中圖分類號:G643 文獻標識碼:A 文章編號:1673-7164(2025)20-0127-04
自1956年伊始,中國航天事業從無到有、從大變強,從“神舟\"飛天、“天宮\"守望、“北斗\"組網、“嫦娥”攬月、“天和\"遨游、“祝融\"探火、“羲和\"逐日到“東風”衛國,不斷創造新的歷史,走出了一條具有鮮明中國特色的發展道路。我國逐夢太空奮進足跡的背后離不開一支專業素養高、技術水平高的航天科技隊伍的默默付出與奉獻。“飛天逐夢,動力先行”,動力推進系統作為航天運載系統及導彈武器系統的“心臟”,始終發揮著舉足輕重的作用。作為一個高度專業化和技術密集型的領域,航天推進產業對于具備特定技能和素養的研究生人才的需求也隨著國家航天事業的蓬勃發展日漸迫切。
人才培養戰略貫穿中國航天事業的發展歷程,作為中國航天事業的奠基人,錢學森先生對人才培養極其重視。無論是發展科技還是鞏固國防,培養人才都是第一位的任務。作為一位杰出的戰略科學家,其戰略思想與實踐也體現在對教育和人才培養的高度重視與身體力行上。他將培養科學干部作為學科發展的基本環節來抓,將“技術科學”思想融人人才培養目標、教學計劃、課程設置等各個環節中,強調理工結合、科學與技術相結合,強調\"理工結合\"的技術科學人才培養體系,是我國技術科學人才培養之基。
遵循錢學森思想,針對專業型科技人才的培養,國內各院校遵循各自的辦學宗旨和資源特色,開設相應的專業課程。然而,在全局統籌的角度上仍存在一定欠缺,現有的專業課程中尚未布局相關方向和內容的專門課程,僅在部分專業課程中的個別知識點處穿插一些相關的內容,導致專業知識的講授碎片化、連貫性差,不成體系。除此之外,當前的研究生培養教育體系中,仍然較多地沿用傳統的教學模式,這一模式與當前航天推進事業快速、精益的發展需求脫節,造成人才供應與行業需求之間的突出矛盾。
本研究以培養高質量專業實用型研究生為宗旨,以專業課程“航天推進系統推力調節技術與應用\"為例,積極打造適用于航天推進方向“總師型\"研究生培養的校企聯合類專業課程,探索校企深度合作的新模式,加強專業學位課程學術性與工程實用性的融合度,提高航天推進專業研究生人才的培養質量,優化人才培養體系,為促進\"產一學一研一用\"緊密結合提供重要的支撐。
一、現狀分析與問題呈現
隨著當今航天技術的飛速進步,未來運載系統、近地空間重復使用運載器著陸/回收、深空探索航天器地外星球著陸,以及武器系統的遠射程、高速度、強機動性及強突防能力的發展趨勢,對推進系統的性能要求也越來越高。特別是在推力調節技術方面,要求推進系統能夠根據飛行任務的需要實時調節推力的大小和方向,更合理地分配推進劑能量。該技術的發展與應用在提高航天器的性能、降低任務成本、提升任務適應性等方面具有重要意義。因此,針對這一領域的專業課程建設是滿足國家戰略需求、推動科技進步的必然要求。
結合當前行業發展動態,大部分開設有航空宇航推進理論與工程專業的高校緊追行業發展需求,在研究生培養方案和課程設置中充分布局了基礎性課程,以滿足普適性的研究生課程需求。北京理工大學開設了“航空宇航推進原理”“燃燒與傳熱學\"等課程;哈爾濱工業大學開設有“智能發動機技術”“發動機燃燒學\"等課程;北京航空航天大學開設有“航空發動機原理\"“多維流體動力學\"等課程。不同學校根據自身學科特色設置有相關專業性較強的課程。如,哈爾濱工業大學開設了“高超聲速組合推進原理\"“微納衛星電推進技術\"“電推進陰極技術\"等課程;北京航空航天大學開設了“強度振動測試技術\"“替代航空燃料燃燒與排放\"等課程。[1-3]
但從目前針對航天推進方面國內外開設研究生課程的實踐情況來看,仍存在一些不足。1.基礎性課程布局充分,但專業化較強的課程可選性不足。總結來看,針對航空發動機方面開設的課程數量、種類較多,覆蓋面也較廣,針對航天推進系統的課程相對較少,專業課程設置量仍然嚴重不足,需要大幅拓展。 [4-5]2 課程的理論性相對充分,但工程應用性與科教/產教融合性不足。當前的研究生培養中,仍然較多地沿用傳統的教學模式,即課堂教學為主,教學內容的理論性較強,但與行業的實時需求脫節。這種課程設置與教學模式顯然無法很好地滿足當前航天推進事業的快速、精益發展需求,導致人才供應與行業需求之間存在突出矛盾。這一矛盾主要體現在兩方面,一是由于在人才專業知識需求方面沒有與研究院所、企業等用人單位高度協同,行業資源利用程度不高,導致高校教師在研究生課程教學內容的選擇上不夠精準、不夠合理,普遍存在專業知識創新性不足,時效性較差,對行業需求切入不精準的現象。二是畢業研究生到工作單位后,由于掌握的專業知識對口程度不高,工程應用性不強,無法快速適應或者熟悉工作任務,導致磨合期或者培養期較長,耽誤用人單位任務進度,降低了員工航天報國的熱情。
二、指導思想與總體方案
西北工業大學當前大力發展“總師型教育”,以培養“具有家國情懷,追求卓越、引領未來的領軍人才”為目標,聚焦“低調務實、兼收并蓄,厚積薄發、為國鑄劍\"特質內涵,培養學生具備“專業精、系統強、重實踐、能擔當\"的“總師\"雛形特質。這一教育理念旨在著力培養學生專業知識結構、系統整機觀念和解決實際問題等方面的能力。
作為專門面向航天推進方向專業學位研究生培養的重要專屬專業課程之一,“航天推進系統推力調節技術與應用\"課程通過深度拓展航天推進方面的基礎原理與知識,不僅可以為專業型研究生提供深入了解航天推進系統推力調節技術與應用的途徑,而且可以通過理論知識與實踐案例相結合的教學方式,進一步鞏固學生的專業知識基礎和實踐能力,這對于學生未來從事航天推進系統方面的學術研究或工程實踐都起到重要的支撐作用。該課程的總體教學方案安排如下。
(一)基本教學目標
為適應航天動力系統對高水平研究型人才的需求,針對航天推進領域專業課程覆蓋面亟須拓寬、教學深度亟須加強、工程性與產教/科教融合性亟待提升的問題,充分發揮校企聯合在研究生教學和工程實踐中的經驗與優勢,開展“航天推進系統推力調節技術與應用”課程建設。
(二)教學內容
通過講授液體火箭發動機、固體火箭發動機、吸氣式沖壓發動機、固液混合火箭發動機、粉末火箭發動機、凝膠火箭發動機和膏體火箭發動機等典型航天推進系統的工作原理、系統結構、功能、推力調節原理及方法,以及不同推進系統推力調節技術的最新研究應用成果和發展方向,使學生掌握有關航天推進系統推力調節的基本知識和方法,強化學生的科學研究能力和實踐應用技能,使其能夠在航天推進技術領域進行深入研究和創新。
(三)教學形式
1.理論講授:通過教師的課堂講解,幫助學生理解并掌握不同形式航天推進系統推力調節技術的基本原理和關鍵概念,對各種常見航天推進系統的推力調節技術研究的必要性、發展現狀、工程應用情況、未來發展趨勢和方向等進行系統性講授。
2.研討交流:開展深度的校企聯合授課,邀請同行業的知名科研院所與商業航天公司的專家走進課堂,分享他們掌握的航天推進系統變推力技術以及一線的發動機設計與研制經歷,使學生近距離了解中國航天事業發展的艱辛歷程,也讓學生了解目前復雜的國際形勢及其對航天動力系統的發展需求,推動學生對自己學業及職業有清晰的規劃。
3.創新探索:在課堂教學與討論基礎上,通過設置創新性作業題目,緊扣時代脈搏,密切聯系學生實際,提升教學的針對性和引導性。使學生在把握主干知識、核心內容的前提下,結合最新的航天動力應用,充分發揮自身的主觀能動性和創新能力,讓知識學習不僅僅停留在概念層面,還可以實現進一步的對標應用。
綜上,“航天推進系統推力調節技術與應用\"研究生課程的建設不僅是航天技術發展的需要,也是高質量專業型研究生教育的重要組成部分。通過此課程,可以有效提升學生的專業技能和創新能力,為我國航天事業的發展培養更多優秀的專業型人才。
三、課程安排與模塊設計
(一)基本思路
1.國家需求與思政教育導向:緊密結合國家航天戰略需求,瞄準國際航天推進領域的前沿推力調節技術與應用,確保課程內容的前瞻性和應用價值。
2.專業理論與科研實踐并重:在強調基礎理論教學的同時,充分利用校外專家的作用,增加工程實踐案例分析等環節,增強學生解決實際問題的能力。
3.創新能力培養與提升:在課堂教學與討論基礎上,通過設置創新性作業題目,激發學生的創新意識和創新能力。
4.內容持續更新優化:根據航天推進系統推力調節技術的快速發展及時更新課程內容,不斷擴充課程校外專家的規模,保持課程的時效性和先進性。
(二)具體方案
本課程的建設思路和方案如圖1所示。

1.課程內容設計
(1)液體火箭發動機推力調節技術與應用: ① 液體火箭發動機推力調節方案、系統組成及推力調節原理; ② 可調環形噴注器和可調氣蝕文氏管結構布局、工作特性及推力調節方法; ③ 典型應用案例。
(2)固體火箭發動機推力調節技術與應用: ① 固體火箭發動機推力調節的方法及其原理; ② 單室雙推力發動機、雙室雙推力發動機以及電控固體推進技術; ③ 喉栓調節技術、渦流閥調節技術等。
(3)吸氣式沖壓發動機推力調節技術與應用: ① 固體沖壓發動機推力調節的方法及其原理; ② 寬調節比內置固體火箭技術; ③ 滑盤閥調節技術。
(4)固液混合火箭發動機推力調節技術與應用:① 固液混合火箭發動機的工作原理、系統結構及功能; ② 推進劑、氧化劑供給系統; ③ 固液混合火箭發動機推力調節原理及調節案例。
(5)粉末火箭發動機推力調節技術與應用: ① 粉末火箭發動機工作原理、系統結構及功能; ② 粉末推進劑; ③ 粉末火箭發動機推力調節原理、方法及案例。
(6)凝膠火箭發動機推力調節技術與應用: ① 凝膠火箭發動機的工作原理、系統結構及功能; ② 凝膠推進劑分類及其性能; ③ 凝膠火箭發動機推力調節原理及案例。
(7)膏體火箭發動機推力調節技術與應用: ① 膏體火箭發動機的工作原理、系統結構及功能; ② 膏體推進劑分類及其性能; ③ 膏體火箭發動機推力調節原理及案例。
2.實踐創新環節加強
① 加強與航天科研院所、企業的校企合作,為學生呈現更多、更與時俱進的工程實踐與應用案例。 ② 引導學生充分運用并拓展所學知識,開展航天推進系統推力調節方面的創新探索與設計。
3.師資隊伍建設
① 引進國內權威科研院所和企業中具有豐富經驗的一線專家和學者,保證教學質量和學術水平。本課程邀請在國內固體動力推力調節領域具有顯著優勢的研究所研發人員、國內首款垂直起降可回收液體火箭“星云一號”總設計師及國內粉末火箭發動機領域研究知名專家等權威人士為學生講授固體火箭發動機、液體火箭發動機和沖壓發動機領域的最新推力調節技術與應用案例。 ② 加強校內教師與校外科研院所和企業的合作與交流,提升教師的專業能力和工程實踐水平。
4.評價與反饋機制
建立完善的課程評價體系,定期收集學生的反饋意見,及時調整和優化授課團隊、課程內容和教學方法等。
上述建設思路和具體方案的實施,能夠有效保障“航天推進系統推力調節技術與應用\"研究生課程的教學質量,培養出既具備扎實理論基礎又有豐富實踐經驗的高級專業技術人才,滿足航天領域的未來發展需求。
四、結語
為適應航天推進專業對創新實用型人才培養的需求,以目前研究生專業課程問題為導向,充分發揮教學團隊在研究生教學中積累的經驗與優勢,開展適合于航天推進方向“總師型\"研究生培養的校企聯合類專業課程建設,探索校企深度合作的新模式。在課程建設中注重實效,強化了校企聯合深度合作的新模式。緊追專業發展動態,設計更新課程內容,并通過多模塊教學形式及校企聯合教學團隊,強化學生創新探索能力,加深學生對專業發展、課程傳授的自主性接納能力,為培養創新型人才提供有力的支撐。
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(責任編輯:張若)