導(dǎo)語：如何才能寫好一篇航空工程進(jìn)展，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】航空工業(yè);復(fù)合材料;成型工藝

1.復(fù)合材料

復(fù)合材料不同于傳統(tǒng)的工藝材料，是將兩種或者兩種以上具有不同性能和形態(tài)的組分材料經(jīng)過復(fù)合手段的組合而得到的一種新型的多相材料。各種組分材料能夠在性能上取長補(bǔ)短，獲得良好的協(xié)同效應(yīng)。復(fù)合材料自20世紀(jì)40年展以來，因其具有的普通傳統(tǒng)材料所不具備的高比強(qiáng)度、高硬度、耐疲勞、破損安全性高和可設(shè)計(jì)性等各項(xiàng)突出的性能，很快獲得了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同復(fù)合材料又能分成纖維增強(qiáng)、細(xì)粒等多種復(fù)合材料。

2.復(fù)合材料在航空工業(yè)中的應(yīng)用

由于復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性強(qiáng)，又具有高比強(qiáng)度和高比剛度、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)良的性能，成為航空工業(yè)制造中常用的4大材料之一。常用于航空航天這種尖端技術(shù)所用的復(fù)合材料是經(jīng)過改良的先進(jìn)符合材料，用于航空工業(yè)設(shè)計(jì)的是以各種不同的高性能纖維為增強(qiáng)材料的先進(jìn)復(fù)合材料。根據(jù)聚合基不同得到的材料性能也有所差異。由于樹脂基復(fù)合材料其突出的高比強(qiáng)度和高比剛度使其成為最早應(yīng)用于航空工業(yè)并且保持最大應(yīng)用量。但該材料工作溫度受限于400℃，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的大量零部件需要再長期的高溫環(huán)境中工作，因此常用碳復(fù)合以及陶瓷復(fù)合而成的耐高溫性能優(yōu)越的金屬基材料。使用的復(fù)合材料在航空工業(yè)制造中所占比重大，所應(yīng)用的部位有垂直和水平尾翼、機(jī)身和機(jī)翼蒙皮。復(fù)合材料性能和制造技術(shù)在不斷改進(jìn)以更好的應(yīng)用于未來的航空工業(yè)中。

3.航空工業(yè)復(fù)合材料制件成型工藝

傳統(tǒng)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造過程大多由人力完成,這種手工操作方式致使制件的精度難以保證，而且耗費(fèi)巨大，生產(chǎn)效率低下。所以降低復(fù)合材料制件工藝的成本致使了自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。尤其在航空工業(yè)中，制備復(fù)合材料制件過程需要具有高度的自動(dòng)化以及較好的質(zhì)量控制，降低模具成本并且要縮短生產(chǎn)周期。這些要求都需要先進(jìn)的制件成型工藝來保證達(dá)到。用于航空工業(yè)的復(fù)合材料制件成型的工藝有：編制技術(shù)；固化工藝；鋪帶技術(shù)；非熱壓罐技術(shù)等。下面就常用的重要工藝的發(fā)展進(jìn)行簡要的闡述。

3.1常用于復(fù)合材料預(yù)成型的工藝

3.1.1編制工藝

編織工藝中包含有編織、針織、經(jīng)編等工藝。

編織工藝一般分為二維和三維兩種不同的工藝。能夠運(yùn)用于精細(xì)復(fù)雜形狀的制件成型，傳統(tǒng)的二維工藝在航空工藝的應(yīng)用主要由飛機(jī)進(jìn)氣道和機(jī)身J型隔框等這種制造較為復(fù)雜的零件。但是該技術(shù)編織的構(gòu)件厚度方面強(qiáng)度低，為了克服該問題促使了三維編織工藝的出現(xiàn)和發(fā)展，該技術(shù)在未來的飛機(jī)制造業(yè)中具有很大的應(yīng)用潛能。

針織工藝

針織是較為傳統(tǒng)的工藝，該工藝得到的復(fù)合材料抗沖擊力強(qiáng)，方向強(qiáng)度好，并具有較大的伸長性，能夠用于非承力的復(fù)雜形狀構(gòu)件的制造。借助于該工藝將定向纖維加入材料中能夠增強(qiáng)特定部位的機(jī)械性能。

經(jīng)編工藝

經(jīng)編工藝其實(shí)真正采用的是針織技術(shù)，之所以稱為經(jīng)編是將采用經(jīng)向針織技術(shù)，該工藝獲得的多層編織物中的纖維能夠定向，并且能節(jié)約鋪放的纖維，經(jīng)濟(jì)效益高。該技術(shù)并沒有廣泛的應(yīng)用于航空工業(yè)制造中，但是正在研究將該技術(shù)運(yùn)用到次承力以及主承力構(gòu)件的制造中。

3.1.2縫合和穿刺工藝

縫合工藝取代了傳統(tǒng)的機(jī)械連接方法，得到的紡織復(fù)合材料是將多層的二維材料織物用高性能纖維以及工業(yè)用的縫合技術(shù)縫合得到，采用的高性能纖維貫穿厚度方向因此材料的抗分層能力、抗剪切力、抗沖擊力等性能提高，從而縫合復(fù)合材料能夠提高材料的整體性能。運(yùn)用在航空工業(yè)中的大型軍用運(yùn)輸機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)件的制造不僅大大減輕了機(jī)體重量并降低了制造成本。

穿刺工藝。雖然該技術(shù)無法用于制造預(yù)成型體但是在很多方面是優(yōu)于縫合技術(shù)的，該技術(shù)避免了高成本縫合機(jī)的使用，一般采用真空袋熱壓或者超聲技術(shù)把薄的削片穿刺進(jìn)為固化的二維碳纖維復(fù)合材料板中，從而組合成三維的加強(qiáng)復(fù)合材料。而且制得的復(fù)合材料不受尺寸的限制，這使得該技術(shù)能夠廣泛的對飛機(jī)制造中局部的材料進(jìn)行加強(qiáng)。

3.2復(fù)合材料零件成形的工藝

3.2.1纖維纏繞工藝

該工藝是復(fù)合材料自動(dòng)成型的最初工藝形式，該工藝主要用于圓形及橢圓零件，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展較為成熟，但是無法用于非圓柱結(jié)構(gòu)件的制造成型。

3.2.2樹脂浸漬工藝

該綜合工藝中的關(guān)鍵工藝在于三維編織及縫合等技術(shù)預(yù)成型、編織縫合工藝、樹脂流動(dòng)模擬及控制等。該技術(shù)在航空領(lǐng)域常應(yīng)用機(jī)雷達(dá)天線罩的制造。該工藝有高溫要求。該技術(shù)采用的材料是樹脂以及纖維預(yù)制體，在高溫環(huán)境下樹脂形成樹脂膜或者稠狀的樹脂塊填滿三維編織獲縫合成的纖維預(yù)制體，經(jīng)固化得復(fù)合材料制件。

3.2.3自動(dòng)鋪放工藝

自動(dòng)鋪放技術(shù)是數(shù)控機(jī)床、材料工藝技術(shù)和軟件技術(shù)的綜合體，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代飛機(jī)制造業(yè)中。但是由于受計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，現(xiàn)在的自動(dòng)鋪放技術(shù)雖在速度和精確度上有提高但是鋪放面積仍是瓶頸問題。

3.2.4絲束鋪放工藝

絲束鋪放是近些年被高度重視的新技術(shù)。因?yàn)樵摷夹g(shù)集成了自動(dòng)鋪放的數(shù)控性以及纖維纏繞工藝的操作簡單等一系列的優(yōu)勢。能夠減少生產(chǎn)成本，并能制造復(fù)雜的無纖維角度限制的構(gòu)件。必將在未來的航空工業(yè)中大有可為。

4.總結(jié)

復(fù)合材料在航空工業(yè)領(lǐng)域?qū)⑷找姘l(fā)揮重要的作用，復(fù)合材料制件成型工藝在逐步的發(fā)展和完善的進(jìn)程中，但是工藝中尚存的許多瓶頸技術(shù)如：成本過高、制件機(jī)械性能差等仍困擾著復(fù)合材料的大量應(yīng)用。仍需要進(jìn)一步的研究來解決工藝中的問題，使復(fù)合材料能更好的應(yīng)用在航空工業(yè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]沃丁柱.復(fù)合材料大全[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[2]趙渠森.先進(jìn)復(fù)合材料手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

篇2

關(guān)鍵詞：“工程材料學(xué)”；航空航天專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）04-0124-03

“工程材料學(xué)”是航空主機(jī)類專業(yè)（包括飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程和機(jī)械工程等專業(yè)）的學(xué)科基礎(chǔ)課程。該課程雖然僅有48學(xué)時(shí)，但承擔(dān)著為未來的航空工程師構(gòu)建材料知識體系的重任，對學(xué)生今后的發(fā)展起著重要作用。本文結(jié)合近年的工作實(shí)踐，對該課程在教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的改革進(jìn)行研討。

一、高度重視航空和材料領(lǐng)域發(fā)展對“工程材料學(xué)”課程教學(xué)的影響

材料學(xué)既是基礎(chǔ)科學(xué)，也是應(yīng)用科學(xué)。材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，解決了很多工程領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，有力地推進(jìn)了相關(guān)科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，使得材料科學(xué)成為最活躍的科學(xué)領(lǐng)域，材料產(chǎn)業(yè)也成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。“工程材料學(xué)”以物理學(xué)、化學(xué)等理論為知識基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能，著重培養(yǎng)學(xué)生把這些知識應(yīng)用于解決工程實(shí)際中提出的對材料結(jié)構(gòu)、性能等方面問題的能力。作為一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，“工程材料學(xué)”具有較長的開設(shè)歷史，在人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要的作用。航空航天領(lǐng)域的發(fā)展對工程技術(shù)人員的能力素質(zhì)提出了更高的要求，特別是“卓越工程師”教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施，對工程類課程建設(shè)的需求更加迫切，有必要以新的形勢為背景反思該課程的教學(xué)改革。航空以眾多學(xué)科知識、先進(jìn)研究成果為基礎(chǔ)，已發(fā)展成為一個(gè)由多個(gè)分系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，需要工程技術(shù)人員采用系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代航空技術(shù)一百多年的發(fā)展，使得人們可以在更大的范圍內(nèi)探索天空，也使得飛行器的工作條件更加惡劣，工作環(huán)境更加嚴(yán)苛?，F(xiàn)代飛行器不僅要具有速度快、航程大、載重多等特點(diǎn)，還要滿足節(jié)能低碳等要求。材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為解決航空航天領(lǐng)域的諸多難題提供了可能，“一代材料，一代飛機(jī)”已成為飛行器發(fā)展公認(rèn)的規(guī)律。這對航空航天工程技術(shù)人員的材料知識提出了更高的要求。在飛行器及其主要部件的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)工作中，要全面認(rèn)識材料的性質(zhì)和特點(diǎn)，才能挖掘材料的潛能，充分利用材料的特性，滿足工作需要。面對航空航天迅猛的發(fā)展形勢，僅了解和掌握已有材料的知識是不夠的。具有創(chuàng)新素質(zhì)的工程技術(shù)人員，要了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展方向和趨勢，分析材料領(lǐng)域的發(fā)展對航空航天領(lǐng)域的影響，同時(shí)要認(rèn)真研究具體工作對新材料、新工藝的要求，明確材料發(fā)展的需求。在新型飛行器的研發(fā)過程中，要綜合考慮用戶對飛行器總體性能的多種要求，對各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的優(yōu)化。在落實(shí)對飛行器性能的要求時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，很多要求是相互矛盾的，比如飛機(jī)的航程和機(jī)動(dòng)性就存在著較大的矛盾。為了獲得較好的綜合性能，需要對飛機(jī)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，要及時(shí)掌握各種設(shè)計(jì)方案對飛機(jī)主要材料和工藝的要求，對飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合優(yōu)化。在此過程中，各部門工程師都需要和材料系統(tǒng)密切配合，才能實(shí)現(xiàn)信息和資源共享，降低全系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的可靠性和綜合性能。材料科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展也對課程教學(xué)提出了新的要求。材料科學(xué)與技術(shù)是研究材料成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用的學(xué)科。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，材料科學(xué)是發(fā)展最快速的學(xué)科之一，在金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強(qiáng)化、材料加工工程等主要方向上的發(fā)展日新月異，促使“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容的不斷充實(shí)。

“工程材料學(xué)”課程要系統(tǒng)講授材料科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能，使得學(xué)生掌握工程材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面的知識。早期的航空工程結(jié)構(gòu)以自然材料為主，如在美國萊特兄弟制造出第一架飛機(jī)上，木材占47%，普通鋼占35%，布占18%。隨后，以德國科學(xué)家發(fā)明具有時(shí)效強(qiáng)化功能的硬鋁為代表，很多優(yōu)質(zhì)金屬材料被開發(fā)出來，使得大量采用金屬材料制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)成為可能，也使得研究者們投入了更多的精力于金屬材料的探索。相應(yīng)地，這一時(shí)期“工程材料學(xué)”課程內(nèi)容也以金屬材料為主。上世紀(jì)70年代以后，復(fù)合材料開始在航空領(lǐng)域應(yīng)用。復(fù)合材料具有較高比強(qiáng)度和比剛度的優(yōu)點(diǎn)使得工程技術(shù)人員對其抱有很大的希望。航空工程師首先采用復(fù)合材料制造艙門、整流罩、安定面等次承力結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于機(jī)翼、機(jī)身等部位，向主承力結(jié)構(gòu)過渡。復(fù)合材料因其良好的制造性能被大量應(yīng)用在復(fù)雜曲面構(gòu)件上。復(fù)合材料構(gòu)件共固化、整體成型工藝能夠成型大型整體部件，減少零件、緊固件和模具的數(shù)量，降低成本，減少裝配，減輕重量。復(fù)合材料的用量已成為先進(jìn)飛行器的重要標(biāo)志。相應(yīng)地，復(fù)合材料必然要在“工程材料學(xué)”課程中占重要地位。鈦合金的開發(fā)和應(yīng)用使得飛行器具有更好的耐熱能力，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)、蒙皮等結(jié)構(gòu)的性能，有效解決了防熱問題?！肮こ滩牧蠈W(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該及時(shí)反映材料科學(xué)在提高飛行器性能方面的新應(yīng)用與新進(jìn)展。與此同時(shí)，其他相關(guān)學(xué)科也取得了長足的發(fā)展，使得主機(jī)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容大幅度增加，“工程材料學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)之間的矛盾愈加突出。

二、認(rèn)真分析專業(yè)教學(xué)對“工程材料學(xué)”課程的不同要求

“工程材料學(xué)”課程是一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，是基礎(chǔ)課與專業(yè)課間的橋梁和紐帶，在航空航天主機(jī)類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)等方面具有重要作用。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，該課程對主機(jī)類各專業(yè)采用同一標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)。雖然主機(jī)類各專業(yè)人才培養(yǎng)有其共性要求，但隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，專業(yè)分工越來越細(xì)，差異化特征也越來越明顯，因此“工程材料學(xué)”課程應(yīng)該充分考慮不同專業(yè)的具體需求，結(jié)合各專業(yè)的課程體系安排教學(xué)。飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程和機(jī)械工程等主機(jī)類專業(yè)根據(jù)航空領(lǐng)域中的分工培養(yǎng)學(xué)生，畢業(yè)學(xué)生的工作要求有所不同，對知識結(jié)構(gòu)的要求也不一樣。就材料方面知識而言，不同專業(yè)學(xué)生也會(huì)有所區(qū)別，應(yīng)按照專業(yè)特點(diǎn)縱向劃分對“工程材料學(xué)”課程的要求。不同專業(yè)主要服務(wù)對象的材料特點(diǎn)是確定課程要求的主要依據(jù)。

飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)要全面統(tǒng)籌飛行器產(chǎn)品及各部件的設(shè)計(jì)和制造，主要從事飛行器總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛機(jī)外形設(shè)計(jì)、飛機(jī)性能計(jì)算與分析、結(jié)構(gòu)受力與分析、飛機(jī)故障診斷及維修等工作，要求了解材料科學(xué)與工程的發(fā)展對現(xiàn)代飛行器設(shè)計(jì)技術(shù)的影響，因此要較全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知識，了解輕質(zhì)高強(qiáng)材料的發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢。飛行器動(dòng)力工程專業(yè)要求學(xué)生學(xué)習(xí)飛行器動(dòng)力裝置或飛行器動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)等方面的知識，主要培養(yǎng)能從事飛行器動(dòng)力裝置及其他熱動(dòng)力機(jī)械的設(shè)計(jì)、研究、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)和技術(shù)管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。飛行器動(dòng)力的重要部件對抗氧化性能和抗熱腐蝕性能要求較高，要求材料和結(jié)構(gòu)具有在高溫下長期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，材料在高溫下的行為、性能和分析、選擇方法應(yīng)該是該專業(yè)“工程材料學(xué)”課程的重點(diǎn)。飛行器制造工程和機(jī)械工程等專業(yè)要針對現(xiàn)代飛行器工作條件嚴(yán)酷、構(gòu)造復(fù)雜的特點(diǎn)，采用先進(jìn)制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，并為飛行器維護(hù)提供便利。該專業(yè)要求學(xué)生理解飛行器各部件的選材要求，掌握材料的制造工藝。飛行器零部件形狀復(fù)雜，所用材料品種繁多，加工方法多樣，工藝要求精細(xì)。很多新材料首先在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，其制造技術(shù)具有新穎性的特征，設(shè)計(jì)、材料與制造工藝互相融合、相互促進(jìn)的特點(diǎn)非常明顯，這就要求學(xué)生在“工程材料學(xué)”課程中把材料基礎(chǔ)打好，適應(yīng)工藝和材料不斷發(fā)展的要求。雖然各專業(yè)對“工程材料學(xué)”課程的要求有所不同，但課程基礎(chǔ)一致。

該課程名稱為“工程材料學(xué)”，即明確其重點(diǎn)在于將材料科學(xué)與技術(shù)的成果運(yùn)用于航空航天工程，把材料基本知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。“工程材料學(xué)”是相關(guān)專業(yè)材料學(xué)科的基本課程，學(xué)生要通過該課程了解金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料等微觀和宏觀基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)材料研究、分析的基本方法，掌握材料結(jié)構(gòu)與性能等基礎(chǔ)理論，研究主要材料的制備、加工成型等技術(shù)，為更好地學(xué)習(xí)專業(yè)課程創(chuàng)造條件，為將來從事技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)等打下基礎(chǔ)。由此可見，在明確了各專業(yè)對該課程的個(gè)性化要求的基礎(chǔ)上，更要明確共性要求?！肮こ滩牧蠈W(xué)”課程要培養(yǎng)學(xué)生材料方面的科學(xué)概念，提升材料方面的科學(xué)素質(zhì)，扎實(shí)的材料科學(xué)與技術(shù)知識基礎(chǔ)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程、提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必備條件，是進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，“工程材料學(xué)”課程采用“公共知識+方向知識”的模式比較合適，即把教學(xué)內(nèi)容劃分為每個(gè)專業(yè)均要求了解的材料領(lǐng)域知識和根據(jù)各個(gè)專業(yè)特色需要重點(diǎn)介紹的知識兩部分，既滿足了寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)需要，又注重了后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的要求，促進(jìn)了基礎(chǔ)理論和專業(yè)應(yīng)用的融合滲透，較好地滿足了材料、設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)一體化發(fā)展的需要，增強(qiáng)了跨學(xué)科、跨專業(yè)認(rèn)識問題、思考問題和研討問題的能力。

三、多管齊下建設(shè)豐富的教學(xué)環(huán)境

作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，“工程材料學(xué)”課程要根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)創(chuàng)新目標(biāo)和相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、方案，結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)的要求，注重與專業(yè)課程體系的融合，注重與工程實(shí)踐教育的結(jié)合，注重對學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力及綜合運(yùn)用知識能力的培養(yǎng)。在充分調(diào)研與分析專業(yè)人才培養(yǎng)對課程教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，要對課程的教學(xué)大綱和內(nèi)容進(jìn)行修訂，與相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)有效整合，拓展教學(xué)活動(dòng)的空間，營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，加強(qiáng)與后續(xù)課程及實(shí)踐活動(dòng)的聯(lián)系，解決學(xué)科基礎(chǔ)課的教學(xué)與專業(yè)人才培養(yǎng)需求的脫節(jié)或不銜接等問題。

“工程材料學(xué)”在第四學(xué)期開設(shè)，是一門承前啟后的課程。在前期開設(shè)的課程中，“大學(xué)物理”和“航空航天概論”是兩門直接相關(guān)的課程?！按髮W(xué)物理”提供了學(xué)習(xí)“工程材料學(xué)”的科學(xué)基礎(chǔ)，認(rèn)真分析“大學(xué)物理”知識點(diǎn)在“工程材料學(xué)”中的應(yīng)用，有助于學(xué)生更好地理解相關(guān)概念?！昂娇蘸教旄耪摗币院娇蘸教祛I(lǐng)域的發(fā)展為主線，介紹飛行器的組成及工作原理。如果在“工程材料學(xué)”課程講授之初讓學(xué)生重新回到機(jī)庫，從材料發(fā)展的角度再次審視航空航天的進(jìn)步，結(jié)合材料學(xué)的概念研究飛行器的組成及工作原理，會(huì)使得學(xué)生對該課程有比較全面的認(rèn)識。在相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程中，有好多課程與“工程材料學(xué)”密切相關(guān)，如“飛行器總體設(shè)計(jì)”、“發(fā)動(dòng)機(jī)原理”、“先進(jìn)制造技術(shù)”等，如果在“工程材料學(xué)”中對有關(guān)知識點(diǎn)作簡單介紹，可以使學(xué)生更好地綜合分析相關(guān)概念，加深理解。在主機(jī)類專業(yè)培養(yǎng)方案中，“工程訓(xùn)練”是集中式的工程能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，其教學(xué)內(nèi)容與“工程材料學(xué)”密切相關(guān)?！肮こ逃?xùn)練”教學(xué)內(nèi)容以機(jī)械制造工藝和方法為主，包括熱處理、鑄造、鍛造、焊接、車削加工、銑削加工、刨削加工、磨削加工、鉗工、數(shù)控加工、特種加工、塑性成型等，每一種制造工藝和方法都與工程材料密切相關(guān)。在以前的教學(xué)工作中，材料是加工對象，對材料的性能等的介紹很簡單，學(xué)生的認(rèn)識較淺。如果在“工程訓(xùn)練”教學(xué)過程中，針對不同的加工工藝和方法對材料作較深入的介紹，從應(yīng)用的角度分析不同材料加工工藝和方法的適應(yīng)性，可以促進(jìn)學(xué)生把材料理論知識的學(xué)習(xí)和工程實(shí)際聯(lián)系起來。通過讓學(xué)生分析研究實(shí)際材料在加工過程中的表現(xiàn)來認(rèn)識材料的性能，通過感性認(rèn)識來體會(huì)材料變化的規(guī)律，把深?yuàn)W的材料科學(xué)理論知識和生動(dòng)形象的加工過程結(jié)合起來。這樣不僅強(qiáng)化了工程訓(xùn)練效果，還能讓學(xué)生把材料的知識學(xué)活，留下更深刻的影響，更好地發(fā)揮學(xué)生的潛力。

航空航天主機(jī)類專業(yè)的課程設(shè)計(jì)是重要的綜合學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)任務(wù)一般是完成一項(xiàng)涉及本專業(yè)一門或多門主要課程內(nèi)容的綜合性、應(yīng)用性的設(shè)計(jì)工作，通過一系列設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)方案等文件體現(xiàn)工作成果。很多主機(jī)類專業(yè)的課程設(shè)計(jì)涉及材料的選用、處理等方面的問題。按照教學(xué)計(jì)劃，“工程材料學(xué)”先行開設(shè)。因此，在相關(guān)課程設(shè)計(jì)中，有目的地提出材料問題，引導(dǎo)學(xué)生在更廣的范圍里選材，在更加深入的層面上分析材料性能，可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主探究材料科學(xué)的積極性，幫助學(xué)生把材料知識轉(zhuǎn)化為初步的工作能力，克服課程知識的碎片化傾向。

四、結(jié)語

航空航天是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的集大成者，該領(lǐng)域發(fā)展很大程度上取決于材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。材料學(xué)是航空航天工程技術(shù)人員知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分?！肮こ滩牧蠈W(xué)”要按照現(xiàn)代大工程觀的要求組織教學(xué)，才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高培養(yǎng)質(zhì)量。航空航天領(lǐng)域和材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展，極大地豐富了“工程材料學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容。要根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展需要選擇教學(xué)內(nèi)容，按照理論實(shí)踐結(jié)合、突出工程應(yīng)用的要求構(gòu)建知識體系。在教學(xué)工作中，應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)要求，深入研究材料學(xué)的基本要求和各專業(yè)的發(fā)展方向，形成“公共知識+方向知識”的“工程材料學(xué)”課程結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率。統(tǒng)籌考慮專業(yè)教學(xué)與其他課程的聯(lián)系，以及課程設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)，以“工程材料學(xué)”課程為中心，注重課程的縱向推進(jìn)和知識的橫向聯(lián)系，不斷加深對材料學(xué)的理解和掌握，培養(yǎng)多角度研究分析、跨專業(yè)交流合作、多學(xué)科解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱張校，姚可夫.工程材料[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]周風(fēng)云.工程材料及應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.

[3]王少剛，鄭勇，汪濤.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].國防科技出版社，2016.

[4]閆康平.工程材料[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[5]于永泗，齊民.機(jī)械工程材料[M].大連理工大學(xué)出版社，2010.

Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors

WANG Tao，ZHOU Ke-yin

（College of Material Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

篇3

【關(guān)鍵詞】結(jié)冰包線；發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)；結(jié)冰條件

0 引言

運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)25部1419條款中規(guī)定，如果申請結(jié)冰條件下的飛行驗(yàn)證，飛機(jī)必須能在其附錄C確定的連續(xù)和間斷的最大結(jié)冰狀態(tài)（即結(jié)冰包線）下安全運(yùn)行。飛機(jī)防冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證需要表明對規(guī)章附錄C結(jié)冰包線的符合性。

機(jī)翼防冰系統(tǒng)一般由發(fā)動(dòng)機(jī)熱氣提供熱源。當(dāng)在結(jié)冰條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)供給空調(diào)系統(tǒng)和防冰系統(tǒng)熱氣；當(dāng)在非結(jié)冰條件下，僅供給空調(diào)系統(tǒng)熱氣。因此，在結(jié)冰條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，僅需要表明結(jié)冰包線內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)滿足空調(diào)、防冰系統(tǒng)的溫度和壓力需求。

1 結(jié)冰包線和結(jié)冰條件的實(shí)際應(yīng)用

1.1 結(jié)冰包線的適用性

適航標(biāo)準(zhǔn)25部附錄C規(guī)定的結(jié)冰包線主要由液態(tài)水含量、水滴平均有效直徑和環(huán)境溫度等決定，包括連續(xù)最大結(jié)冰條件和間斷最大結(jié)冰條件。結(jié)冰限制包線有2種表現(xiàn)形式，一種是由液態(tài)水含量、水滴平均有效直徑和環(huán)境溫度表示，另一種由環(huán)境溫度和高度表示。兩種表現(xiàn)形式可確定云層液態(tài)水含量同水滴直徑及高度間的相互關(guān)系。

這些結(jié)冰條件根據(jù)美國FAA等組織在北美等地區(qū)的結(jié)冰云層數(shù)據(jù)測量統(tǒng)計(jì)獲得，已經(jīng)得到FAA、EASA和CAAC適航當(dāng)局認(rèn)可，為國際公認(rèn)的結(jié)冰氣象條件。同時(shí)，根據(jù)咨詢通告AC20-73A，適航當(dāng)局認(rèn)為附錄C的結(jié)冰包線可以覆蓋99%的結(jié)冰條件。即，認(rèn)為結(jié)冰條件和適航標(biāo)準(zhǔn)25部附錄C規(guī)定的結(jié)冰包線一致。

1.2 結(jié)冰探測系統(tǒng)結(jié)冰告警和結(jié)冰條件的關(guān)系

結(jié)冰探測系統(tǒng)作為輔助飛行員判斷結(jié)冰條件的一種手段，飛行環(huán)境處于結(jié)冰條件內(nèi)時(shí)，結(jié)冰探測系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出結(jié)冰告警時(shí)。某結(jié)冰探測系統(tǒng)為磁致伸縮結(jié)冰探測系統(tǒng)，有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度[1，2]。其通過布置在機(jī)頭兩側(cè)風(fēng)擋下的結(jié)冰探測器探測結(jié)冰條件，當(dāng)任一支結(jié)冰探測器探測到結(jié)冰發(fā)出結(jié)冰告警時(shí)，即認(rèn)為飛機(jī)遇到結(jié)冰條件。同時(shí)，為使結(jié)冰探測系統(tǒng)先于防冰部位結(jié)冰，早期探測到結(jié)冰，起到結(jié)冰探測作用，保證結(jié)冰探測的安全余度，結(jié)冰探測器的安裝位置也應(yīng)進(jìn)行精確分析和驗(yàn)證[3]。

2 自然界超出附錄C包線的結(jié)冰條件

2015年夏天飛行期間共遭遇了7次結(jié)冰告警。結(jié)冰告警時(shí)環(huán)境溫度較高，筆者整理了結(jié)冰告警發(fā)出時(shí)對應(yīng)的飛行高度、環(huán)境溫度，在附錄C結(jié)冰包線中示意出飛行高度-環(huán)境溫度點(diǎn)。從圖1可以看出，結(jié)冰告警時(shí)：

a）飛行高度約為17700ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-8.2℃（總溫6.8℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-14.4℃、-11.7℃

b）飛行高度約為20700ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-7.3℃（總溫9℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-20.5℃、-16.7℃；

c）飛行高度約為21700ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-12.3℃（總溫7℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-22.7℃、-20℃；

d）飛行高度約為23600ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-15℃，對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-26.5℃；

e）飛行高度約為24200ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-15℃（總溫5℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-26.8℃；

f）飛行高度約為24600ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-13.2℃（總溫9.8℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-28.7℃；

g）飛行高度約為29100ft時(shí)，環(huán)境溫度約為-25.2℃（總溫-2℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-36.4℃。

無論在間斷最大結(jié)冰條件還是在連續(xù)結(jié)冰條件中，結(jié)冰探測系統(tǒng)發(fā)出結(jié)冰告警時(shí)的環(huán)境條件均超出附錄C結(jié)冰包線。也就是說，超出附錄C結(jié)冰包線的結(jié)冰條件在自然界環(huán)境中是真實(shí)存在的。

3 總結(jié)

通過實(shí)際飛行過程中結(jié)冰探測系統(tǒng)告警時(shí)的環(huán)境進(jìn)行總結(jié)，并和適航規(guī)章25部附錄C結(jié)冰包線進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)自然界中存在超出CCAR25部附錄C結(jié)冰包線的結(jié)冰條件。因此判斷目前的通常做法：在結(jié)冰條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，僅需要表明結(jié)冰包線內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)滿足空調(diào)、防冰系統(tǒng)的溫度和壓力需求，是不充分的。發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)應(yīng)充分考慮超出結(jié)冰包線的環(huán)境條件。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張杰，周磊，張洪，葉林.飛機(jī)結(jié)冰探測技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2016-12：1578-1586.

篇4

關(guān)鍵詞： 可續(xù)航探測飛行器； 混合動(dòng)力系統(tǒng)； 914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)； 太陽能電池

中圖分類號： TN602?34； TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）04?0132?04

Design of hybrid power system for sustainable detecting aircraft

XING Linlin， GAO Peixin

（Flight College， Binzhou University， Binzhou 256603， China）

Abstract： Since the air transportation hybrid power system is very difference from the referable land transportation and marine transportation hybrid power systems， the previously?designed hybrid power systems for the sustainable detecting aircraft have a certain problem. Therefore， a hybrid power system for sustainable detecting aircraft with strong climbing ability and strong energy optimization ability was designed. The system depends on the aircraft engine and solar cell to supply the energy for the sustainable detecting aircraft. The 914?type fuel aircraft engine supplies the energy for the sustainable detecting aircraft during start， stop， rise and fall. The multiple solar cells are paralleled in the system in the detecting process to supply the energy for the sustainable detecting aircraft. The model function of the solar cell and flow chart of the system energy consumption acquisition are given in System Implementation section in the paper. The experimental result shows that the hybrid power system has strong climbing ability and energy optimization ability.

Keywords： sustainable detecting aircraft； hybrid power system； 914?type aero?engine； solar cell

0 引 言

由汽車領(lǐng)域首先提出的混合動(dòng)力系統(tǒng)，是近些年科研組織的重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目，其已被廣泛應(yīng)用于陸運(yùn)和海運(yùn)領(lǐng)域。將混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用于可續(xù)航探測飛行器，是一項(xiàng)極具發(fā)展前景的項(xiàng)目[1?3]。混合動(dòng)力系統(tǒng)雖能夠有效增強(qiáng)可續(xù)航探測飛行器的各項(xiàng)飛行性能，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于可參考的陸運(yùn)和海運(yùn)混合動(dòng)力系統(tǒng)與空運(yùn)混合動(dòng)力系統(tǒng)存在較大差別，科研組織對其設(shè)計(jì)方向往往存在偏差，使曾設(shè)計(jì)出的可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)無法擁有較強(qiáng)的攀升能力和能量優(yōu)化能力。因此，設(shè)計(jì)一種擁有強(qiáng)攀升能力和強(qiáng)能量優(yōu)化能力的可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)，對我國空運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域有著重要意義[4?6]。

曾設(shè)計(jì)出的可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)都或多或少地存在一些問題。如文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)DA36E可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用串聯(lián)式設(shè)計(jì)，以電動(dòng)機(jī)為系統(tǒng)的主要供能設(shè)備，并利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)輔助供能，極大地縮減了可續(xù)航探測飛行器的能耗，但整個(gè)系統(tǒng)的能量優(yōu)化能力卻不高。文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)“灰面鷲”可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠鋰電池和燃料電池，為“灰面鷲”可續(xù)航探測飛行器提供了強(qiáng)勁的攀升能力，但系統(tǒng)的能量優(yōu)化能力較弱、耗能較大。文獻(xiàn)[9]設(shè)計(jì)基于燃料電池和鋰電池的續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對文獻(xiàn)[8]中系統(tǒng)的改進(jìn)，其在維持原系統(tǒng)攀升能力的同時(shí)，大力改進(jìn)了“灰面鷲”可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量優(yōu)化能力，是當(dāng)今社會(huì)較為成熟的續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)。但該系統(tǒng)的造價(jià)昂貴，維護(hù)成本也不低，無法對其進(jìn)行大面積推廣。

1 可m航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)和太陽能電池為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量。圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

由圖1可知，可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)主要依靠燃料為其提供能量，太陽能電池則主要依靠太陽能為其提供能量?？衫m(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)供能的基礎(chǔ)上，將太陽能電池收集到的太陽能經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為可續(xù)航探測飛行器能夠利用的機(jī)械能，以減少燃料使用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)是可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的主要能源供應(yīng)裝置，其能夠?qū)⑵渌问降哪苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能供可續(xù)航探測飛行器使用。可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)選用ROTAX公司生產(chǎn)的914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于輕型飛行器中，其優(yōu)勢有目共睹。914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)擁有電子啟動(dòng)功能和雙重保護(hù)電子點(diǎn)火，其最大轉(zhuǎn)速為5 800 r/min，輸出功率為73.5 kW，獨(dú)立干式機(jī)油箱容量為3 L，以上參數(shù)保證了914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?yàn)榭衫m(xù)航探測飛行器提供較強(qiáng)的起飛能力和攀升能力。在可續(xù)航探測飛行器的啟停、攀升和下落過程中，由于此時(shí)的能耗波動(dòng)較大，可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)主要依靠914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量。而在波動(dòng)較為平穩(wěn)的探測過程，系統(tǒng)主要利用太陽能電池為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量。當(dāng)914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)或太陽能電源損壞時(shí)，兩者也能夠互相供電，以維持可續(xù)航探測飛行器的正常運(yùn)行。914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)同太陽能電池切換電路如圖2所示。圖2中的a，b，c，x分別代表電路軸線的固定齒輪，齒輪公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)方向在不同可續(xù)航探測飛行器中不同的選擇；z1～z4代表電路中齒輪變速設(shè)備的專用齒輪。當(dāng)變速設(shè)備的專用齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪a也會(huì)跟隨一同運(yùn)轉(zhuǎn)。由于齒輪a，b，c三者互為相切安裝狀態(tài)，故齒輪b，c也會(huì)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽能電池根據(jù)變速設(shè)備的轉(zhuǎn)速確定自身該何時(shí)開始工作。

1.3 太陽能電池設(shè)計(jì)

太陽能電池是維持可續(xù)航探測飛行器持續(xù)探測的基礎(chǔ)設(shè)施。太陽能電池的型號多種多樣，可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)對太陽能電池的要求主要有：太陽電池應(yīng)具有較強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)化能力和抗干擾能力，且其制作、運(yùn)行成本應(yīng)被盡量壓縮。因此，選用薄膜型太陽能電池。薄膜型太陽能電池不但能夠滿足系統(tǒng)的以上要求，其安裝牢固，能夠防止可續(xù)航探測飛行器在飛行過程中，受到?jīng)_撞造成太陽能電池的掉落情況。圖3是薄膜型太陽能電池的供能電路圖。

圖3中，虛線框內(nèi)的箭頭方向表示太陽光能粒子的流向。當(dāng)陽光照射到薄膜型太陽能電池上，粒子的規(guī)則流向會(huì)產(chǎn)生電流，電路中的電壓表能夠?qū)崟r(shí)讀出薄膜型太陽能電池中半導(dǎo)體的總電壓，該總電壓能夠間接顯示出太陽能電池為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)的能量。在實(shí)際應(yīng)用中，通常將多個(gè)薄膜型太陽能電池連接起來，共同為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量，如圖4所示。

由圖4可知，薄膜型太陽能電池組在本質(zhì)上相當(dāng)于多個(gè)二極管并聯(lián)，并聯(lián)方式能夠有效分?jǐn)偺柲茈姵仉娐分幸蛱枏?qiáng)光強(qiáng)產(chǎn)生的高電流，其在保護(hù)電路元件的同時(shí)，為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)了更多的能量，也增強(qiáng)了可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量優(yōu)化能力。

2 可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 太陽能電池模型函數(shù)設(shè)計(jì)

可持續(xù)探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分構(gòu)建了太陽能電池模型，可更好地分析系統(tǒng)性能。設(shè)太陽能電池中二極管的輸出電流為，電路總電流和二極管分路電流分別為，，總電壓為，電路總電阻、二極管電阻和支路總電阻分別為，，，則有：

式中：是電路品質(zhì)因數(shù)；是太陽能電池的使用周期；是可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的保守力做功。

若想進(jìn)一步求取太陽能電池模型，應(yīng)先計(jì)算出太陽能電池電路內(nèi)部的各項(xiàng)基本指標(biāo)。軟件將其各項(xiàng)客觀指標(biāo)構(gòu)建出太陽能性能函數(shù)，如下：

在太陽能電池電路中，式（2）～式（4）中，代表電路中兩個(gè)電容；代表電路短路電流；代表電路功率極大值處的實(shí)時(shí)電流值；代表電路斷路電壓；代表電路功率極大值處的實(shí)時(shí)電壓值。，，，的大致范圍值可由太陽能電池說明書提供。在可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，太陽能電池的以上參數(shù)也能夠較為簡便地被獲取。由行器在高空中受到的輻射較多，而輻射會(huì)對太陽能電池的電流產(chǎn)生不良限制，故在太陽能電池模型中排除掉輻射對電流的影響，得到太陽能電池的最終模型函數(shù)為：

式中：代表飛行器受到輻射的實(shí)時(shí)強(qiáng)度值；代表太陽能電池受到輻射的實(shí)時(shí)強(qiáng)度值。

2.2 系統(tǒng)能耗獲取流程

可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)利用耦合分析方法獲取系統(tǒng)能耗，在可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行初期，軟件會(huì)對系統(tǒng)的初始能耗參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，該參數(shù)規(guī)定了系統(tǒng)能耗范圍，軟件會(huì)對不符合該范圍的系統(tǒng)不正常行為加以遏制。在獲取系統(tǒng)能耗的過程中，耦合分析方法根據(jù)探測飛行器的故障能耗對系統(tǒng)總能耗的影響力，對探測飛行器故障能耗首先進(jìn)行預(yù)測，如圖5所示。

由圖5可知，耦合分析方法對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能耗預(yù)測，是以太陽能電池模型函數(shù)提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)能耗測量值進(jìn)行的。系統(tǒng)總能耗預(yù)測值是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)能耗預(yù)測值求得的。將系統(tǒng)總能耗預(yù)測值與系統(tǒng)的初始能耗參數(shù)進(jìn)行對比，若滿足設(shè)定范圍，則該預(yù)測值即為系統(tǒng)的最終預(yù)測結(jié)果；若不滿足范圍，軟件則會(huì)重新開始預(yù)測各能耗。當(dāng)獲取到特定數(shù)量的能耗值，能耗獲取流程隨即停止。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的可續(xù)航探測飛行器動(dòng)力混合系統(tǒng)，較比以往設(shè)計(jì)出的可續(xù)航探測飛行器動(dòng)力混合系統(tǒng)來說，具有更強(qiáng)的攀升能力和能量優(yōu)化能力。在曾設(shè)計(jì)出的可續(xù)航探測飛行器動(dòng)力混合系統(tǒng)中，基于燃料電池和鋰電池的續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)雖價(jià)格昂貴，但系統(tǒng)性能相對較高，故選取該系統(tǒng)與本文系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)攀升能力和能量優(yōu)化能力的對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，將基于燃料電池和鋰電池的續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)稱作“驗(yàn)證對比系統(tǒng)”。

3.1 攀升能力驗(yàn)證

在可續(xù)航探測飛行器動(dòng)力混合系統(tǒng)攀升能力的驗(yàn)證中，實(shí)驗(yàn)利用兩種方案對本文系統(tǒng)和驗(yàn)證對比系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)給予可續(xù)航探測飛行器5條環(huán)境不同的探測軌道。方案一中，實(shí)驗(yàn)給予本文系統(tǒng)和驗(yàn)證對比系統(tǒng)相同的攀升能量，令安裝了兩系統(tǒng)的可續(xù)航探測飛行器在相同軌道環(huán)境下同時(shí)進(jìn)行攀升，記錄下兩系統(tǒng)攀升到1 000 m的用時(shí)，如圖6所示；方案二中，實(shí)驗(yàn)給予本文系統(tǒng)和驗(yàn)證對比系統(tǒng)相同的攀升時(shí)間，記錄下兩系統(tǒng)的攀升距離，如圖7所示。如圖6、圖7所示，驗(yàn)證對比系統(tǒng)的攀升時(shí)間曲線和攀升距離曲線的波動(dòng)幅度較大，可見軌道環(huán)境對該系統(tǒng)的攀升性能影響較大。其1 000 m的平均攀升時(shí)間為3.2 min，相同情況下的平均攀升距離為4.5 km；本文系統(tǒng)的攀升時(shí)間曲線和攀升距離曲線的波動(dòng)幅度^小，可見軌道環(huán)境對本文系統(tǒng)的攀升性能影響較小。其1 000 m的平均攀升時(shí)間為2.2 min，低于驗(yàn)證對比系統(tǒng)的平均攀升時(shí)間1 min。相同情況下本文系統(tǒng)的平均攀升距離為6.2 km，高于驗(yàn)證對比系統(tǒng)的平均攀升距離1.7 km。

基于以上結(jié)果能夠預(yù)測，若在實(shí)驗(yàn)中增大固定變量數(shù)值，兩系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差值將進(jìn)一步拉大，驗(yàn)證了本文系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的攀升能力。

3.2 能量優(yōu)化能力驗(yàn)證

在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，一旦燃料耗盡，可續(xù)航探測飛行器的飛行安全即受到威脅，因此必須將混合動(dòng)力系統(tǒng)中的額外能有效轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。為了驗(yàn)證可續(xù)航探測飛行器動(dòng)力混合系y的能量優(yōu)化能力，應(yīng)從其能量轉(zhuǎn)化效率和耗能量兩方面入手。實(shí)驗(yàn)在相同條件下，令安裝了本文系統(tǒng)和驗(yàn)證對比系統(tǒng)的可續(xù)航探測飛行器攀升到10 km，并記錄下兩系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率和總耗能量，如圖8、圖9所示。

由圖8可知，本文系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，其平均能量轉(zhuǎn)化效率為89%，且轉(zhuǎn)化穩(wěn)定性較強(qiáng)。驗(yàn)證對比系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率在可續(xù)航探測飛行器飛行的前10 h數(shù)值較高且較為穩(wěn)定，但在更長時(shí)間得飛行過程中，其能量轉(zhuǎn)化效率大幅度降低。由圖9可知，本文系統(tǒng)的耗能量遠(yuǎn)低于驗(yàn)證對比系統(tǒng)的耗能量。且本文系統(tǒng)耗能曲線的抗干擾能力更強(qiáng)，其波動(dòng)幅度不超出180 W?h。以上兩個(gè)結(jié)論能夠驗(yàn)證本文系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的能量優(yōu)化能力。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)一種擁有強(qiáng)攀升能力和強(qiáng)能量優(yōu)化能力的可續(xù)航探測飛行器混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)和太陽能電池為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量。在可續(xù)航探測飛行器的啟停、攀升和下落過程中，914型航空發(fā)動(dòng)機(jī)利用燃料為其提供能量；而在探測過程中，系統(tǒng)將多個(gè)太陽能電池并聯(lián)起來，共同為可續(xù)航探測飛行器供應(yīng)能量。軟件設(shè)計(jì)太陽能電池模型函數(shù)，以及系統(tǒng)能耗獲取流程圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的攀升能力和能量優(yōu)化能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 樂淑玲，王云，劉詩鸞，等.新型混合動(dòng)力無人飛行器氣動(dòng)特性數(shù)值分析[J].計(jì)算機(jī)仿真，2014，31（6）：87?91.

[2] 郭嘉琪，鄭興濤，董安琪.太陽能混合動(dòng)力氣囊機(jī)身驗(yàn)證機(jī)[J].科技資訊，2014，12（15）：1?2.

[3] 李彬，鄧有奇，唐靜，等.基于三維非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格的離散伴隨優(yōu)化方法[J].航空學(xué)報(bào)，2014，35（3）：674?686.

[4] ，招啟軍.懸停狀態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼干擾流場及氣動(dòng)力的CFD計(jì)算[J].航空學(xué)報(bào)，2014，35（2）：361?371.

[5] 萬云霞，許倫豹，胡龍，等.基于Arduino的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2015，33（4）：389?396.

[6] 李碩，緱林峰.飛行器動(dòng)力系統(tǒng)多變量控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].測控技術(shù)，2015，34（2）：88?90.

[7] 馮東華，賈海龍.無人飛行器飛控測試中動(dòng)力故障自主檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2014，22（9）：2716?2718.

篇5

關(guān)鍵詞： 溫度傳感器； 結(jié)冰速率傳感器； 融冰傳感器； 結(jié)冰速率解算器； 融冰解算器

中圖分類號： TN911.7?34； V267+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）15?0105?03

Maintenance practice of icing detection system for an aircraft

DU Guang?ming1， WANG Shu?wei2

（1. Flight Test Center of AVIC GA Huanan Aircraft Industry Co.， Ltd.， Zhuhai 519040， China； 2. Air Defense Forces Academy， Zhengzhou 450052， China）

Abstract： An aircraft is a new type one， which was independently developped in China. It has open vitrification cockpit and advanced avionic systems， and installed an international level icing detection system which was independently developped in China. The composition， working principle and maintenance practice of the new icing detection system are elaborated， and some relevant suggestions are given.

Keywords： temperature sensor； icing speed sensor； thawing ice sensor； icing rate solver； thawing ice solver

0 引 言

飛機(jī)在結(jié)冰氣象條件下飛行時(shí)，可發(fā)生飛機(jī)結(jié)冰現(xiàn)象。飛機(jī)結(jié)冰是指飛機(jī)機(jī)體表面某些部分聚集冰層的現(xiàn)象，它主要由云中過冷水滴或降雨中的過冷雨碰到飛機(jī)機(jī)體后凝固形成的，也可由水汽直接在機(jī)體表面凝華而成。只要有適當(dāng)?shù)目諝鉂穸龋? ℃時(shí)就會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象[1]。機(jī)翼前緣結(jié)冰，破壞了飛機(jī)的氣動(dòng)外形，使飛機(jī)的阻力增大，升力減小，飛機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性下降；在旋翼和螺旋槳槳葉上結(jié)冰，破壞了槳葉表面的光滑，結(jié)冰一開始，就出現(xiàn)了附層面的紊流化，極大地增加了翼型阻力，使拉力特性變壞，效率降低，會(huì)造成飛機(jī)和動(dòng)力裝置的振動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道結(jié)冰，可能會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量減小而造成發(fā)動(dòng)機(jī)停車；風(fēng)擋結(jié)冰，降低了風(fēng)擋的透明度，妨礙目視飛行；天線結(jié)冰，可能發(fā)生機(jī)械折斷，影響通信或造成通信中斷，這些因素均可能造成意外事故[2]。飛機(jī)結(jié)冰引起的主要損失是航空器損壞、人員傷亡和飛機(jī)飛離結(jié)冰大氣層所消耗的燃油費(fèi)。據(jù)美國國家交通安全部估算，在1982年至2000年間，美國約有819人死于與飛機(jī)結(jié)冰相關(guān)的事件[3]。某型機(jī)上安裝的國內(nèi)自主研發(fā)的國際上比較先進(jìn)的結(jié)冰探測系統(tǒng)，具備完善的上電自檢測功能和故障定位功能，具有飛機(jī)結(jié)冰后燈光告警提示、結(jié)冰強(qiáng)度和結(jié)冰位置顯示功能。為了詳細(xì)地說明該結(jié)冰探測系統(tǒng)，下面就從系統(tǒng)的組成及功用、系統(tǒng)的工作原理及使用維護(hù)實(shí)踐依次進(jìn)行闡述，并提出了相關(guān)意見和建議。

1 結(jié)冰探測系統(tǒng)的組成及功用

結(jié)冰探測系統(tǒng)由1個(gè)溫度傳感器、1個(gè)結(jié)冰速率傳感器、4個(gè)融冰傳感器、1個(gè)結(jié)冰速率解算器、1個(gè)融冰效果解算器和1個(gè)飛機(jī)結(jié)冰告警燈（紅）組成，系統(tǒng)的自檢測結(jié)果、結(jié)冰強(qiáng)度及結(jié)冰位置通過機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)上的相關(guān)畫面顯示。溫度傳感器的主要功用是探測飛機(jī)外部的環(huán)境溫度，給結(jié)冰探測系統(tǒng)輸入溫度信號，當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)系統(tǒng)介入工作，當(dāng)溫度高于5 ℃時(shí)結(jié)冰探測系統(tǒng)停止工作[4]。結(jié)冰速率傳感器的主要功用是在結(jié)冰探測系統(tǒng)工作的狀態(tài)下，根據(jù)結(jié)冰速率傳感器上的結(jié)冰情況及冰層厚度向結(jié)冰速率解算器輸出信號，結(jié)冰速率解算器對輸入的信號進(jìn)行分析、處理，輸出飛機(jī)結(jié)冰的告警信號及弱/中/強(qiáng)的結(jié)冰強(qiáng)度信號。融冰傳感器的主要功用是在結(jié)冰探測系統(tǒng)工作的狀態(tài)下，根據(jù)融冰傳感器上結(jié)冰的情況向融冰效果解算器輸出有無結(jié)冰的信號，由融冰解算器經(jīng)結(jié)冰速率解算器通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)，最終在其上的相關(guān)畫面顯示。

2 結(jié)冰探測系統(tǒng)的的工作原理

結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理方框圖如圖1所示。

圖1 結(jié)冰探測系統(tǒng)工作原理方框圖

在結(jié)冰探測系統(tǒng)電源接通之后，系統(tǒng)進(jìn)行自檢測，自檢測結(jié)果在發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)的相關(guān)畫面上進(jìn)行顯示，顯示畫面如圖2所示。白底黑字為自檢測正常，白底紅字為自檢測故障。自檢測結(jié)束且自檢測結(jié)果均正常后，結(jié)冰探測系統(tǒng)進(jìn)入到待命狀態(tài)。

圖2 結(jié)冰探測系統(tǒng)自檢測畫面

2.1 溫度傳感器的工作原理

溫度傳感器的核心部分是一個(gè)熱敏電阻——鉑，不同的溫度對應(yīng)不同的電阻阻值，輸出的是電阻信號[5]。

2.2 結(jié)冰速率傳感器的工作原理

結(jié)冰速率傳感器是一種平膜式結(jié)冰傳感器[6]，具有弱、中、強(qiáng)三級結(jié)冰強(qiáng)度報(bào)警信號的輸出功能，報(bào)警閾值設(shè)定點(diǎn)和閾值點(diǎn)增量均可由人工設(shè)定或系統(tǒng)軟件設(shè)定。該傳感器基于固體的諧振頻率隨著質(zhì)量和剛度的變化而改變這個(gè)原理，使用一個(gè)在諧振頻率振動(dòng)的膜片測量結(jié)冰。傳感器膜片上冰的沉積引起膜片剛度和質(zhì)量的改變，剛度的增加使膜片諧振頻率增加，質(zhì)量增加影響與其相反。由于結(jié)冰造成的剛度增加影響比質(zhì)量增加影響大，故使得振動(dòng)膜片的諧振頻率增加，而當(dāng)水或其他液體附著在膜片上時(shí)，使質(zhì)量增加但不增加剛度，諧振頻率降低。因此，通過監(jiān)測振動(dòng)膜片的諧振頻率的改變，可以判斷是否有冰結(jié)成及冰厚的大小，輸出的是頻率信號。

2.3 融冰傳感器的工作原理

融冰傳感器是一種平膜式結(jié)冰傳感器[6]，具有是否結(jié)冰告警信號的輸出功能。該傳感器基于固體的諧振頻率隨著質(zhì)量和剛度的變化而改變這個(gè)原理，使用一個(gè)在諧振頻率振動(dòng)的膜片測量結(jié)冰。傳感器膜片上冰的沉積引起膜片剛度和質(zhì)量的改變，剛度的增加使膜片諧振頻率增加，質(zhì)量增加影響與其相反。由于結(jié)冰造成的剛度增加影響比質(zhì)量增加影響大，故使得振動(dòng)膜片的諧振頻率增加，而當(dāng)水或其他液體附著在膜片上時(shí)，使質(zhì)量增加但不增加剛度，諧振頻率降低。因此，通過監(jiān)測振動(dòng)膜片的諧振頻率的改變，可以判斷是否有冰結(jié)成，輸出的是頻率信號。

2.4 融冰效果解算器的工作原理

對1號至4號融冰傳感器輸出的頻率信號進(jìn)行分析與處理[7]，當(dāng)頻率信號達(dá)到融冰解算器設(shè)定的結(jié)冰報(bào)警閾值時(shí)，輸出對應(yīng)的融冰傳感器結(jié)冰的信號，并將結(jié)果經(jīng)由結(jié)冰速率結(jié)算器輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)并通過其上的相關(guān)畫面進(jìn)行顯示，如圖3所示。

圖3 結(jié)冰強(qiáng)度顯示畫面

2.5 結(jié)冰速率解算器的工作原理

對溫度傳感器輸出的電阻信號進(jìn)行分析與處理，當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)發(fā)出結(jié)冰探測系統(tǒng)介入工作的指令，當(dāng)溫度高于5 ℃時(shí)發(fā)出結(jié)冰探測系統(tǒng)停止工作的指令。

對結(jié)冰速率傳感器輸出的頻率信號進(jìn)行分析與處理[7]，輸出二路信號[8]：

（1）當(dāng)頻率信號達(dá)到結(jié)冰速率解算器設(shè)定的弱/中/強(qiáng)結(jié)冰強(qiáng)度報(bào)警閾值時(shí)，輸出一路對應(yīng)的弱/中/強(qiáng)結(jié)冰強(qiáng)度信號，并將結(jié)果輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)并由通過其上的相關(guān)畫面進(jìn)行顯示，如圖3所示。

（2）當(dāng)結(jié)冰速率解算器輸出一種對應(yīng)的弱/中/強(qiáng)結(jié)冰強(qiáng)度信號時(shí)，輸出另一路信號用來點(diǎn)亮飛機(jī)結(jié)冰告警燈（紅）。

2.6 結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理

在結(jié)冰探測系統(tǒng)接通電源、自檢測結(jié)束且自檢測結(jié)果均正常后，結(jié)冰探測系統(tǒng)進(jìn)入到待命狀態(tài)。溫度傳感器將溫度信號（假設(shè)溫度低于5 ℃）輸出至結(jié)冰速率解算器進(jìn)行分析與處理，結(jié)冰速率解算器發(fā)出結(jié)冰探測系統(tǒng)工作的指令，結(jié)冰探測系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。結(jié)冰速率傳感器將結(jié)冰速率信號（假設(shè)“強(qiáng)”結(jié)冰）輸出至結(jié)冰速率解算器進(jìn)行分析與處理，結(jié)冰速率解算器將“強(qiáng)”結(jié)冰的信號通過數(shù)據(jù)總線輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)，點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)上的相關(guān)畫面（見圖3）“強(qiáng)”字。同時(shí)，結(jié)冰速率解算器輸出信號將飛機(jī)結(jié)冰告警燈（紅）點(diǎn)亮，提醒飛行人員注意。飛行人員看到飛機(jī)結(jié)冰的告警信號后按操作程序接通相關(guān)除冰設(shè)備進(jìn)行除冰，在除冰過程中融冰效果解算器對1號至4號融冰傳感器輸入的信號進(jìn)行分析與處理，當(dāng)頻率信號在融冰解算器設(shè)定的結(jié)冰報(bào)警閾值時(shí)，輸出對應(yīng)融冰傳感器位置結(jié)冰的信號，并將結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線傳輸至結(jié)冰速率解算器，由結(jié)冰速率解算器通過數(shù)據(jù)總線輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)指示與空勤告警系統(tǒng)上的相關(guān)畫面（見圖3）進(jìn)行顯示。

3 結(jié)冰探測系統(tǒng)的使用維護(hù)實(shí)踐

結(jié)冰探測系統(tǒng)完善的上電自檢測功能和故障定位功能，先進(jìn)的飛機(jī)結(jié)冰后燈光告警提示、結(jié)冰強(qiáng)度和結(jié)冰位置顯示功能，在裝機(jī)后多年的使用維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)了諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在部分缺點(diǎn)。

3.1 結(jié)冰探測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 故障定位準(zhǔn)確，維護(hù)工作量低、效率高

在某次飛行前準(zhǔn)備的過程中，機(jī)務(wù)人員按照結(jié)冰探測系統(tǒng)的正常操作程序進(jìn)行檢查，結(jié)果自檢測畫面中“3號融冰傳感器”呈現(xiàn)白底紅字的故障現(xiàn)象。隨后，將結(jié)冰探測系統(tǒng)進(jìn)行了多次下電后重新接通，上述故障仍然存在。因?yàn)?號至4號融冰傳感器分別安裝在飛機(jī)左、右機(jī)翼和右、左平尾的前緣，更換時(shí)必須拆下對應(yīng)位置的前緣，工作量非常大。為了慎重起見，采用了參照融冰傳感器資料對比測量3號和4號融冰傳感器對應(yīng)管腳間電阻值的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3號融冰傳感器有2個(gè)管腳間的電阻值大大偏離了資料上規(guī)定的數(shù)值且與4號融冰傳感器對應(yīng)管腳間的電阻值相差甚遠(yuǎn)。經(jīng)過系統(tǒng)自檢測和電阻值測量，最終判定3號融冰傳感器故障，更換后系統(tǒng)上電自檢測結(jié)果正常，飛行過程工作正常。

這個(gè)實(shí)例足以說明：結(jié)冰探測系統(tǒng)先進(jìn)的系統(tǒng)自檢測及故障定位功能[9]，在飛機(jī)的使用維護(hù)過程中大大降低了維護(hù)人員的工作量，為排故人員指明了故障點(diǎn)，使維護(hù)人員少走彎路，提高了工作效率。

3.1.2 操作檢查程序簡單，檢查結(jié)果直觀、方便

結(jié)冰探測系統(tǒng)的操作檢查程序非常簡單：

（1）給系統(tǒng)提供+28 V DC和115 V/400 Hz AC電源；

（2）接通系統(tǒng)的電源開關(guān)；

（3）在發(fā)動(dòng)機(jī)指示和空勤告警系統(tǒng)相關(guān)顯示畫面上查看系統(tǒng)自檢測結(jié)果。

與該型機(jī)的原型機(jī)上安裝的電導(dǎo)法結(jié)冰傳感器的結(jié)冰探測系統(tǒng)相比，減少了需在發(fā)動(dòng)機(jī)試車的狀態(tài)下，用導(dǎo)電的水和干冰人為制造結(jié)冰結(jié)果的操作程序，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.1.3 告警方式醒目，燈光和文字相得益彰，便行人員掌握實(shí)際結(jié)冰位置

參照結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)飛機(jī)結(jié)冰時(shí)既有飛機(jī)結(jié)冰示燈（紅）燃亮的燈光提示，又有發(fā)動(dòng)機(jī)指示和空勤告警系統(tǒng)顯示畫面上結(jié)冰強(qiáng)度的文字提示，融冰傳感器還能夠指出具體結(jié)冰的位置[9]，便行人員掌握飛機(jī)的結(jié)冰強(qiáng)度及實(shí)際結(jié)冰位置。與該型機(jī)的原型機(jī)上安裝的電導(dǎo)法結(jié)冰傳感器的結(jié)冰探測系統(tǒng)相比，彌補(bǔ)了在飛機(jī)結(jié)冰后只有飛機(jī)結(jié)冰示燈（紅）燃亮的燈光提示而無法知道結(jié)冰強(qiáng)度及實(shí)際結(jié)冰位置的不足。

3.2 結(jié)冰探測系統(tǒng)的缺點(diǎn)

3.2.1 地面無法模擬飛機(jī)結(jié)冰后系統(tǒng)的工作情況

系統(tǒng)在地面進(jìn)行維護(hù)檢查時(shí)僅能查看到系統(tǒng)的自檢測結(jié)果，不能像該型機(jī)的原型機(jī)上安裝的電導(dǎo)法結(jié)冰傳感器的結(jié)冰探測系統(tǒng)那樣可以人工模擬飛機(jī)結(jié)冰后系統(tǒng)的工作情況[10]。參照結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理：結(jié)冰速率傳感器和融冰傳感器輸出的是頻率信號，5個(gè)傳感器的安裝位置非常高且間距甚遠(yuǎn)，不可能在5個(gè)傳感器上均進(jìn)行人工模擬結(jié)冰現(xiàn)象，從而也無法模擬飛機(jī)結(jié)冰后系統(tǒng)的工作情況。此外，系統(tǒng)的自檢測結(jié)果與飛機(jī)結(jié)冰后系統(tǒng)的工作情況仍存在一定的差異。

3.2.2 存在自檢測定位不準(zhǔn)、虛警的情況

參照結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理：結(jié)冰速率傳感器和融冰解算器輸出的是頻率信號，溫度傳感器輸出的是電阻信號。頻率信號在傳輸過程中尤其是在飛機(jī)這樣的電磁環(huán)境極為復(fù)雜的系統(tǒng)中的傳輸過程中極易受到外界電磁環(huán)境的干擾，極易產(chǎn)生虛警信號[4]。在該型機(jī)某架飛機(jī)的試飛過程中，當(dāng)時(shí)的天空根本不具備結(jié)冰的條件，但系統(tǒng)連續(xù)3天多次出現(xiàn)了“強(qiáng)”結(jié)冰的虛警信號。為了排除此虛警，維護(hù)人員在地面多次對系統(tǒng)進(jìn)行了通電檢查，均未出現(xiàn)自檢測故障的現(xiàn)象。參照結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理：“強(qiáng)”結(jié)冰信號是由結(jié)冰速率傳感器輸出的信號經(jīng)結(jié)冰速率解算器分析和處理后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)指示和空勤告警系統(tǒng)并由其相關(guān)畫面顯示出來的。于是采用了參照結(jié)冰速率傳感器資料，與另外2個(gè)新出廠的結(jié)冰速率傳感器對比測量對應(yīng)管腳電阻值的方法，最終斷定原裝機(jī)的結(jié)冰速率傳感器故障，更換后進(jìn)行系統(tǒng)通電檢查和飛行驗(yàn)證均工作正常，虛警消失。

3.2.3 系統(tǒng)的安裝和電纜的長度有嚴(yán)格的要求，不同機(jī)種的互換性差

參照系統(tǒng)的工作原理：結(jié)冰速率傳感器和融冰解算器輸出的是頻率信號，這種信號在傳輸過程中極易受到干擾和衰減，因此系統(tǒng)對傳輸電纜的長度有嚴(yán)格的要求，這就造成了不同機(jī)種的互換性差的結(jié)果，不利于該型結(jié)冰探測系統(tǒng)的推廣和使用。

4 意見和建議

參照結(jié)冰探測系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合結(jié)冰探測系統(tǒng)在使用維護(hù)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出以下幾點(diǎn)意見和建議：提高系統(tǒng)在不同機(jī)型間的互換性，推廣系統(tǒng)的應(yīng)用范圍；提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的虛警率；研制出性能可靠的具有結(jié)冰仿真功能的配套的地面試驗(yàn)設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 易賢.飛機(jī)積冰的數(shù)值計(jì)算與積冰試驗(yàn)相似準(zhǔn)則研究[D].綿陽：中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心，2007.

[2] 鄭連興，任仁良.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（AV）（下冊）[M]：北京：兵器工業(yè)出版社，2006.

[3] 戴艷萍.飛機(jī)結(jié)冰預(yù)警系統(tǒng)問世[EB/OL].[2006?12?14].http：///kppd/kppdkjzg/201212/t20121215_197054. html.

[4] 裘燮綱.飛機(jī)防冰系統(tǒng)[M].南京：南京航空航天大學(xué)出版社，1996.

[5] 劉迎春.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，2004.

[6] 張杰，周磊，張洪，等.飛機(jī)結(jié)冰探測技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006，27（12）：1578?1586.

[7] 張濱華，王華，王勁松，等.一種基于振動(dòng)原理的結(jié)冰探測方法[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2003（4）：142?145.

[8]胡斌.電子線路學(xué)習(xí)方法（七）：第三講電感電路分析方法（上）[J].電子世界，2010（3）：33?34.

篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室；科學(xué)管理；管理正能量

中圖分類號：TP308

進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)在航天化工、冶金冶煉、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都占據(jù)了不可缺少重要地位，當(dāng)然也進(jìn)入大學(xué)的校園里，在職業(yè)教育中也是不可避免地進(jìn)入數(shù)字模擬化教學(xué)的高新教育領(lǐng)域，故計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室是職業(yè)學(xué)院不可缺少的重要戰(zhàn)略要地。其功能的發(fā)揮不僅關(guān)系到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的進(jìn)展情況，也直接影響到了學(xué)生進(jìn)入工作崗位后的工作能力。目前職業(yè)教育進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)已經(jīng)非常普及了，并成為職業(yè)素質(zhì)教育不可缺少的重要組成部分。那么，如何科學(xué)管理與維護(hù)實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備，為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在教學(xué)中能夠提高教學(xué)質(zhì)量，充分發(fā)揮其功能，這是實(shí)訓(xùn)室管理人員應(yīng)該去思考的問題，計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的使用為教育教學(xué)開創(chuàng)了遼闊的科學(xué)遠(yuǎn)景，但是也存在著一些弊端和一些不和諧的因素。

1 職業(yè)院校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的現(xiàn)狀

1.1 實(shí)訓(xùn)室的時(shí)間和內(nèi)容單一

實(shí)驗(yàn)室按課程設(shè)置依附于課堂教學(xué)，缺乏創(chuàng)新。操作性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是占多數(shù)，學(xué)生被束縛在教師制定的框架中，只能按照設(shè)計(jì)好的模式步驟去實(shí)驗(yàn)，極大地限制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提高。就是老師課堂上要學(xué)生干什么就干什么，學(xué)生并不能按照自己的想法自由地做實(shí)驗(yàn)，平時(shí)學(xué)生完全處于一種被動(dòng)的狀態(tài)，在考察學(xué)生的學(xué)習(xí)成果方面，實(shí)訓(xùn)室的評估機(jī)制的欠缺。現(xiàn)行的實(shí)訓(xùn)室上機(jī)考試主要還是考核學(xué)生對規(guī)定內(nèi)容的掌握程度，它對于學(xué)生掌握所學(xué)知識有作用，但是距離通過實(shí)驗(yàn)室教學(xué)全面提升學(xué)生的素質(zhì)、培養(yǎng)其相關(guān)的技能尚有很大差距。所以在很大程度上限制了學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的興趣以及能力的培養(yǎng)和提高。學(xué)生對實(shí)訓(xùn)室必定缺少興趣。

1.2 實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)難以統(tǒng)一，管理水平不高。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)缺乏統(tǒng)籌安排和經(jīng)費(fèi)困難，隨著職業(yè)教育的不斷深入，每個(gè)學(xué)科或是工作崗位都需要模擬化自動(dòng)化。所以，學(xué)生在進(jìn)入工作崗位之前都應(yīng)該利用模擬化實(shí)訓(xùn)的設(shè)備或程序有機(jī)會(huì)接觸到以后可能涉及的相關(guān)專業(yè)的工作崗位，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和工作經(jīng)驗(yàn)的無縫鏈接。所以各個(gè)系部都申請建設(shè)了很多用于各個(gè)學(xué)科的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，但是由于經(jīng)費(fèi)投入機(jī)制的不健全，缺少在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展長遠(yuǎn)規(guī)劃，使實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)難以進(jìn)入良性循環(huán)，產(chǎn)生了很多的經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)現(xiàn)象。另外，實(shí)驗(yàn)室管理人員人手有限。同時(shí)，學(xué)生數(shù)量的增多，尤其使得計(jì)算機(jī)的設(shè)備、耗材，往往因此而不能得到及時(shí)的維護(hù)，損耗快，造成了一定的資源浪費(fèi)。還造成了一種現(xiàn)象：因?yàn)槿狈芾淼囊?guī)范，有時(shí)會(huì)被一些學(xué)生順手牽羊，因而在一定程度上造成了計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室財(cái)產(chǎn)的丟失。因此，計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的科學(xué)化管理是一個(gè)勢在必行和亟待解決的問題。

2 實(shí)訓(xùn)室隊(duì)伍的科學(xué)管理的辦法

2.1 實(shí)驗(yàn)室科學(xué)管理的意義

實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍是院校教學(xué)隊(duì)伍的重要組成。職業(yè)教育學(xué)院的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，主要分為教學(xué)活動(dòng)和實(shí)訓(xùn)活動(dòng)。教學(xué)活動(dòng)大致分在課堂的書本教學(xué)和在實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)踐教學(xué)，前者是進(jìn)行知識的傳授；后者是培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問題的能力。世界航空工程的先驅(qū)者的馮?卡門教授有句名言：“科學(xué)家研究已有世界，工程師創(chuàng)造未來的世界。”前者是在于發(fā)現(xiàn)，后者是在于發(fā)明和創(chuàng)新。作為實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)這兩方面，它們是高等職業(yè)教育緊密聯(lián)系的重要組成部分。學(xué)院的實(shí)驗(yàn)基地是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和進(jìn)行學(xué)習(xí)研究的場地。在這里，必然需求一支有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)管理隊(duì)伍，這樣一支隊(duì)伍的水平高低直接影響到教學(xué)水平和科研水平的高低。因此建設(shè)高水平的隊(duì)伍是保證職業(yè)素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)。

2.2 計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理人員的素質(zhì)需要不斷提高。

計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理人員基本是由專職或是兼職從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師構(gòu)成。在職業(yè)教育的院校里。實(shí)訓(xùn)室的管理人員占主導(dǎo)地位。他們從事教學(xué)管理，制定實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃、制度。掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件的安裝技巧，并增強(qiáng)自身的法律意識支持正版軟件，保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，還要對實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備要有所深入的了解。對每一臺(tái)的學(xué)生機(jī)進(jìn)行安裝和維護(hù)，定期進(jìn)行設(shè)備的清理，掌握計(jì)算機(jī)的克隆技術(shù)和還原卡的使用。在當(dāng)代隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的不斷提升，每一個(gè)管理人員都應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，掌握現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展脈搏，跟上計(jì)算機(jī)設(shè)備發(fā)展的步伐，不能在工作崗位上做井底之蛙，能做到不斷接受新事物的特性。我稱其為管理正能量。

2.3 實(shí)驗(yàn)室管理人員的考核制度與方法

實(shí)訓(xùn)室管理員的工作是一個(gè)反復(fù)繁雜的工作，首先，每一個(gè)實(shí)訓(xùn)室的管理人員每天都需早到，做好課前的準(zhǔn)備。晚走，做好清理工作。天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)中心要求將《計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室管理員制度》、《學(xué)生上機(jī)制度》、《任課教師上機(jī)制度》予以公示，此外，每個(gè)管理人員每天提前五分鐘上班。下班后要對自己所管轄的范圍進(jìn)行全方位的檢查，要確定安全以后才可以下班，由于實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備使用率高和學(xué)生的不當(dāng)操作會(huì)引起各種的故障，為了不妨礙學(xué)生上課，實(shí)驗(yàn)室管理員就要加班加點(diǎn)地尋找設(shè)備故障原因，并及時(shí)地排除各種故障，使教學(xué)實(shí)訓(xùn)得以順利進(jìn)行。

2.3.1 管理方法

（1）科學(xué)的安排實(shí)驗(yàn)室。計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室要承擔(dān)各種實(shí)驗(yàn)課程、考試和課程設(shè)計(jì)課。為了避免課程設(shè)計(jì)的班級和實(shí)驗(yàn)課的班級發(fā)生沖突，更合理地使用資源。需要安排實(shí)驗(yàn)的老師根據(jù)課程進(jìn)度預(yù)約實(shí)驗(yàn)室，管理老師在根據(jù)情況安排實(shí)驗(yàn)室。這樣就能做到統(tǒng)籌規(guī)劃，既能保證完成各種教學(xué)任務(wù)，又能充分利用現(xiàn)有設(shè)備。

（2）建立實(shí)驗(yàn)室日志。對于在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中機(jī)器出現(xiàn)的問題，要及時(shí)給予處理，配合理論課教師指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)的順利完成。理論老師根據(jù)機(jī)器的使用情況填寫實(shí)驗(yàn)室日志，即便于實(shí)踐教學(xué)課程建設(shè)和研究，也便于機(jī)房管理人員維修。做到早發(fā)現(xiàn)早修理，以保證每節(jié)實(shí)驗(yàn)課的順利進(jìn)行。

（3）建立設(shè)備管理賬目。設(shè)備賬目管理主要包括對現(xiàn)有設(shè)備的臺(tái)賬管理、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、廢舊設(shè)備的再利用等。實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備數(shù)量較大、項(xiàng)目繁雜。如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)等。在對現(xiàn)有設(shè)備的保管上，不管物品大小、貴重都要認(rèn)真填寫清單，包括價(jià)格、數(shù)量等條目，以便及時(shí)核對，防止機(jī)器及其附屬設(shè)備的丟失以及損壞。

（4）建立學(xué)生管理隊(duì)伍，協(xié)助管理實(shí)驗(yàn)室。從學(xué)生中挑選計(jì)算機(jī)水平高且熱愛機(jī)器維修的學(xué)生組成管理隊(duì)伍，對他們進(jìn)行計(jì)算機(jī)知識的培訓(xùn)。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室管理，提高了機(jī)器的完好率和利用率，緩解了機(jī)房管理人員的工作壓力，管理人員從一些繁瑣的日常維護(hù)工作中解脫出來，這樣實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)任務(wù)重、機(jī)器故障率高的情況下，經(jīng)過師生的共同努力，較好地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，保證了教學(xué)的正常進(jìn)行。

3 總結(jié)

計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的管理和維護(hù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，不僅要有熟練的操作技能，還要有較好的理論素養(yǎng)。這就要求實(shí)訓(xùn)教師必須不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)和理論知識，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中不斷總結(jié)、提高，只有這樣才能跟上計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的步伐，將管理和維護(hù)工作做好。

參考文獻(xiàn)：

[1]董賈壽，張文桂.實(shí)驗(yàn)室管理學(xué)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2]莊前，王華生.實(shí)驗(yàn)室管理學(xué)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，1989.

[3]劉淑香.淺論科學(xué)管理和高效維護(hù)多媒體語言實(shí)驗(yàn)室[J].理論觀察，2013，08（08）：154-155.