淺談現代飛機制造技術課程的案例教學

由博

摘要：隨著航空產業和高職教育的發展，高職院校在培養學生操作技能的同時，越來越重視對學生理論知識的傳授，培養符合產業要求的生產一線技術人員。通過《現代飛機制造技術》這門課程的學習不僅能夠使學生形成完整的知識體系，還能鍛煉學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。只有當抽象的理論知識和生產實際相聯系時，學生才會對飛機制造產生興趣，很多理論知識才容易被理解。本文闡述了案例教學法在《現代飛機制造技術》中的應用，較好地提升學生的學習興趣，提高課堂教學質量，對技能型人才培養具有借鑒意義。

Abstract： With the development of aviation industry and higher vocational education， Higher professional technical institutes pay more attention on the teaching of students' theoretical knowledge while training students' operational skills， so as to train front-line production technicians meeting the industry requirements. Students can not only be able to form a complete knowledge system， but also be able to train students' ability for solving practical problems with the theoretical knowledge they have learned， by learning Modern Aircraft Manufacturing Technology. Students become interested in aircraft manufacturing and much theoretical knowledge can be easily understood only when abstract theoretical knowledge is connected with production practice. This paper expounds the application of case teaching method in Modern Aircraft Manufacturing Technology， which can improve students' learning interest and classroom teaching quality， and has reference significance for cultivating skilled talents.

關鍵詞：高職院校;案例教學法;現代飛機制造技術;技能型人才

Key words： higher professional technical institutes;case teaching method;modern aircraft manufacturing technology;skill talents

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0255-02

0? 引言

隨著國家航空產業發展及相關機型換代升級的需要，對從事生產的工人的技術水平提出了新的要求，即除操作技能需達到一定水平外，還需掌握一定的理論知識。由于近年來選擇進入高職院校飛機制造相關專業繼續學習的學生數量逐年攀升，導致不同學生的理論基礎水平差異明顯，對現代飛機制造技術理論知識的接受能力明顯不同。《現代飛機制造技術》的授課內容是飛機制造相關知識的綜合，也是對各前續課程主要內容的梳理，學習的目的在于使學生在腦海中形成一個相對完整的有關飛機制造的知識體系，只有在知識體系完整的前提條件下，才能夠解決飛機制造過程中遇到的實際問題。因此，采用案例教學法進行《現代飛機制造技術》的課堂教學，可提升學生將理論知識應用到生產實際中的能力和水平。

1? 案例教學的實施

《現代飛機制造技術》的授課內容總體上包括飛機制造概述、飛機相關零部件的加工制造、復合材料在飛機制造方面的應用、現代飛機的裝配、數字化設計與制造。每部分內容各有側重，因此選擇的案例也各不相同。

飛機制造概述部分的教學內容主要包括飛行器的基本概念、飛機研制的一般過程、飛機產品的特點、現代飛行器制造的先進技術及其關鍵技術。對于飛行器的基本概念，應以導彈和火箭的用途為案例，說明導彈即非航空器、亦非航天器，從而說明飛行器包括航空器、航天器、火箭和導彈。

飛機的研制過程從生產實際的角度來看，可分為工藝準備、毛坯制備、零件加工、裝配總裝和檢測試飛五個階段。以模線-樣板法為例，講解飛機制造前如何進行工藝準備。以上世紀90年代常用的鈦合金、鎂合金、鋁合金為例講解飛機零件毛坯的制備，與此同時，此處還應簡單提及復合材料的應用，使授課內容緊跟科技前沿，并為后續講解復合材料相關內容作鋪墊。零件加工以鈑金零件成形、機械加工和非金屬材料加工為例，說明現代飛機零件加工技術的發展方向是新材料、高精度、數字化、新技術，但也應明確金屬材料在今后一段時間仍然是飛機結構材料的首選。以A380和B787為實例講解飛機的裝配和總裝，重點強調在二者在總裝過程所犯嚴重錯誤，引以為戒。從數學的角度出發，通過對概率與數理統計相關內容的回顧，使學生了解飛機的檢測也要用到數學知識，理解基礎知識的重要性。

通過A380和B787的零件數量、軍機的復雜外形、機翼的結構、MD-82所用飛機結構材料的各類和所占比例等數據的簡介，讓學生深刻體會到飛機作為迄今為止人類制造的最復雜的機電產品之一，具備零件種類和數量多、外部形狀復雜且精度要求高、個別零部件尺寸很大、新結構和新材料應用較多等特點。

通過對渦輪加工、A400M機翼加工、A380后段機身加工、B737-700壁板加工和CAD/CAM應用的簡介，讓學生了解現代飛機制造所需先進技術包括數控和高速加工、復合材料成形、整體結構件加工成形和數字化制造及裝配，它們也是現代飛機制造所需關鍵技術。

飛行器零件的制造主要講解飛機鈑金零件的制造，此處涉及的工藝主要包括沖裁、彎曲和拉深。在講解沖裁工藝時，要輔以常見計算實例，讓學生認識到所需基礎知識并不難，同時也要理解生產一線的相關工作也會用到簡單的計算。

針對于復合材料零件的成形與制造技術，在回顧復合材料的相關基礎知識，并講解復合材料零件成形方法和檢測手段的基礎上，以A380和B787-9的機身生產為例，說明復合材料零件的成形方法如何應用于飛機制造。

飛機裝配工藝涉及零部件連接方法、互換與協調、總裝和機場工作等內容。對于零部件連接方法，以飛機分解為例講解設計分離面和工藝分離面兩個概念。在此基礎上，以波音和空客的經典機型為例，講解機身分段的標準從起初以設計分離面為基準，發展到以設計分離面為基準，而現在進一步發展為以市場需求和進口國相關法律法規為基準。

對于互換與協調，首先，應以零件的裝配為例說明互換的一定協調，但協調的不一定互換;其次，要以飛機零件的裝配計算實例（如圖1和圖2所示）為例，讓學生理解獨立制造原則和相互聯系制造原則之間的區別及具體計算方法。

圖1所示實例為按獨立制造原則制造A和B兩個相互配合的零件時，LA、LB兩零件需相互協調尺寸的制造與協調路線，它們的原始尺寸誤差均為0.1mm，在尺寸傳遞過程中，LA單獨制造環節總數為2，各單獨制造環節的誤差均為0.01mm，LB單獨制造環節總數為3，各單獨制造環節的誤差均為0.005mm。LA和LB的協調誤差計算如下：

圖2所示實例為按相互聯系制造原則制造A和B兩個相互配合的零件時，LA、LB兩零件需相互協調尺寸的制造與協調路線，它們的原始尺寸誤差均為0.05mm。在尺寸傳遞過程中，兩尺寸的公共環節總數為3，各公共環節的誤差均為0.01mm，LA單獨制造環節總數為3，各單獨制造環節的誤差均為0.001mm，LB單獨制造環節總數為2，各單獨制造環節的誤差均為0.001mm。LA和LB的協調誤差計算如下：

飛機總裝和機場工作這部分教學內容先講解總裝的基本概念和工作內容，此處以某客機總裝廠房和停機坪的工藝布置為例。機場工作內容包括：總裝配車間驗收飛機、飛機地面試驗、飛行前檢查、飛行試驗。

以無人機檢測大飛機外觀為例，講解總裝驗收和飛行前檢查;以靜力試驗、全尺寸疲勞試驗、結冰試驗、濺水試驗、地面滑行試驗、航空發動機試驗為例，講解飛機地面試驗;以新機首飛和調整試飛為例，講解飛行試驗。

飛機數字化制造技術包括飛機數字化設計、制造、裝配和檢測四方面內容，而并行工程將上述四個方面的內容有機地結合在了一起，使它們能夠同時進行。此處以F-35聯合打擊戰斗機為例進行講解。該機型在設計制造時，采用并行工程，使全世界5萬名技術在不同的時間和地點同時開展工作，并進行高效協作，設計與制造同時進行。通過制造過程中反應出的問題改進設計，再將改進的設計重新用于制造，大大提高了工作效率。

2? 結語

本文以現代飛機制造技術課程為例，在學生的技能達到一定水平的前提條件下，通過案例教學激發學生對所學專業的興趣，建立大局意識，養成從全局角度出發分析和解決實際問題的習慣。對于培養新一代具備一定理論基礎的航空產業所需生產一線技術人員具有借鑒價值。

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