航空发动机论文

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航空发动机论文范文第1篇

Abstract: Digital electronic control has been the main development direction of aero-propulsion control system. To grasp the design method of digital syestem, the paper focuses on the study of fuel control to different phase of aero-engine, takes the digital electronic control system as the object,and puts the fuel control as main line. Different working phrase of the fuel system control has been analyzed. Finally, the specific regulation plan was gaven.

关键词： 航空发动机；燃油系统；数字电子控制；计划

Key words: aero-engine；fuel system；digital electronic control；plan

中图分类号：V233文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0023-02

0引言

航空发动机的燃油系统用来供给发动机主燃烧室和加力燃烧室的燃油，数子电子控制时，工况燃油流量受电子控制器控制，并要求其在所有工作状态下，保证供给发动机燃油并自动调节供入发动机主燃烧室所需的燃油量。当数控系统发生故障时，液压机械备份调节系统可平稳同步接替数控系统工作自动调节主燃油流量。

1调节规律实现

现代航空发动机大都为双转子，且多为全权限数控系统。为了保持左、右发动机的匹配性，讨论发动机全权限数控系统演示验证样机采用的调节规律跟原液压机械调节规律基本一致。

1.1 稳态调节计划发动机稳态调节计划见表1。当低压转子转速N1

1.2 过渡态调节计划

1.2.1 起动控制

2主燃油供油装置控制回路分析

图1为某型数控发动机主燃油控制逻辑原理图。

航空发动机燃油系统在工作时，电子控制器将理论上计算的燃油流量对应的随动活塞位置电信号输出到电液伺服阀，通过电液伺服阀来控制随动活塞的位置，随动活塞的位置由LVDT反馈给电子控制器，这样便构成闭环回路。当两者有差值时就继续输出信号直止驱动随动活塞到给定位置，通过改变斜盘角度来控制燃油流量。图2给出了高压可变柱塞泵在不同转速下，LVDT电量与燃油流量、高压可变柱塞泵转速之间的二维关系曲线。

由图2中曲线可看出，在高压可变柱塞泵转速一定的情况下，燃油流量随LVDT电量的增加而增大；当LVDT电量一定时，随着柱塞泵转速的增加，燃油流量也在增大。从发动机的工作情况来看，柱塞泵是由发动机高压转子经多级减速后而带转，其减速比为定值2.561，柱塞泵转速的大小也代表着高压转子转速的大小。当高压转子转速增大时，发动机所需的热能也要增大即燃油流量在增大。从该曲线可以看出，发动机的燃油系统可以实现较好的控制。

参考文献：

[1]航空发动机设计手册,第15册，控制及燃油控制系统.

[2]冯正平，孙健国.航空发动机小偏差状态变量模型的建立方法.推进技术,Vol.22，No.1，2001.

[3]黄宏涛.航空发动机数字控制系统调节计划[D].西北工业大学硕士论文，2001.

航空发动机论文范文第2篇

【关键词】消喘 恢复状态 工作原理

1 引言

发动机发生喘振时，气流会沿压气机轴向发生低频率高振幅的气流震荡，这种震荡会带动压气机的叶片产生强烈的震动，使叶片在短时间内发生严重损坏或断裂，导致发动机流道受损，严重导致报废。所以消喘系统的完好性对发动机至关重要。

2 发动机消喘系统工作原理

2.1 消喘系统的功用

发动机出现喘振时能自动退出喘振状态，所采取的措施如下：（1）短时间接通消喘系统的同时，转动高压压气机可调导向器叶片；（2）增大尾喷口临界截面积；（3）接通遭遇起动，随后恢复发动机原来的工作状态。

2.2消喘系统的组成

（1）综合调节器。综合调节器防喘保护通道的功用是，当发动机出现喘振和超温时，通过控制发动机燃油通道和几何通道，来消除发动机喘振和超温，并将发动机恢复到原稳定状态。（2）空气压力受感部。空气压力受感部接收高压压气机后的空气总压（P02）和静压（P2），并把空气总压和静压输送到喘振信号器。安装位置在高压压气机九级整流叶片中间的通道内。（3）喘振信号器。喘振信号器为变压器式，测量压差工作范围0.1～2.2f/2。测量压差PCK的数值和符号，并向防喘保护装置传输电信号。安装位置在外涵道前机匣上。（4）执行机构。通过接收喘振信号，完成一系列消喘动作。

2.3 消喘系统电气附件工作过程

当发动机出现喘振征兆时，喘振信号器的输出电压发生变化，该输出电压被传输到发动机综合调节器的防喘保护装置。

喘振信号器的输出电压有两个分量：正比于压差平均值PCK1的不变分量和正比于压力脉动PCK2的交变分量。在防喘保护装置内，按照PCK1和PCK2来测量输出电压。

如果高压压气机转速n2

在解除“К1”指令后，“К1”指令在发动机起动自动器内保持（8±1.6）秒。当n2

2.4消喘系统机械液压部分工作过程

2.4.1喷管临界截面面积重调机构的工作

当发动机消除喘振系统工作时，油泵调节器输出定压油信号，该定压油作用在喷管重调机构活塞下腔。活塞在油压力作用下，克服弹簧力带动传动拨杆上移，由于传动拨杆与差动机构齿轮轴不在一个平面内，使传动拨杆绕齿轮轴转动，通过差动机构带动带误差凸轮的齿轮转动，并使误差凸轮也转动，误差凸轮杠杆再带动分油活门衬筒上移，打开活塞上腔的回油路，使分油活门上移，开大喷管临界截面面积，增大发动机压气机的稳定裕度。

2.4.2高压压气机导流叶片调节系统的工作

当消除喘振系统工作时，电磁活门通电，定压活门来油输入到高压压气机导流叶片重调器重调机构活塞右腔，使活塞左移，通过杠杆机构带动分油活门右移，作动筒活塞左腔来油，右腔回油，作动筒活塞右移，使导流叶片朝减小发动机空气流量方向转动，增大了发动机的稳定工作裕度。当电磁活门断电时，电磁活门切断定压活门的来油，重调机构活塞在弹簧力作用下，恢复到原工作状态。

3故障定位及原因分析

某日某单位，发动机地面试车检查消喘系统时，发动机转速n2由85.7%下降到44.2%，涡轮后温度下降180℃，经过约13秒钟后发动机参数恢复正常。进行主泵调节器放气，经多次检查故障现象未消失。

分析故障原因有以下几种可能性：

3.1综合调节器故障

综合调节器收到地面检查仪发出喘振信号后，向电磁活门发出周期性指令：接通1.5±0.2秒，断开0.5±0.2秒。由于综合调节器质量问题导致发出消喘指令持续时间出现问题，电磁活门接通时间过长，导致发动机切油过深。

3.2主泵调节器故障

主泵调节器液压继电器从结构上保证当切油时间过长时切断齿轮泵后高压燃油通往主燃油分配器油路，避免发动机因切油时间过常停车。综合调节器收到地面检查仪发出喘振信号后，向电磁活门发出周期性工作指令。液压继电器时间调整层板节流器依据本身流量调节发动机切油时间长短。如果层板节流器堵塞或者液压继电器分油柱塞卡滞，运动不灵活将会导致发动机因切油时间过深而导致发动机停车。

3.3燃油分配器故障

油泵调节器中的定压活门的油液通往分配器活门右边，放油断流活门左移，切断了分配器活门右边回油路，因而有压力升高，分配器活门左移切断了通往主、副输油圈的油路，燃烧室供油中断。当发动机喘振信号消失时，发动机停车活门退出工作，切断了油泵调节器定压活门通往分配器活门右边的油路，放油断流活门在左边弹簧力作用下右移，打开分配器活门右边的回油路，分配器活门右边压力下降，在其左边油压作用下右移，打开了通往主副输油圈的油路，恢复向燃烧室的供油。

外场先后更换综合调节器、主泵调节器后，地面试车检查故障现象再现，说明该故障不是由二者引起。后更换燃油分配器后地面试车检查消喘系统正常，确定该故障是由燃油泵分配器故障引起的。

4结语

航空发动机作为飞机的心脏，被誉为“工业之花”，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性，是一个国家科技、工业和国防实力的重要表现。而发动机内部的每个分系统也都直接的影响发动机的性能，所以消喘系统也是保证发动机、飞机以及驾驶人员安全性的重要组成部分。本论文对航空发动机消喘系统进行了原理上的讲解以及结合具体故障对涉及该系统的各个附件进行了分析，为以后遇到此类故障提供了排故思路，也为以后其他型号的发动机的研发和设计提供了经验。

参考文献：

航空发动机论文范文第3篇

【论文关键词】叶片类零件  工装设计  工序数模

【论文摘要】针对目前航空发动机典型零件一叶片类零件工装设计现状，创建了三维工序数模驱动的叶片类零件工装设计系统，阐述了系统的优点、结构、功能、工作流程，并以ug二次开发实现了原型系统。通过在国内某大型航空发动机公司进行应用，大大提高了叶片类零件工装设计的效率，缩短了设计时间。

航空发动机是飞机的关键部件，而叶片类零件则是航空发动机的核心零件之一，也是发动机研制和批产的“瓶颈”环节。其特点是结构复杂、品种、数量繁多，对发动机的性能影响大、设计和制造周期长、工作量大。由于叶片类零件种类多，叶型、榫头的形状复杂，其工装设计也相对复杂。有效的工装设计可以提高工装设计效率、提高工装(包括零部件)重用度、缩短工装制造周期、降低工装制造成本。

目前工装设计选择的cad平台主要以电子图板方式在企业工装设计领域使用，即人工进行工装结构设计、参数计算，然后利用cad软件平台进行绘图、出图。其中大部分企业采用二维cad基本上只解决工装绘图问题，起到了电子图板的作用，但是参数化功能不足，设计效率低。而极少数采用三维cad软件的企业由于三维实体造型速度慢，三维实体模型虚拟装配繁琐，输出符合国标的二维工程图速度更慢等因素并没有在工装设计中切实的发挥出三维cad软件强大的实体造型和参数化驱动等功能。

基于上述的工装设计的实际情况，提出以压气机叶片为对象，开发工序数模驱动的叶片类零件的工装设计系统。本系统的设计思想是基于航空发动机中不同级的叶片，很大一部分在拓扑结构上一样，装夹方式也相同，只在尺寸上有差异，如图1所示。因此设计这些叶片的工装时，采用基于实例的三维工序驱动的设计方法，即实现工序数模驱动下的工装数模自动进行尺寸调整，形成新的工装数模，并通过设计者局部小的修改后，形成最终的满足要求的新工装。

1系统特点

本系统与翼宠cad彰工装设计相比，具有以下的特点。

1．1实现工艺工装并行设计

传统的工艺过程设计和夹具设计过程是相分离的，通常由工艺设计部门进行零件的工艺设计，生成详细的加工工序后，将有关信息传递给工装设计部门，由它完成工装设计。然而，建立基于面向工装设计的工艺成熟度模型，在pdm产品数据管理平台上，直接使用同一数据源三维模型，定制工艺、工装并行设计业务流程，从而实现工装工艺的并行设计。

1．2三维工序数模驱动工装设计

其核心思想是通过工序数模中包含的工艺特征信息(如基准特征信息、定位及夹紧基准信息、精度特征信息、材料特征信息和管理特征信息等)来驱动工装中的相关组件，使这些组件在空间位置和尺寸上做相应的调整，从而达到自动生成新工装的目的。

1．3基于pdm的集成化工装数据管理

基于pdm平台，建立单一数据源的工装数据库，保证工装数据的唯一性、实时性、有效性和安全性。工装基础数据和信息包括：产品信息、工艺信息、已有工装信息、工装标准件库、典型构架．结构库、加工设备接口信息，工装设计经验知识等。通过对工装基础数据和信息的有效组织和利用，创造能让工装设计人员迅速、有效地掌握和借鉴已有工装设计经验的环境，从而提高工装设计速度。

2系统体系结构

基于上述特点，本系统以oracle为底层数据库，以tcenterprise(pdm)为数据管理平台，以ugnx3．0为cad支撑系统，采用ug／openapi对ug进行二次开发，运用参数化建模方法和专家系统等技术，实现工装的快速设计；所有工装数据全部基于pdm系统实现统一管理，保证工装数据的唯一性、实时l生、有效性和安全性。

基于以上思路，本系统由工序模型设计子系统、工装设计子系统、工装实例添加子系统三部分组成，具体系统体系结构，如图2所示。

3系统工作流程

系统采用工序数模驱动的工装设计方法，其工作流程，如图3所示。

3．1建立新的工序数模

这是新工装设计的驱动力，是工装模型进行自适应变化的信息来源。

3．2建立典型工装装配体模型

这是新工装设计的基础，即典型实例模型将根据新工装数模中的信息做相应的变化，形成新的工装模型。

3．3新工装的形成过程

新工装的形成过程主要是在新工序数模驱动下的自动化过程。首先，需要找到合适的典型工装；然后，将这个工装装配体模型另存为新名字，同时修改各组件的名字；再次，将新工序数模装配进去，执行相关程序，使装配体各个组件及相互配合关系发生改变；最后，手动进行某些细节的修改，从而形成最终的新工装。

4系统功能

系统的功能主要分为三部分：工序数模设计功能、基于实例的工装设计功能、实例添加向导功能。

4．1工序数模设计模块

主要提供计算机辅助造型、数模属性添加两类功能。具体功能：(1)叶片零件模型叶身截型线造型功能；(2)叶身数据处理完成叶身的造型功能；(3)叶身的叶根叶尖的延伸功he；(4)凸台的造型功能；(5)榫头的造型功能；(6)对工序模型各部分进行布尔并运算生成工序模型；(7)向工序模型添加相关属性等功能。

4．2工装设计模块

三维工序驱动的工装设计系统的功能主要为：工装设块提供基于工序数模的工装设。工序数模驱动的工装设计，其核心思想是通过工序数模中包含的信息来驱动工装中的相关组件，使这些组件在空间位置和尺寸上做相应的调整，从而达到自动生成新工装的目的。改设计思想中包含有三个关键的技术：工序数模包含的信息、工装组件数模包含的信息、工装装配体的相关约束。

要达到上述目的，需要提取一些信息：

(1)工装与工序数模之间的装配信息，包括装配元素和装配关系。其中装配元素是指装配关系中直接装配的那些组件的几何元素，如工序数模的叶盆表面，工装中定位销球形表面等。装配关系是指装配元素之间以什么关系装配在一起，如对齐、面贴合等。

(2)工装装配体组件之间的尺寸关联信息。由于采用数模驱动的设计方法，所以当用一个新的工序数模驱动工装装配体实例时，与工序数模直接接触的那些组件会根据工序数模包含的信息进行自动的适应性调整，包括空间位置和尺寸。这就要求其它组件也必须在空间位置和尺寸上做相应的变化。为此，工装装配体各个组件之间需要建立尺寸关联关系。建立关联关系的原则是：当一个组件的尺寸变化后，会影响到哪些组件的尺寸，如何影响。建立的尺寸关系用ug中的表达式进行记录，包括两种：装配关系中的距离表达式和组件所对应的part文件中的特征表达式。

4．3工装实例添加功能

这是一个向导工具，引导操作人员定义新典型工装装配体，并对添加相应的属性。

工装实例库中的实例是相对典型的和稳定的工装装配体。实例库的建立需要在pdm平台下完成，要考虑实例库和pdm之间的管理关系，以及实例库中的实例与pdm中产品bom之间的关系。实例库中工装实例的添加、删除、修改和查询功能均需在pdm环境中完成。

工装实例库的建立需要两方面的工作：

(1)以叶片类零件为应用对象，对典型工装设计知识进行总结归纳，包括：典型且可以重用的零组件、零组件的尺寸参数、技术规格、图形、设计流程，形成相应的夹具零组件库和工装实例库。

(2)工装实例库的构造使用相关参数化造型等技术，在典型工装或专用工装设计完成之后，任何新的工装设计如果满足一定的相似条件，就可以快速的从库中实例派生出新的工装设计，从而解决快速设计的需求。

5系统实现

本系统是以ug／nx3．0为开发平台，下面具体介绍系统功能的实现过程。

从工艺部门接到工装设计任务后，进入ug软件进行工装设计。典型工装在pdm下进行管理，根据制造bom的结构，这些工装的part文件与使用它们的那些物料关联在一起，并建立属性信息，表明该工装是哪道工序使用的。生成的工序模型，如图4所示。

下面以压气机叶片毛坯锻件的第一道工序—铣进排气边的工装夹具设计为例，进行描述。首先，根据工艺规程和叶片毛坯锻件图，利用ug二次开发的参数化工序建模菜单，输人参数和属性添加进行工序建模，生成的工序模型和各部分名称信息，如图4所示。根据建好的三维工序模型，在pdm下的工装实例库选择工装类型；紧接着，在ug中打开选好工装类型模型，然后在装配环境下调入三维工序模型，进入ug二次开发的工装设计菜单，根据对话框提示指出叶盆或叶背(定位点在叶盆就指定叶盆，在叶背就指定叶背)，接着通过遍历工序模型得到工序数模驱动的新工装模型，最后通过适应性装配和局部小的修改得到完全满足需求的新工装模型。系统各菜单和叶片工序数模驱动的新工装，如图5所示。

最后，调用符合设计条件的标准件后，根据设计信息利用ug软件自身的建模功能进行修改达到设计要求，最后根据ug工程图功能得到带有标注尺寸要求的工程设计图。

航空发动机论文范文第4篇

西安交通大学机械装备诊断与控制研究所所长、机械基础实验教学国家级示范中心主任何正嘉，长期从事工矿企业设备状态监测、故障诊断研究及应用40余年，在机械设备结构裂纹定量识别、非平稳信号故障诊断和智能预示等方面开展了基础理论研究和重要工程应用，取得了诸多创新性成果，对推动我国机械设备故障诊断与运行安全保障作出了突出贡献。

潜心探索提出故障诊断新方法

重大装备的各类故障中，因结构裂纹导致的失效占60%以上。裂纹这一“隐形杀手”被形象地称为重大装备安全运行的“癌症”，具有难发现、易扩展、强破坏的特点。何正嘉带领课题组于上世纪90年代中后期重点研究裂纹动态定量诊断新技术，经过10余年的潜心研究和探索，发现并揭示了裂纹位置、裂纹深度与裂纹动态响应信号之间的内在联系，发明了基于小波有限元模型的三线相交结构裂纹的动态定量诊断方法，实现了大型回转机械结构裂纹动态定量诊断，解决了裂纹动态定量诊断这一国内外故障诊断领域的前沿与挑战性难题。

在研究过程中，何正嘉首先建立了适宜结构裂纹故障诊断的小波有限元理论，采用多分辨多尺度小波函数替代传统有限元的多项式插值函数，实现了结构裂纹的高精度建模。最终何正嘉研发出了机械结构裂纹定量诊断仪，可应用于汽轮机和航空发动机转子等结构的裂纹诊断，对关键设备安全运行与避免灾难性事故产生意义重大。

目前，该成果从基础理论、技术实现到仪器开发，已经形成了一整套技术，在东方汽轮机公司、某航空发动机维修厂、西门子信号有限公司、上海宝钢等50余家企业得到应用，获得了良好的经济效益与社会效益。针对某型号航空发动机高压转子内部裂纹因探头不可到达而难以无损探伤的问题，利用小波有限元建模和动态测试，实现了裂纹定量诊断，成为某厂航空发动机安全保障中一种重要检测技术。实践证明，何正嘉所研制的机械结构裂纹定量诊断仪对裂纹位置与深度的定量识别误差均在5%以内。这一成果填补了国内外在机械结构裂纹动态定量诊断领域的技术空白，能够确保设备安全运行，避免因裂纹引起的灾难性事故发生。

在裂纹动态定量诊断新技术研究的同时，何正嘉的主攻方向是机械故障非平稳高精度诊断领域。他在长期的研究中发现，傅里叶变换、小波变换、第二代小波变换、多小波变换等的共同本质是数学上的内积变换，由此揭示了不同机械故障高精度诊断的内积变换数学原理，并指出，构造和运用性能优良的基函数与动态信号进行内积变换，是提高机械监测诊断合理性和准确性的关键技术。

何正嘉率先将先进的非平稳信号处理方法引入机械监测诊断领域，提出了变工况非平稳机械设备运行故障诊断方法，从多尺度、多分辨时频域提取故障信号特征，克服了采用传统平稳信号诊断方法难以准确提取变工况运行设备非平稳故障特征的不足；最终开发了机械故障非平稳高精度诊断系列新技术。开发了机车走行部、发电机组等关键机械设备运行监测诊断系列实用技术和在线监测诊断网络系统，开拓了机械故障非平稳高精度诊断的新领域。

继往开来科研团队促发展

何正嘉教授治学严谨，倡导团队精神，在学术梯队建设方面成绩突出。担任机械制造系统工程国家重点实验室系统监控与诊断方向学术带头人，负责建设机械基础实验教学国家级示范中心。创建的“装备智能诊断与控制”科研教学团队拥有教授16名，其中教育部长江学者1名、教育部新世纪优秀人才6名、全国百篇优秀博士论文获得者1名、交大腾飞教授3人；承担国家级精品课程3门。为装备制造学科发展凝聚了CAD/CAM、数控技术、故障诊断和减振降噪等一批骨干力量。他为人师表，举贤荐能，甘为人梯，乐于奉献，扶持青年学者成长为学科发展带头人，支持和帮助青年骨干教师主持或参与各类重大项目申报，在教学科研方面多次取得国家级成果奖励。教学中，他负责并组织建设了机械基础实验教学国家级示范中心和3门国家级精品课程，何正嘉教授获2008年陕西省师德标兵称号、2010年全国优秀科技工作者称号。

何正嘉在指导研究生的过程中投入巨大的精力，同步严格要求研究生不断提升道德品质和学术水准。培养的博士研究生陈雪峰获得了2007年全国百篇优秀博士学位论文，2008年入选教育部新世纪人才、2009年入选陕西省科技新星、2010年入选西安交通大学腾飞人才，陈雪峰教授已成为我校机械工程学科的教学科研骨干，主持2项国家自然科学基金、1项863项目以及多项横向合作课题。培养的博士研究生訾艳阳教授2010年入选教育部新世纪人才，主持3项国家自然科学基金、1项863项目以及多项横向合作课题，2009年当选机械工程学院分党委副书记。培养的博士研究生向家伟先后以德国洪堡学者和日本JSPS学者的身份，出国深造。培养的胡桥博士2006年毕业后在西安705所工作，工作业绩突出，目前担任总工程师助理；祁克玉博士在212所勤奋工作，获得了单位高度好评。

在科研中，他以西安交通大学机械装备诊断与控制研究所所长、机械制造系统工程国家重点实验室系统监控与诊断方向学术带头人的身份，领导开创了诸多创新性理论、技术与系统，推动了中国机械设备故障诊断的发展，被评为“全国优秀科技工作者”。他从事工矿企业设备状态监测、故障诊断研究及应用四十余年，在机械设备结构裂纹定量识别、非平稳信号故障诊断和智能预示等方面开展基础理论研究和重要工程应用，取得创新性成果。主持2项国家自然科学基金重点项目“大型复杂机电系统早期故障智能预示的理论与技术”(50335030，2004―2007)和“关键设备故障预示与运行安全保障的新理论和新技术”(51035007，2011―2014)以及4项国家自然科学基金面上项目；主持2项高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“小波有限元理论与转子横向裂纹故障诊断的研究”（20040698026，2005―2007）和“优良特性多小波构造原理与机电设备复合故障诊断”(200806980011，2009―2011)；参加2项国家973项目“数字化制造基础研究（2005CB724100, 2006―2010）”和“超高速加工及其装备基础研究”(2009CB724405，2009-2014)；负责20余项与企业合作项目。以第一完成人获国家技术发明二等奖1项(2009年)、国家科技进步三等奖1项(1999年)和省部级一等奖2项、二等奖1项。授权发明专利6项。出版著作7部，350篇，其中SCI收录72篇、EI收录100篇，论著被国内外引用3613次。

“天时不如地利，地利不如人和”何正嘉和他的科研团队，淋漓尽致的诠释了这一真理。正是他执着探索、无私奉献，才有了我国机械故障诊断事业的发展。中国机械设备故障诊断的进步是一个的长期艰巨的过程，这漫漫路程中深深地烙着他们艰辛的脚印，这是历史的见证，未来的阶梯，而这样的精神，需要我们继续传承、创新，并肩求索下去。

航空发动机论文范文第5篇

关键词：叶轮机械；实验教学；开放实验；创新能力

叶轮机械是航空发动机的核心部件，对发动机的性能起着决定性的作用。“叶轮机械原理”是飞行器动力工程专业一门主干专业课程，主要介绍航空压气机和涡轮两大核心部件的基本概念原理，具有较强的工程应用背景。该课程以气体动力学、工程热力学、传热学、机械设计等课程知识为基础，又对后续的航空发动机原理课程学习具有承前启后作用。同时，由于叶轮机械本身的结构复杂，内部流动看不见摸不着等特点，该课程内容抽象概念多，知识的综合性连续性强，所以学习难度较大[1]。“叶轮机械综合实验”课程设置的目的在于一方面帮助学生理解和掌握所学的原理方法，并获得实验技能的训练。通过综合性实验，使学生掌握叶轮机械的基本结构形式、运行性能与调节控制，掌握航空流体机械性能测试、流动测试、设计与仿真实验的基本方法，提高学生动手操作能力；另一方面，叶轮机械综合实验课程要成为本科生对专业仪器、实验操作、专业软件操作、数据分析等基本功训练的综合主战场。同时，开放性实验课程将实验教学上升到工程思维与理念训练的高度，作为创新型人才培养的一种不可或缺手段[2]。加强实践教学的探索改革符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[3]中对强化实践教学环节的要求，体现了“基于全面发展的创新教育”理念，保持和发展了“厚基础、宽口径、重实践、求创新”的人才培养特色。本文则是介绍了我们在教学过程中对“叶轮机械综合实验”课程的教学内容、教学方法、考核方式进行的一些探索工作。

一、更新教学内容，突出专业能力培养

（一）构建现实-虚拟结合的实验教学平台

针对目前本科生培养中缺乏实践教学，学生动手实践能力不足，看的多操作少，没有在实践中发现问题、思考问题和解决问题的机会的现状，2015年在工信部教学实验示范中心的支持下，我们开始对该课程进行探索改革，建设了多功能平面叶栅等教学硬件平台，扩充实验项目，建设多套设备，极大提高学生的参与度，加强了该课程的实践教学能力，真正实现学生亲自动手实验，实现创新实践训练的效果。在教学过程针对叶轮机械概念抽象，流动复杂的问题，增加虚拟教学实验与真实实验相辅助。其中一部分是大量有专业特点的计算机动画和视频短片，包括轴流压气机、离心压气机以及多级压气机内部流动动画，以及压气机和涡轮的二次流动的CFD动画，这样把抽象的概念原理和叶轮机械内复杂的流动过程形象地表达出来，使学生对概念原理和流程的理解更清晰透彻。另一方面，也购置了数字叶型设计及数字风洞软件，可对不同的叶栅模型进行虚拟气动测试，这对实施开放实验，学生自行动手设计叶型并仿真验证提供了必要条件。“实”与“虚”的结合，降低了学生在部分真实实验过程中操作误差带来的风险，也弥补了部分昂贵单一设备学生无法全部参与操作的不足，促进知识的转化与拓展，加深学生对航空叶轮机械结构、工作原理、性能特点以及内部流动的理解。

（二）设置递进式实验题目

在叶轮机械综合实验课程建设过程中，我们建立了“基础性实验”、“综合性实验”、“设计研究性实验”三类实验内容。增加原有基础实验的新颖性和信息量，加强实验的思考性和启发性，增加学生灵活操作仪器设备和动手动脑的机会，如速度压力测量基础实验，包括五孔探针、动/静态压力传感器以及线风速仪的基本原理、校准和使用方法，学生可以在基础实验中掌握各种测试技术和仪器使用。综合性实验是为学生设计好实验方案和实验目的，让学生通过完整的实验题目训练，加深对叶轮机械理论的理解，掌握叶轮机械研究中主要的实验技术，包括压气机的性能实验、叶顶动态压力实验、进气畸变实验以及平面叶栅的性能及流动实验。设计性实验则属于开放性内容，不限制题目，学生自行设计实验目的和方案，利用教学实验平成自己的题目，实现闭环训练。设计性实验培养了学生全局统筹实验的能力以及在实验中学习，在实验中研究和用理论知识解决问题的能力。设计性实验的报告采用论文形式提交，培养学生的独立科学思考、查阅文献和科技写作能力。学生通过设计性实验，启发创新意识，锻炼综合创新能力，培养了初步科研能力。叶轮机械综合实验课程递进式实验构架如图1所示。

（三）建设航空特色的专业教材

在高等教育活动中，教材建设是保证教育质量的关键。“叶轮机械综合实验”课程目前使用的是自编讲义，主要以实验指导书为主，缺乏理论提升。我们在学校规划教材建设项目的资助下进行了系统的叶轮机械气动实验技术的教材编写，加入了叶轮机械测量的主要技术理论和先进的测量技术内容。围绕本科教学改革对教材建设的需要，针对飞行器动力工程专业特点，在教材中还配合给出许多航空发动机用叶轮机械气动实验的设计案例，以及工程应用案例使该教材具有突出的专业特色，同时也进行了知识高度提升和广度扩充。该教材不仅讲技术而且要使学生通过教材学习，熟悉叶轮机械实验研究中的工程思维。教材的编写理念为理论与工程并行，结合注重基础，加强实践的学生培养原则，突出实践教学在特色工科专业中的重要性。同时力求对学生创新性的培养，以丰富的实践教学内容和训练推动新一轮培养方案实施，促进相关专业的综合改革。

二、教学方法改革，提升实验教学效果

（一）开设网络大学堂

学生对知识的学习不仅在课堂，更多的时间是在课外。因此，我们建设了叶轮机械综合实验课程的学习网站，其中包含实验课讲义、授课录像、多媒体课件以及仪器使用演示录像等模块。首先，学生可以在理论课和实验课之间的空档期先进行网络学习，对实验课所用仪器和所要进行的实验程序有所了解。这样既不占用实验课总课时，又能在实验课上快速熟悉操作，展开实验甚至还有充分的时间自由摸索实验设计。另外，该网站也留有论坛模块，学生可以在论坛进行交流和疑难问题提交，教师每隔一段时间会登录解答，方便总结学生遇到的共性问题，也为教师掌握教学进度、衡量教学效果提供了有力依据。

（二）理论课和实验课教学协同发展

针对叶轮机械原理和叶轮机械综合实验教学任务往往由不同的教师担任，交流沟通不够，导致理论课讲授的知识在学生实验过程中没有对应充分的体现。本课程教师在教学过程中与理论课教师经常沟通交流，在实验项目的更新上考虑了理论教学的知识重难点，通过直观实验帮助学生对理论知识加深理解。同时协调安排实验与理论课的进度，使得实验课进行能够和理论课相关知识点讲解有效衔接，围绕某些知识点，如平面叶栅基本原理、多级压气机性能等，一堂理论紧跟一堂实验，互为补充，互为完善，做到学生对知识的高效吸收。另外，在实验课上对理论知识点对应讲解，加强理论与实践的融会贯通。实验课与理论课教师制定相铺相成的课程群发展规划，明确“学生为本”的教学目标，并提出相应的实施措施，稳步做好课程建设工作。通过理论课教师与实验课教师定期研讨交流，双方对学生的知识掌握情况都能有比较准确的了解，教学工作得到了更好的开展。

（三）教授进教学实验室

目前叶轮机械实验课都是以青年教师任课为主，但是由于叶轮机械类课程普遍都具有抽象、综合、应用强的特点，需要授课教师具有深厚的研究经历和经验，才能更好地讲授叶轮机械知识。教师不仅要对课本知识熟悉，还要对叶轮机械有研究认识，而这是大多数青年教师所欠缺的。针对这个问题我们在叶轮机械综合实验课中，邀请部分叶轮机械实验研究方面的知名教授进入课堂，切身讲授如何进行实验研究以及自身研究经验，期间穿插航空叶轮机械气动实验的专题讲座，介绍实验研究的前沿问题，不仅让学生感受到知名学者的魅力与风采，还了解到实验研究领域的最前沿发展。知名教授参与实验课教学活动，以丰富的研究经验和对叶轮机械的深层理论认识，给同学们带来了极大的知识收获，促进了本科生培养质量的提高，同时他们的教学经历和授课技巧也能帮助任课青年教师提高教学水平。

（四）构建开放式创新实践教学平台

受本科培养计划总学时限制，目前大多数实验课程的课时都比较有限，一般为16学时，部分达到24学时。这就导致学生不能深入理解和运用所学的叶轮机械测试原理和特性知识，也不能满足学生对自由创新实践的需求。因此我们改变以往的教学方式，构建开放式实验教学来提高实验教学质量和教学效率。我们在课后加入创新实验设计环节，叶轮机械教学实验室在计划外实行预约开放，学生可以实验小组（3-5人）进行预约实验台，利用课外时间尽情地进行拓展实验，为学生开辟了“第二课堂”。同时，学生可以结合创新创业、科研训练、高峰计划以及学科竞赛等本科生实践训练项目，在叶轮机械教学实验室自主进行实验创新或者实验研究活动。许多学生在开放实验教学活动中取得的科研成果都成为了大学生挑战杯、节能减排竞赛等项目的参赛素材。开放性教学活动使该门实验课程的开展已经不局限在初级层次的动手能力培养，而是能延伸到创新人才培养的新高度，给有潜力的学生提供更大的空间和平台。

三、建立综合创新的考核评价体系

合理的成绩评定方式既是公平体现学生学习的付出，也是客观评价教学质量的指标。一般的实验课程考核成绩主要由实验报告和平时考勤决定，但是这种评价方式无法全面评价学生对实验方法的掌握以及灵活运用的程度。另外从创新型实践人才培养的角度看，学生在实践过程的协作能力、创新能力通过这种成绩结构都无法体现，有实践创新潜力学生的积极性不能激发出来，创新创造活动不能得到积极肯定。围绕“给通才制定规则，给天才留出空间”的教学理念，结合该课程教学内容和教学方式的改革，叶轮机械综合实验课程设置了新的考核方式，以充分重视学生的协作创新能力水平，逐渐淡化和降低实验报告评分权重。在新的考核方式总成绩构成中，平时考勤成绩占比例为10%；实践过程成绩占比例30%，考核学生协作和灵活操作能力；创新能力，也就是学生参与开放性实验活动部分所占成绩比例为20%；实验报告比重为40%，具体实验课成绩构成比例如图2所示。改革后的考核方式避免了部分学生在实验过程搭车蒙混，在实验后抄袭报告的现象，也鼓励了能力较强的学生积极参加创新实验，开发实践思维能力，使实践能力的培养不仅仅停留在课堂中。

四、结束语

“叶轮机械综合实验”课程在教学内容、教学模式以及考核方式方面的改革探索，构建专业特色教材，提出名师实验教学、讲座式教学等多种途径，网络大课堂先导学习、开放实验结合创新创业项目等多样化教学手段，建立了“立体化”教学模式，全面提高了学生参与实践教学活动的积极性，较大地增强了实践教学的效果，提升了实践教学层次，突出了创新型实践人才培养的目标，实现了实践教学与理论教学的协调发展。

参考文献：

[1]陈俊.叶轮机械课程教学中的问题与对策[J].科技创新导报，2016，20：161-162.

[2]包海涛，高媛，等.面向工程实际的机械类实验课程体系建设[J].实验室科学，2012，15（5）：33-38.

[3]中华人民共和国教育部.教育部关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见[EB/OL].

[4]常秋香，刘玉.工业设计专业中机械类课程的开设方法与途径研究[J].高教学刊，2015（23）：41-42.

[5]王宪磊，王伟，裴玖玲，等.机械类专业自动控制原理创新型教学改革与实践[J].高教学刊，2016（07）：132-133.

[6]王,樊晓雪.地方高校机械类专业工程教育认证的思考和实践[J].高教学刊，2017（04）：27-28+31.