一般由1-3個一級學科構成。航空發動機適航專業主干學科應為：航空宇航科學與技術、動力工程及工程熱物理、安全科學與工程。此外，還涉及力學、物理學、材料學、控制科學、機械工程等相關理論與方法，以保證航空發動機安全為目標，針對航空發動機設計、制造和使用維修過程中，發動機性能、控制和振動等問題，主要開展航空發動機氣動性能的危險傳播機理、航空發動機控制系統的適航設計與符合性驗證、航空發動機振動適航設計與符合性驗證等方面的研究。

（三）專業技能

航空發動機適航專業應側重于知識的應用，即專業型、應用型人才培養，應側重對學生實踐能力（崗位操作技能與實務經驗）、溝通能力（理解、表達與團隊合作）、創新能力（理論應用）的鍛煉和培養[12]。

（四）課程體系

《國際教育標準分類法》指出大學本科專業，通常是為了給參加者提供中等程度的學術和/或專業知識、技能和能力，使其獲得第一學位或同等資格證書。本科課程一般以理論為基礎，但可包括實踐的成分，傳授研究的最新發展水平和/或最好的專業實踐[13]。因此，在課程設置上要分層次、分階段體現知識、技能和能力的培養。

通識教育是課程體系中非常重要的一部分，對大學生樹立正確的人生觀、價值觀，培養健全的人格具有重要意義。通識教育指給予使學生能在一個自由社會里正確、完滿生活所需要的價值觀念、態度、知識和技能的那種教育[14]。根本在于其承載了大學教育的根本目標，也就是以通識培育通人，而非通才，即培養完整的人[15]。

根據工程教育認證標準[16]，應用課程地圖方法，繪制航空發動機適航專業課程體系，如圖1所示。

建議整個課程體系分為：文理通識、公共基礎、專業基礎、專業核心、專業選修、創新、實踐和全校選修課。其，文理通識、公共基礎、專業基礎、專業核心、實踐為必修課，專業進修、全校選修為選修科，創新為限選課。

建議學生在一、二年級需要完成文理通識、公共基礎和專業基礎課。專業基礎課中工程制圖、電工與電子技術、材料力學、理論力學、機械原理、工程熱力學、傳熱學、空氣動力學、自動控制原理課程參考國內飛行器動力工程專業設定，適航管理、可靠性理論、系統工程結合適航專業特點設定。由于專業基礎課目較多共12門，在課時上適當縮短，單門學分適當縮減，以滿足本科專業學分比例要求。

建議學生在三、四年級需要完成專業核心、專業選修和創新、實踐課程。專業核心和專業選修課程主要依據CCAR33部[17]和CCAR34部[18]適航標準要求，凝練形成。專業核心課程緊密結合目前適航工作的重點、難點設定。創新課程要求學生利用寒暑假期完成。創新研修課程由學院老師或外聘專家向學生講授航空發動機適航前沿技術和理念。創新實驗要求學生結合航空發動機研究所、企業或審定部門在實際工作中遇到的一些科研問題，自主設計小實驗、解決問題和分析問題。創新實踐是對畢業實習等方式的改進，讓學生接觸設計一線或生產一線，理論與實踐相結合。實踐課程應突顯適航特色與適航一線的工作實踐相結合，包括四部分：畢業設計、金工實習、專業課程設計和專業實驗。學生在一至三年級可以在全校范圍內選修課程。

四、結束語

打造具有中國特色的航空發動機適航專業任重道遠。突破航空發動機適航瓶頸，非一朝一夕。按照科學發展規律，分階段、分層次推進適航專業建設目標，整合國內外優勢力量，逐步打造適航專家團隊及配套實驗設施，構建合理、有效的質量監控體系為專業建設保駕護航。

參考文獻：

[1]中國民用航空總局航空器適航司.中國民用航空器適航管理[M].中國民航出版社，1994.

[2]中國民用航空局.中國民航人才建設中長期規劃（2010-2020）[N].中國民航報，2011-2-17.

[3]中華人民共和國中央人民政府網.“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃[Z].國務院，2016-11-29.

[4]北京航空航天大學官網.飛行器動力工程專業培養計劃[Z]. http：//sepe.buaa.edu.cn/rcpy/bks/pyjh1/index.html.

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[6]西北工業大學官網.飛行器動力工程專業培養方案[Z].http：//dongneng.nwpu.edu.cn/info/1276/3405.html.

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[13]百度文庫.國際教育標準分類法[Z].http：//netpsy.iblog.cn/post/1255/51138.

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[16]中國金屬學會官網.工程教育認證標準[Z].http：//www.csm.org.cn/jyrz/rzjs_3.aspx.

[17]中國民用航空局.CCAR-33R2 航空發動機適航規定[Z].http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/MHGZ/201606/t20160622_38639.html.

[18]中國民用航空局.CCAR-34渦輪發動機飛機燃油排泄和排氣排出物規定[Z].http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/MHGZ/201511/t20151102_8524.html.

基金項目：中國民航大學教育教學改革與研究項目“《航空發動機適航驗證技術》課程建設”（編號：2018-C2-151）

作者簡介：楊坤（1980-），女，漢族，天津人，碩士研究生，副教授，研究方向：航空發動機適航審定、駕駛艙人為因素適航審定。