發布時間：2023-04-01 10:11:12
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的航空發動機論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
【關鍵詞】綜合化；航空發動機控制；課程改革；民航
“大學課程綜合化既是現代社會和當代科技日趨綜合的反應，又是大學與社會發展日益密切的結果，更是高等教育內部發展的邏輯要求”[1]。當前，快速發展的中國民航要求建設適應民航強國需要、支撐現代民航教育體系的人才培養體系和科技創新體系，從而不斷提升為行業和社會發展服務的能力。在此背景下，為改進飛行器動力工程專業本科學生的培養質量，促進教育教學質量的提高，進行了航空發動機控制課程綜合化改革的探索與實踐。
1課程改革的歷史必然性分析
中國民航大學的飛行器動力工程專業是一個主要面向航空維修領域的特色專業。成立六十多年來，一直緊密貼近民航發展，在課程設置上也體現了行業需求，其中的航空發動機控制課程就是這樣的一門課程，主要講授發動機控制系統基本部件的工作原理、控制特性，以及典型民用航空發動機控制系統的組成及功能特點等，希望學生能夠通過本課程的學習，掌握基本的控制原理，熟悉民航主力機型控制系統的工作特點。在近年來的授課過程中，發現了一些新的問題需要加以解決，主要體現在：
1.1近年來民航主力機型的控制系統已經由傳統的液壓機械式控制系統全面更換為全權限的數字式電子控制系統（FADEC），在控制部件的工作原理、系統功能及運行模式上都體現除了與過去截然不同的特點，尤其是大量電子技術的引入，使得發動機控制課程融合了機械、液壓、電子、流體力學、傳熱等多學科的知識，體現了綜合化的特點，對教師教學提出了更高的要求。
1.2行業快速發展過程中引入了大量的先進發動機機型，要求學生在使用過程中快速掌握其工作特點。這就要求在課程內容上，體現知識的廣度，并且貼近民航實際，在原理講授中要有針對性，講解過程簡單易懂。
1.3二十一世紀的高等教育越來越重視創新人才的培養，由于信息科技的大量應用，使得學生可以在短期內獲得大量的信息，此時更為重要的是培養學生的創新型思維以及綜合運用知識的能力，因此課程設置一定要有利于學生思維廣度、深度及靈活性的發展[2]。
1.4行業需求導致的學生擴招帶來了教學資源的緊張，而與此同時需要進一步地培養學生的動手實踐能力，因此在課程講授中除了要體現現動機控制的特點，也要與時俱進地在教學資源配置上，尤其是在教學實驗、教學的方法手段上作出改變。
2改革的具體措施
針對航空發動機控制課程出現的問題，決定針對此課程開展綜合化改革。關于課程的綜合化，研究者形成了以下幾方面的認識：第一種是“學科之間的綜合”說，既包括課程體系的綜合化，也包括課程內容的綜合化，還要從課程目標、學習活動方式、甚至從課程的教學組織形式進行整體分析并加以綜合，形成一個有機系統；第二種是“學科、社會和學習者之間的綜合”說，即課程綜合化泛指課程組織結構中各要素（學科、社會、學習者）之間的各種各樣的橫向關系或聯系。
航空發動機控制課程綜合化改革的具體措施包括：
2.1課程知識點的綜合化。
課程的綜合化就是要強調學科領域之間的聯系和一致性，避免由于過早或過分地強調各個領域的區別和界限，而導致的課程之間的彼此孤立、相互重復或脫節的狀態。為了完成航空發動機控制課程內容的綜合化，首先明確了綜合化的目標是統整各相關學科知識，通過學生的關聯式、研究式、體驗式等綜合化學習，克服分科課程的局限。之后，通過對航空發動機控制課程的前置課程和后續課程知識點的梳理，明確具體講授的知識點，并在課程設置上進行了合并，主要是合并了自動控制原理課程，對自控原理相關的內容依照實際需求進行了刪減，僅保留卻為授課所需的內容。另外加大了控制系統特點的總結，有意識地減少課程講授的機型數量，減少學生負擔，給學生更多的自主學習時間和內容。最終，通過知識點的整理，整個控制類課程的授課學時由原先的108課時縮減為54學時。
2.2課程與行業的綜合。
行業需求一直是引領課程改革的方向標，當前的航空維修工作對機務人員綜合運用知識和技能的要求增高；此外，為了能使得大學更好地為社會服務，需要開展課程與行業的綜合工作。在本課程的授課中，尤其是在典型發動機控制系統的講授中，引入了航空公司所使用的培訓教材，包括其所應用的CBT（計算機輔助訓練）軟件，同時引入企業或培訓單位有經驗的一線工作人員進課堂，為學生帶來一手的技術資料。此外，還注重加大學生企業實踐的比例，使得學生在實習的過程中消化理解課堂講授的知識。當前，正在結合卓越工程師計劃的開展，力圖開門辦學，進一步夯實學生的理論基礎、實踐技能。
2.3課程與學生的綜合。
在新世紀里，人的全面發展包括四層內涵：完整發展、和諧發展、多方面發展和自由發展[3]。傳統的大學課程設置和傳授都是以分科課程為主導的，很難實現人的這種全面發展的需要，會導致人的發展的片面化。因此在航空發動機控制課程的綜合化改革中，要改變課程分割的局面，同時要大力轉變傳統單向的以教師為中心的授課方式，轉為以學生為主的課程學習。具體措施除了課程內容的綜合外，還體現在小班授課和借用網絡平臺進行溝通交流，組織學生進行現場教學和體驗式的教學。通過大作業的方式，組織學生進行科研課題形式的思考和研究，使得其能綜合運用所學的內容。
2.4課程與教師的綜合。
隨著課程綜合化改革的推廣與深入，教師教學能力及其結構的更新和提高，已經成為教育改革面臨的重要問題。總之，“課程改革需要教師提高教學能力”[4]。在課程改革中，教學過程的不確定性對教學提出了更高的要求，由于學生成為學習的主體，教師更應關注學生的個別化發展；改變課堂學習方式，探究與合作成為師生教學活動的主體；課堂應該更為的開放[5]。綜上，在實際的課程綜合化改革中，除了通過培訓、交流、講義編寫、課程開發等工作，逐漸提高老師的專業技能外，還需要教師把教學內容和教學方法手段有機的結合起來，整合教學內容和教學方法，靈活運用多種教學策略，開發課程資源，引導學生學會學習，并整合相應的教學環境[6]。在航空發動機控制課程綜合化改革中，為了營造這種環境，專門在專業教室內進行授課，綜合運用網絡、多媒體、控制部件實物等啟發和引導學生學習和思考。
2.5教學與科研的綜合。
科研與教學是高等學校的兩個重要職能。高等學校一方面通過科學研究探索真理，發展知識，構成了社會發展的思想庫；一方面通過教學挖掘和開發人的潛在能力，為社會發展積累有知識和創造性的人力資本。但在高等教育的實踐過程中，如何處理教學與科研的關系卻一直是一個重要的命題[7]。因此在航空發動機控制課程的綜合化改革中，有意識地將教學與科研進行了綜合，在教材的編寫、實驗室的建設過程中，將最新的科研成果引入了教堂，使得學生能夠接觸到最新的科研進展；另外還通過引入科研機構的教師參與授課，將名師帶入課堂，也促進了知識內容與體系的更新；同時，對在教學過程中發現的有科研潛力和興趣的學生，也適當分配了一些科研輔助工作，注重在科研過程中培養其能力和興趣。
3綜合化改革實踐與分析
目前，航空發動機控制課程的綜合化改革已經在試點班進行了一輪的授課，各項措施得到了落實，在實踐過程中，通過對綜合化改革的反思，得到了以下看法。
3.1包括綜合化改革在內的課程改革是一個長期化的過程，需要教師、學生及教務工作者在一輪一輪的授課中動態地處理遇到的問題，只有堅持以學生為中心的思想，堅持提高教育教學質量這一根本性目標，才能解決前進中遇到的困難，并且要得到更廣泛的參與和支持，不僅僅是來自教師的力量，更重要的還得有行業和科研機構的支撐，才能使得課程在瞬息萬變的時代中歷久彌新。
3.2綜合化改革中需要進一步地更新思想觀念，打破本位意識，打破課程與課程間的孤立和隔離，打破學校與社會和行業間的距離，融合教學與科研，真正地實現課程的綜合化。
3.3在改革中要不斷地加強師資隊伍的建設。可以說教師是主導改革進程的參與者，但更應該成為領導者，只有教師能力上去了，才能更好地建設包括教材、實驗室在內的教學資源，才能在課堂上有意思的引領學生，才能真正地將改革的意圖貫徹好，將改革的目標實現好。
3.4高等學校的課程改革，尤其是一些主干核心課程的改革要慎之又慎，本著對學生負責的態度，要量力而行，扎扎實實地推進，可以考慮的是以試點班的形式進行驗證后再進行推廣。
參考文獻
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Li Bifeng；Li Furong；Di Yazhou；Wang Xiaofei
（Naval Aeronautical and Astronautical University Qingdao Branch，Qingdao 266041，China）
摘要：為了挖掘隱藏在飛參數據背后的信息知識，應用數據挖掘技術對航空發動機健康狀態進行判別研究。利用飛參數據中與發動機健康狀態相關的九個參數和典型的故障數據，分別建立了神經網絡和決策樹模型，通過結果的比較，確定了最佳分類預測模型。
Abstract: In order to tap the information and knowledge hidden behind the flight data, we use data mining technology to judge and research the health status of aero-engine. Making use of nine parameters and typical fault data related with engine health, the models of neural network and decision tree were established respectively, and the optimum model of classification and prediction was determined by comparing the results.
關鍵詞：飛參數據 神經網絡 決策樹 Clementine
Key words: flight data；neural network；decision tree；Clementine
中圖分類號：V23文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）19-0019-02
0引言
飛參數據是由飛參采集記錄設備所記錄的與飛機飛行性能、設備狀態有關的實時飛行數據。主要用行事故調查、飛機設計、機務維修和飛行質量評估。隨著參數量的增加，采樣率的提高，記錄時間的延長，飛參系統記錄的數據量也急劇膨脹，為飛參工作人員利用地面數據處理軟件確定機載設備系統的故障以及幫助地勤維護人員視情維修帶來了巨大的挑戰。目前，各種飛參地面數據處理軟件依賴邏輯運算判據對機載設備的故障狀態定性進行描述，積累了海量的描述性故障數據，為數據挖掘技術在飛參數據智能處理中的應用帶來了廣闊的應用前景。
1基于發動機飛參故障數據的數據挖掘
數據挖掘是一個以數據為中心的循序漸進的螺旋式數據探索過程，主要包括業務理解、數據理解、數據準備、建立模型、方案評估和方案實施等多個階段。根據某航空部隊所反饋的有關飛參數據故障現象的描述，問題大多出在發動機上。因此，數據挖掘過程圍繞航空發動機的健康狀態進行，包括數據預處理、建立模型和結果分析三大環節。
1.1 數據預處理一般來說，在整個數據挖掘實施過程中，70%的工作量用于進行數據預處理，主要是提高數據質量。針對發動機健康狀態所描述的故障現象，涵蓋起飛階段、空中飛行階段以及著陸階段所出現的左發動機超轉、右發動機超轉、雙發超轉、轉速相同情況下左發動機或右發動機排溫不正常、排溫相同情況下左發動機轉速或右發動機轉速不正常、左發動機或右發動機最高排溫偏低等方面。通過對所描述飛參故障數據的分析，發動機健康狀態y可定義為四個類別，即左發動機故障、右發動機故障、兩個發動機均故障、正常，分別用數值1、2、3、4表示（注意此處故障包括具有故障征兆的含義）。事實上，新生成的發動機健康狀態屬性y是對定性故障描述數據的一個定量處理。而依據故障現象描述及飛參判據從51個參數中篩選與發動機健康狀態有關的9個參數，分別為指示空速、左發排氣溫度、右發排氣溫度、左發高壓轉速、右發高壓轉速、左起落架放下、右起落架放下、襟翼放下25度、襟翼放下35度，用參變量xi（i=1，2，…，9）表示。經過參數篩選和新屬性生成，接下來就需要對數據進行合并、抽樣處理。數據合并生成112901個樣本，抽樣后生成60411個樣本。數據預處理節點流程見圖2明確變量角色節點之前。
1.2 神經網絡與決策樹算法作為數據挖掘算法，神經網絡與決策樹是常用的分類預測方法，其分類也甚多，這里主要介紹所使用的BP神經網絡和決策樹中的C5.0算法。
BP神經網絡是一種前饋式、多層、感知機網絡。圖1是含有一個隱層的BP網絡結構，輸入向量為X=（x1，x2，…，xn），輸出向量為Y=（y1，y2，…，ym）。
隱層的輸出Uj及網絡輸出yk的計算公式如下：
U■=f■w■x■+θ■ j=1，2，…，p（1）
y■=f■w■U■+θ■k=1，2，…，m（2）
式（1），（2）中，wij是輸入層與隱層的連接權值，wjk是隱層與輸出層的連接權值，f是（0，1）型Sigmoid激活函數，即：
f（z）=■（3）
網絡的確定主要由訓練數據對隱層的連接權值ωij、ωjk和閾值θj、θk進行調解，以達到最佳輸入輸出的映射關系。
決策樹是一個可以自動對數據進行分類的樹形結構，是樹形結構的知識表示，可以直接轉換成分類規則。決策樹算法是以一組樣本數據集為基礎的一種歸納學習方法，著眼于從一組無序、無規則的樣本數據中推理出決策樹表示形式的分類規則[1]。而C5.0作為決策樹算法之一，是C4.5的商業化版本，其核心與C4.5相同。下面對C4.5算法進行描述[2]：
輸入：R-候選屬性的集合（可以是連續值），C-分類屬性，S-訓練集。輸出：一棵決策樹。
方法：
①創建結點N。如果訓練集為空，則返回結點N并標記為Failure；如果訓練集中的所有記錄都屬于一個類別，則以該類標記結點N；如果候選屬性為空，則返回N作為葉節點，標記為訓練集中最普通的類。
②for each 候選屬性attribute_list。
③if 候選屬性是連續的 then 對該屬性進行離散化。
④選擇候選屬性attribute_list中具有最高信息增益的屬性D。標記結點N為屬性D。
⑤for each 屬性D的已知值di。由結點N長出一個條件為D=di的分支。
⑥設Si是訓練集S中剩的訓練樣本的集合。
⑦if Si為空。加上一個樹葉，標記為訓練集中最普通的類。
⑧else 加上一個由C4.5（R-{D}，C，Si）返回的結點。
1.3 Clementine建模及結果分析選擇Clementine12.0軟件作為數據挖掘工具，xi（i=1，2，…，9）為條件屬性，發動機健康狀態y為決策屬性，分別建立BP神經網絡和決策樹模型，從60411個樣本中抽取70%的樣本作為訓練樣本，30%樣本作為檢驗樣本，執行的結果作為結點加入數據流中。數據挖掘流程如圖2。條件屬性值經[0,1]標準化處理后的決策樹分類預測結果見表1。其中1_Training 是訓練樣本，2_Testing是檢驗樣本，$C-故障類別是故障類別的預測值，$CC-故障類別是預測置信度。
表2給出了BP神經網絡和決策樹分類預測精度的對比。通過比較可以看出，BP神經網絡和決策樹的分類預測精度都非常高，兩者差距不大，但是從執行效率上相比，決策樹明顯優于BP神經網絡，僅用時34秒，所以選擇決策樹作為航空發動機健康狀態的分類預測模型比較理想。
2結論
航空發動機作為飛機的核心部件，其健康狀態直接影響飛行質量和飛行員的安全。通過對發動機飛參故障數據的分析處理可知，面對海量的飛參數據，將數據挖掘技術應用于航空發動機健康狀態的分類預測是可行且具有推廣價值的。
參考文獻：
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關鍵詞：TRIZ理論，創新設計，機械產品，
二十一世紀全世界范圍內機械產品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產品的設計水平，增強其競爭實力。而產品設計最主要的目標就是對產品進行創新，滿足消費者的需要并且占據市場更重要的位置，所以，要想增強機械產品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創新設計。創新設計理論又叫做TRIZ理論，是設計的核心理論，目前已經在機械產品創新設計中被廣泛應用，可以提現企業的核心競爭力。1946年，前蘇聯G.S.Altshuller創立了TRIZ理論，指的是發明問題的解決理論。以這個理論為基礎，軍事工業得到了很大的發展。二十世紀九十年代開始流入美歐，在某些企業當中開始應用并且推廣，取得了很多發明專利，隨之也產生了經濟效益，當很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現，不少科研機構把TRIZ理論作為技術創新的首選，積極的進行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內容以及在機械產品創新設計中的應用。
1.TRIZ理論基本內容概述
TRIZ理論的觀點是，發明問題的關鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關的原則：對系統的某個零部件或者性能進行改進時，不可以影響到系統或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統出現相反的要求時所出現的沖突，系統的某個部分同一時間出現兩種相反的狀態，主要是由一個參數造成的。技術沖突的含義是系統的某個部分性能增強造成了有害以及有用兩種結果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統性能降低，這種問題主要是由兩個參數造成的。
G.S.Altshuller在理論當中提出了四十條沖突解決原理，也就是發明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術特性參數（也叫做通用工程參數），矩陣中的行代表沖突惡化的參數，列代表沖突改善的參數。針對技術沖突，可以以沖突矩陣為基礎，找到對應的發明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發明原理和分離原理之間具有一定的關系，一條分離原理，可以對應很多條發明原理。
2.TRIZ理論在機械產品創新設計中應用
2.1.TRIZ理論在機械創新設計中應用的步驟程序
將TRIZ理論應用到機械創新設計當中，主要的步驟是：對機械系統問題進行分析，明確關鍵的技術功能，找到造成系統中問題的參數，對沖突的類型進行判斷。如果系統中的問題主要是由一個參數造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數造成的，屬于技術沖突。可以通過分離原理解決物理沖突，對分離方法進行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據實際的分離原理和解決沖突的發明原理的對應關系，找到解決問題的辦法。技術沖突，第一步要確定惡化技術特性參數和改善技術特性參數，再以沖突矩陣為基礎，找出對應的發明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應的發明原理應用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現和應用進行探討。
2.2.呆扳手的創新設計案例
設計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設計需要避免原來設計當中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數當中選擇一對特性參數：1）提高質量的參數：物體所產生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負面影響的參數：制造精度，全新的改進有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數代進沖突矩陣，可以得到下面四條發明理論，即是：維數變化、小對稱、拋棄與復制、修復。通過分析維數變化以及小對稱這兩條發明原理可知，經過創新的呆扳手工作面的某些點可以和螺母或者螺栓的側面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。
通過這個實例可以說明，機械產品的某些參數或者特性進行改進之后會造成其他參數和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術沖突，這說明在機械產品設計當中應用TRIZ理論時具有價值的。
2.3.某飛機的航空發動機引擎罩的創新設計案例
某飛機的航空發動機引擎罩在設計時，表現出來的技術沖突是：一方面希望發動機可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發動機罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉化為物理沖突：應該將發動機罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機罩和路面的距離減少。
這個物理沖突可以用空間分離原理進行解決。空間分離所對應的發明原理當中有No.4不對稱原理。根據這個原理，可以把原來的對稱設計變更為不對稱的設計。如下圖所示。
圖1：發動機罩改進設計方案示意圖
3.結束語
關鍵詞：發動機；數控機床；制造；應用
科技的發展促進產品市場的競爭，推動制造業產品的科技含量越來越高，品質也逐漸提高，品種更為多樣。面對制造業產品研制周期縮短，如果依然采用傳統的加工制造方法，很難使得產品在市場競爭中占有競爭優勢。特別是目前各種機械部件形狀復雜多樣，且對加工制造具有高質量的要求，即需要將計算機自動化技術引入到加工制造業當中，采用基于計算機技術而建立起來的數控技術，將所有可應用的技術都采用計算機一體化操縱方式，使得制造業發生了極大的變化。
1 數控機床的工作原理
數控機床，簡稱“數字控制機床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是在機床上安裝自動控制系統，可以對所制造產品的各個環節都按照一定的計算機邏輯程序進行。具體而言，就是控制系統在執行各種命令的時候，是要對控制編碼以及相關符號進行邏輯性處理。所有的譯碼都使用數字表示。這些數據信息被輸入到數控裝置中，經過運算處理后得出操作結果。數控裝置可以根據所獲得的控制信號對機床上的操作進行控制，包括圖紙設計的產品只存和形狀等等，都可以在數控機床上進行加工、生產。
2 數控機床的加工特點
在數控機床上對各種零部件進行加工的過程中，要嚴格執行所規定的加工動作，加工的過程中就要采用自動化操作方式，根據計算機程序所確定的參數來執行操作動作。相比較于普通的機床，數控機床采用自動化技術所具備的特點表現為以下幾個方面：
2.1 數控機床的環境適應性比較強
數控機床加工的過程中，主要編制計算機程序，將加工程序輸入到系統中，就可以進行數控機床的自動化操作了。如果加工尺寸有所改變，只需要修改程序或者操作參數即可。目前的加工制造業以批量生產為主，采用數控機床可以對加工產品的改型提供了便利，使得工作效率大大提升。
2.2 數控機床具有較高的產品加工精度
數控機床運行的過程中，當數控裝置輸出一個脈沖，數字伺服系統就會產生精度為0.1μm至1.0μm的位移量。機床傳動絲杠實現了間歇補償，閉環系統則可以對數控機床運行所產生的螺距以及傳動誤差進行控制，加之數控機床具有良好的熱穩定性和剛性，使得數控機床的加工具有較高的精度。數控機床所采用的是計算機程序進行控制操作。這種自動化的加工方式可以避免人為操作所造成的加工誤差，確保所加工的產品特征一致、質量穩定。一些難度相對較高的零件，采用數控機床進行加工更能夠使其規格符合設計要求。
3 數控機床的系統構成
3.1 數控機床的機床本體
數控機床的機床本體是部件加工的基礎環節，在數控機床上所加工的部件也是基本部件。數控機床的機床本體同時還發揮著監測的作用，對傳動部件的精度具有一定的影響。
3.2 數控機床的數控裝置
數控機床的控制系統通常會選擇CNC數據系統。該系統的組成包括中央處理存儲器、數據輸入接口和數據輸出接口。中央處理器是系統的核心部分，包括數據存儲器、數據控制器、數據運算器和總線。中央處理器的數控裝置所具備的控制功能通過數據控制加工程序得以實現，所有的控制功能都是在內部存儲器中提取程序來實現，所發揮的功能包括數據的輸入和存儲、數控加工、插補運算等等。所有的數據信息傳輸都是通過設備接口完成。如果控制對象有所變化，或者需要對一些功能進行調整，只需要調整設備的接口就可以獲得應用效果。
3.3 數控機床的伺服系統
伺服系統是數控機床對系統進行在線檢測的時候進行伺服控制。數控機床的伺服系統所發揮的主要控制功能包括進給位置的控制，即對部件所移動的位置進行控制；主軸轉速的控制，即對機床移動部件的速度進行檢測。
4 發動機制造中數控機床的應用
數控機床具有加工高效率、高精度的特點，且數控機床運行的過程中具有較高的穩定性，可以在發動機制造中廣泛應用。由于發動機對加工精度要求比較高，因此在生產線中引入了數控機床，使得發動機的零部件的生產成本有所降低，產品質量得以提高。
數控機床需要具有較高的加工效率，而且要求精度也很高，對設備的穩定性也具有較高的要求。在發動機制造中應用數控機床，可以使得所加工的產品具有更為符合設計要求。為了使得發動機的柔性程度良好，在對缸體加工、缸蓋加工的過程中，應用數控機床的切削工藝，就可以使得加工產品的精度有所提高。由于缸體和缸蓋的零件形狀較為復雜，在加工之后需要使用數控單砂輪磨削，不僅使得零件形狀符合設計要求，而且可以使刀具的成本有所降低[4]。此外，缸蓋多會選擇鋁合金材料，其具有良好的加工性能，應用數控機床高速切削，可以確保產品精度的同時，還提高了零件生產效率。
5 結語
綜上所述，在發動機制造中，數控技術得以應用，主要在于發動機的零部件要求精度高。隨著發動機制造業的發展，行業競爭加劇，就需要提高發動機產品的質量和工作效率，采用數控技術，實現發動機零部件的智能化加工，使得發動機零部件在低成本的情況下批量生產，以更好地滿足發動機制造需求。
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關鍵詞：以太網；燃機模塊；電子控制系統；軟件設計
引言
隨著燃氣輪機在工業現場的廣泛使用，對控制性能的要求越來越高，其控制系統也迅速從液壓機械式控制器發展為模擬式電子控制系統,進而發展成數字電子控制系統。到20世紀90年代,燃氣輪機開始全面配置數字電子控制系統。近年來，國外燃氣輪機的數字電子控制系統已經實現了標準化、系列化，實現了模塊化,并配置了菜單式的開發軟件。模塊化控制系統中通信總線是系統內部數據交換的橋梁，總線的可靠性是系統可靠性的保障，總線速度也直接影響到整個控制器的性能，因此必須選擇實時、可靠的通信總線。MIL-STD-1553B、ARINC-429等傳統的現場總線可靠性高、使用靈活，工程上已經得到了廣泛應用，但卻遭受速度瓶頸。工業實時以太網技術具有速度快、實時性好、可靠性高等特點，它的發展使工業控制在通用化、模塊化、數據交換等方面都面臨新的技術革命，特別適用于分布式控制系統設計。EtherCAT是由德國Beckhoff公司開發。采用以太網幀，以特定環狀拓撲發送數據的技術，擁有杰出的通訊性能，接線簡單，并對其它協議開放。
1.總體方案
1.1燃機模塊式電子控制系統方案
系統的控制對象是某型艦用中檔功率系列燃氣輪機，控制系統采用開放性的模塊結構。電子控制器采用標準化、系列化的模塊設計，各模塊間采用最新的工業實時以太網Ethercat連接，控制軟件設計成可選擇、可配置的標準模塊和接口，液壓執行機構設計成通用的模塊化的部件和組件。這就使整個控制系統的設計變為功能模塊的選擇、匹配和調整——根據燃機控制系統的信號數量和接口類型選擇合適的硬件模塊，根據特定控制規律和控制系統要求選擇、配置相應的軟件模塊，根據燃油和導葉的控制要求選擇合適液壓執行機構。采用的是成熟的模塊使各模塊功能、性能都有了保證，各部件僅需要進行部分調整就能滿足要求，既縮短研發周期，又提高系統的可靠性，同時也便于今后實現性能改進和功能擴展。
1.2燃機控制系統組成
燃機控制系統包括綜合電子控制柜、系統軟件、液壓執行機構、電氣系統等。液壓機械裝置采用模塊化設計方法，包括高壓燃油泵、燃油計量裝置、導葉調節裝置等。各模塊可根據具體燃機要求配合使用。電子硬件通用模塊包括：電子控制器模塊、獨立保護模塊。系統軟件包含控制軟件和應用軟件。控制系統接收來自控制室或監控臺的控制信號，對燃氣輪機的起動、加速、減速、穩態工況運行以及停車和重要參數限制實施全面的自動控制和安全保護，能實現對燃機輔助系統的監測和控制，能實現對燃機的故障診斷和重要參數的記錄、存貯和通訊。
2.控制軟件設計
2.1電子控制器方案介紹
電子控制器由主CPU模塊與AD模塊、DA模塊、FI模塊、IO模塊等低級模塊組成，各模塊自帶CPU處理器，模塊之間通過工業以太網連接，控制系統采用基于網絡通訊技術模塊化設計，控制器的各種功能模塊之間用實時以太網進行連接，完成數據交互。各模塊可以集中在一起也可以分散到燃機的各部分，通過工業總線實現實時信息交流和控制。
2.2控制軟件分層設計
控制軟件包含CPU模塊的控制應用軟件、其它通用模塊底層軟件組成。底層軟件與模塊一一對應。模塊的底層軟件主要是實現通用模塊采集、輸出或信息交互功能，并與其它模塊通訊，傳遞和接受信息，實現控制系統功能。CPU模塊的控制應用軟件通過與底層軟件，根據模塊的特點進行功能的初始選擇和配置。初步設計的控制軟件層次結構如圖1所示，該層次結構適用于主CPU模塊與所有低級功能模塊。由于低級功能模塊的任務都比較簡單，所以并無必要采用實時內核，主CPU模塊也需根據實際情況決定采用傳統的順序結構還是基于實時內核的并行結構。同一功能的器件在驅動程序層向頂層提供一致的接口，在這一層次中需要制定對器件讀、寫、模式設置、中斷、輪詢等操作的驅動程序函數模版。整理電子控制器硬件設計中常用的接口器件資料，針對這些器件編寫驅動程序并用數據庫進行驅動程序模塊的管理。
2.3控制軟件模塊化設計
控制軟件采用模塊設計，將燃機的主要控制過程、各種控制規律形成標準程序模塊。模塊劃分可層層分解，步步細化，當針對具體燃機時只要選用合適的模塊進行組合，并進行對參數設置連接就可形成控制程序。程序的框架設計要保證其可擴展性，根據燃機控制要求的變化，不斷的增加先進控制規律、控制算法模塊提高整個系統的性能。在對燃機控制系統的特點進行充分分析的基礎后，建立對燃機控制軟件的通用框架結構、模塊劃分準則與模塊配置策略，通過更改模塊配置信息、模塊整體更換等方式靈活構建可靠的燃機控制軟件。軟件模塊化按照由粗到細、由繁到簡的指導方針，按步驟逐級細化，最終生成最基本的模塊單元。根據燃機控制系統的功能，將控制軟件劃分為基本數值計算模塊庫、信號處理模塊庫、故障處理模塊庫、起動控制模塊庫、燃機運行控制模塊庫、停車控制模塊庫、輔助系統控制模塊庫、底層軟件模塊庫、通訊協議模塊庫。模塊一般采用標準C語言編寫，與CPU相關的代碼采用匯編語言編寫，考慮到不同CPU的字長、對齊方式等特性，模塊內部均采用自定數據類型，且可通過外部進行設置。
3.通訊軟件設計
EtherCAT通訊程序包括網絡收發模塊、EtherCAT接口模塊、EtherCAT設備模塊、主站模塊和從站模塊。網絡收發模塊完成底層網絡數據包的發送和接收功能。EtherCAT接口模塊實現EtherCAT通訊程序與功能軟件的接口功能。EtherCAT設備模塊實現EtherCAT設備掃描和軟件初始化工作。主站模塊實現主站初始化命令和循環命令的發送處理，實現和維護主站的狀態機。從站模塊實現從站設備的配置，同時維護從站設備的狀態機。
3.1Ethercat協議
EtherCAT是用于過程數據的優化協議，憑借特殊的以太網類型，它可以在以太網幀內直接傳送。EtherCAT幀可包括幾個EtherCAT報文，每個報文都服務于一塊邏輯過程映像區的特定內存區域，該區域最大可達4GB字節。數據順序不依賴于網絡中以太網端子的物理順序，可任意編址。從站之間的廣播、多播和通訊均得以實現。當需要實現最佳性能，且要求EtherCAT組件和控制器在同一子網操作時，則直接以太網幀傳輸就將派上用場。然而，EtherCAT不僅限于單個子網的應用。EtherCATUDP將EtherCAT協議封裝為UDP/IP數據報文，這就意味著，任何以太網協議堆棧的控制均可編址到EtherCAT系統之中，甚至通訊還可以通過路由器跨接到其它子網中。顯然，在這種變體結構中，系統性能取決于控制的實時特性和以太網協議的實現方式。因為UDP數據報文僅在第一個站才完成解包，所以EtherCAT網絡自身的響應時間基本不受影響。另外，根據主/從數據交換原理，EtherCAT也非常適合控制器之間（主/從）的通訊。自由編址的網絡變量可用于過程數據以及參數、診斷、編程和各種遠程控制服務，滿足廣泛的應用需求。主站/從站與主站/主站之間的數據通訊接口也相同。從站到從站的通訊則有兩種機制以供選擇。一種機制是，上游設備和下游設備可以在同一周期內實現通訊，速度非常快。由于這種方法與拓撲結構相關，因此適用于由設備架構設計所決定的從站到從站的通訊，如打印或包裝應用等。而對于自由配置的從站到從站的通訊，則可以采用第二種機制—數據通過主站進行中繼。這種機制需要兩個周期才能完成，但由于EtherCAT的性能非常卓越，因此該過程耗時仍然快于采用其他方法所耗費的時間。EtherCAT僅使用標準的以太網幀，無任何壓縮。因此，EtherCAT以太網幀可以通過任何以太網MAC發送，并可以使用標準工具。
3.2主站軟件設計
EtherCAT可以在單個以太網幀中最多實現1486字節的分布式過程數據通訊。其它解決方案一般是，主站設備需要在每個網絡周期中為各個節點處理、發送和接收幀。而EtherCAT系統與此不同之處在于，每周期僅需要一個或兩個幀即可完成所有節點全部通訊，因此，EtherCAT主站不需要專用的通訊處理器。主站功能幾乎不會給主機CPU帶來任何負擔，處理任務的同時，還可處理應用程序，因此EtherCAT無需使用昂貴的專用有源插接卡，只需使用無源的NIC卡或主板集成的以太網MAC設備即可。EtherCAT主站容易實現，尤其適用于中小規模的控制系統和有明確規定的應用場合。EtherCAT映射不是在主站產生，而是在從站產生，此時過程映像已經完成排序。該特性進一步減輕了主機CPU的負擔。可以看到，EtherCAT主站完全在主機CPU中采用軟件方式實現，相比之下，傳統的慢速現場總線系統通過有源插接卡方可實現主站的方式則要占用更多的資源，甚至服務于DPRAM的有源卡本身也將占用可觀的主機資源。
3.3從站軟件設計
子站模塊劃分為A/D采樣模塊、頻率量模塊、LVDT及振動信號處理模塊、熱電阻信號處理模塊、熱電偶信號處理模塊、壓力信號處理模塊、電流電壓信號處理模塊、開關量輸入模塊、開關量輸入1模塊、開關量輸入2模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸出模塊1、模擬量輸出模塊2，備份槽。主程序通過不同的功能要求調用軟件塊。軟件模塊設計的基本原則是數據隱藏，即各模塊內部數據私有，并提供外部接口訪問這些私有數據，各模塊之間相互獨立，從而降低各模塊之間的耦合程度。整個框架提供諸多配置接口，具有一定的通用性。子站模塊實現的功能為DSP外設初始化；獲取通道信息；獲取開關量輸入、擬量輸入、頻率量輸入信號；輸出開關量、PWM信號；FLASH存儲器操作；定時器的啟停、看門作等。
4.結束語
在國內航空發動機電子控制系統研制的技術積累基礎上，開展基于網絡通訊技術的燃機模塊式電子器研究工作，研制具有自主知識產權的、具有國際先進水平的燃機模塊式電子控制系統，不僅可以創造經濟效益，而且能夠打破燃機電子控制系統被國外公司壟斷的局面，極大提高燃機市場的核心競爭力。
參考文獻
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關鍵詞：氣膜孔；化學法；環境沉積物；CMAS；高壓反應釜
中圖分類號：F40 文獻標識碼：A
渦輪葉片是航空發動機的重要熱端部件，在工作過程中，在葉身和緣板會出現大量環境沉積物。這些沉積物在高溫下會在葉片表面熔化而堵塞氣膜冷卻孔，導致葉片冷卻效果下降，嚴重時會導致葉片燒蝕。采用傳統機械去除方法雖可去除表面沉積物，但卻無法清除葉片氣膜孔中的堵塞物，葉片難以恢復性能繼續使用，因此有必要研究一種有效去除葉片氣膜孔中沉積物的工藝方法。
化學腐蝕法去除各類污染物是國內外常用的工藝，化學溶液具有“無孔不入”的特點，只要遵循對基體損傷在合理范圍內及工藝過程可控的原則，通過選取適宜的腐蝕溶液與工藝過程，即可達到去除各類污染物的目的，同時避免機加過程對零件的損害。本文考察了不同反應溶液及工藝參數對去除葉片氣膜孔內沉積物的效果，確定了合理的處理工藝。
1試驗
環境沉積物又稱CMAS，是一種以SiO2、MgO、CaO、Al2O3等為主要成分的物質。國內外文獻資料表明：高導葉片氣膜孔內環境沉積物主要成分為CMAS及部分積碳。從環境沉積物的成分來看，強酸強堿均有可能去除，為避免基體材料的腐蝕，本試驗首先選取堿液作為主要反應溶液以去除環境沉積物。
某型機高導葉片由GH600、DZ40M、K40M3種材料金屬件焊接而成，試驗選取以下幾種堿液作為主要反應溶液，溶液成分及工藝參數如表1所示。
2試驗結果及討論
2.1堿溶液去除CMAS的效果
環境沉積物去除效果采用目視及0.45mm通針進行檢測。其結果如表2所示，去除微觀效果圖如圖1所示。
由表2及圖1所示可見，雖然理論上CMAS可與堿液發生反應，但在一般條件下反應難以進行。由于表面張力的存在，堿液也難以進入氣膜孔，孔內物質也就更難去除。高溫高壓的條件，可促使金屬氧化物與堿液發生反應，同時將堿液壓入氣膜孔，使得氣膜孔內物質反應溶出。在高溫高壓條件下，反應產物雖溶于溶液中，但在葉片出槽的過程中極易迅速凝結于葉片表面，對葉片造成二次污染。
2.2輔助試驗結果
基于堿液腐蝕雖有效去除了氣膜孔內沉積物，但造成葉片二次污染的結果，本研究增加了后續輔助處理，進一步加強對CMAS的清除效果，后續處理工藝如表3所示，效果如表4所示。
由輔助試驗結果可見，葉片緣板材料不耐腐蝕，在強酸溶液中易受到腐蝕，因此應選擇弱腐蝕溶液對零件進行后續處理。
2.3工藝路線的確定
在實驗過程中發現，在高壓反應釜進行堿液腐蝕的過程中，葉片應以葉盆朝下的方式無疊加的碼放，應盡量采用新配制溶液，避免舊溶液中物質對葉片的二次污染。葉片從高壓脫芯釜取出后要立即用熱水反復清洗，最大限度避免堿液的殘留。槽液4工藝雖難以直接去除CMAS，但該處理槽液可顯著改善經高壓反應釜處理后的葉片表觀質量，零件經工藝4處理后增加熱水浸泡工序，零件應在熱水中浸漬至少120min，隨后增加酸液輔助處理，最后經高壓水槍清洗。一方面消除葉片的二次污染，同時中和了葉片內腔的堿液。最后葉片需經3-5次超聲波清洗，每次清洗時間不低于10min，以保證葉片內腔無酸、堿殘留。最終的洗滌用水經試紙檢測應呈中性。同時，隨機抽檢部分葉片，將試紙貼于葉片表面，若有酸堿顯示則重新進行清洗。經調整后最終確定了處理工藝路線：高壓反應釜——多次熱水清洗高錳酸鉀清洗——熱水浸泡——弱腐蝕——高壓水槍清洗——多次超聲波清洗——清洗用水PH檢測。最終處理效果如圖2所示。
3結論
（1）采用高溫高壓反應釜堿液處理可有效去除葉片及氣膜孔內環境沉積物。
（2）最終處理工藝路線：高壓反應釜多次熱水清洗高錳酸鉀清洗熱水浸泡弱腐蝕高壓水槍清洗多次超聲波清洗清洗用水PH檢測。
（3）由于氣膜孔較為狹小，易存留酸堿，需嚴格控制每一工步的操作過程，以保證最終的去除效果。
參考文獻
關鍵詞：航空檢測技術；實驗教學；教學模式
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）37-0269-03
《航空檢測技術》課程以基本的檢測原理、檢測方法、各種傳感原理和結構為基礎，以民航領域的應用為背景，闡述檢測系統組成、檢測原理、方法及其在民航領域的應用。從課時分配上，《航空檢測技術》課程的實驗教學部分與理論教學課時相當。針對傳統實驗教學模式存在的問題，新的實驗教學模式可以通過實驗教學理念、實驗教學內容、實驗考核制度的提升完善，緊密結合本專業相關工程實踐和科研要求進行實驗選題和實驗設計，實現實驗實踐環節多層次培養的方案。從而充分發揮《航空檢測技術》課程實驗教學優勢，滿足民航對學生創新實踐能力的要求，培養學生的分析能力、學習能力、組織能力和科研能力，為民航輸送更加優秀的畢業生。
一、引言
《航空檢測技術》課程理論部分對檢測裝置、檢測系統組成與工作原理進行介紹，對典型傳感元件及相關檢測技術進行講解，輔以航空維修及檢測中的應用，使學生在原理上對《航空檢測技術》有了初步的了解。課程實驗部分在航空檢測實驗室中完成，完成對課上部分理論內容的驗證和靈活應用。目前，部分高校在傳統實驗教學環節中存在的問題主要表現在：
1.教學理念上，注重基礎知識和相關技能的講授，對通過實驗教學重視程度不夠。沒有認識到實驗教學是培養學生創新實踐能力的必要途徑。實驗課程地位明顯低于理論課程，甚至淪落為理論課的配件，無法充分體現實驗課程對學生創新實踐能力的培養作用。
2.教學內容上，重點介紹實驗所需儀器設備、實驗內容及步驟的詳細描述。對設計思路、科研能力、數據分析等方面的內容涉及較少。一些所謂的設計性實驗項目和研究性實驗項目也只是在某一環節有所重視加強，與設計性和研究性實驗特征相差甚遠，并不是真正意義上的設計性和研究性實驗項目。
3.教學方法上，學生的實驗往往在教師示范下進行，按照實驗教材中規定的實驗步驟，順序完成即可，整個過程學生機械地完成任務，很少有機會提出自己的見解。實驗課程的目的沒有達到，學生創新實踐的能力培養沒有得到提高。傳統實驗教學要求學生整齊劃一，完全按照實驗指導書來順序完成，沒有學生個性的發揮空間，制約了學生創新能力的培養。傳統的教學方法疏于對學生創新能力的培養，固化統一的教學方法下，即使學生有自己的想法，也無法得到驗證。
4.考核方式上，普遍采用實驗考勤與實驗報告相結合的方式，對學生在整個實驗過程中的參與度和積極性缺乏考量。傳統的考核方式，無法帶動學生參與實驗過程的熱情，從而無法達到激勵學生的初衷。
如果可以引導學生在課程理論部分和實驗部分找到結合點，以分組項目的形式完成目標、方法、實驗、分析等全部過程，以學生為主體，教師參與其中，會很大程度上提升教學效果。因此，針對《航空檢測技術》課程實驗教學中存在的問題，進行綜合改革，使實驗教學目標多元化，實驗的教學過程向多層次發展，有利于學生綜合能力的培養。
二、研究背景
傳統觀念認為，實驗教學是對理論教學內容的固化和驗證。其實實驗教學的作用不僅于此，更重要的是，實驗教學是全面培養學生能力的重要途徑。這就需要“首要教學原理”與CDIO理念的融合，在激活學生已有知識的基礎上，將新知識與實踐融于一體，讓學生介入到解決實際問題的全部過程中，針對不同檢測對象的特性，完成實驗的構思、設計、實現與運行，從而全面培養學生各方面的能力。國內外的高校不斷進行實驗教學新模式的探索。
國外高校設立實驗教學課程，注重學生各方面能力的培養，充分培養學生的創造性思維，突出實驗教學環節“設計性、研究性、探索性”的教育功能。著名的實驗教學課程――斯坦福大學的“project”實驗課和麻省理工學院的“upper Division”實驗課，著力為學生提供足夠的軟硬件條件，由學生自行進行實驗題目的選擇、自主擬定實驗方案、在設備配置、數據測量、結果分析方面也都是獨立完成。不硬性規定實驗時間，學生可根據自己時間、能力及興趣來安排。受到了學生的歡迎，收到了良好的教學效果，達到了實驗教學能力培養的目的。
隨著國內高校教育水平的不斷提高，教育觀念的不斷更新，培養重點開始傾向于全面培養學生能力，因此國內高校對實驗課程的關注程度也是逐年增加。西安交通大學的《數據結構與算法》課程，針對教學過程中出現的層次性差、理論性過強等問題進行實驗教學改革。根據實驗內容，實驗課程將實驗分為三類：研究性實驗、驗證性實驗和綜合性實驗。針對不同實驗性質，采用不同的考核方法，獲得了良好的教學效果。山東理工大學的《分子生物學》實驗課程也開展了綜合性實驗教學項目設計，針對實驗項目缺乏創新性、實驗內容與科研脫節的問題，進行了科研課題與實驗課程相結合的方式，提升了實驗教學的授課效果。天津工業大學在實驗教學環節中，對考核方式進行了改革，對學生期末成績、平時表現、實驗成績和專題論文水平進行綜合考量，激發了學生參與實驗教學環節的熱情。
此次《航空檢測技術》課程綜合化實驗教學在國內外實驗教學成功經驗的基礎上，充分考慮航空專業的特點，在教學和考核方法上進行全新嘗試，以提升實驗教學環節在學生綜合能力培養方面的效果。如果說各個理論知識點和各種儀器設備工具都是一個個積木零件，傳統的教學中往往給出固定的組裝方式，讓學生按照組裝圖機械地拼插零件。如果學生能夠了解拼裝的用意，能夠了解各個零件的功用，能夠知道零件之間的關系，那么在整個學習過程中，學生的學習模式將發生改變，有利于發揮實驗教學的優勢。
三、研究思路
結合《航空檢測技術》課程的行業應用特點，融合“首要教學原理”與CDIO理念，從教學和考核方面對《航空檢測技術》課程進行探索，實現傳統教學模式的轉變。
1.教學理念上，重視學生綜合能力培養，課程理論學習與課程實驗相互配合。“首要教學原理”強調的是新舊知識的融合，教學過程中，舊知識對新知識的帶動和引導作用得到體現。通過解決一個工程實踐中遇到的問題，達到對基礎知識的工程理解和綜合運用。CDIO著重培養學生的工程思維，從工程需求到問題的解決往往需要學生從各個方面著手，構思、設計的可行性和有效性等等都需要學生主動的投入，直至最終的實現與運行。實驗教學在學生將知識轉化為應用的過程中，對學生創新精神和實踐能力培養的作用將得到充分體現。
2.教學內容上，在對實驗儀器及相關知識具有一定了解的基礎上，著重強調實驗思想、設計思路、研究方法等，培養學生的思維模式和實踐能力。教學實驗不是讓學生解決工程難題，而是引導學生一步一步完成一個項目的所有步驟。從檢測的目的意義、檢測的依據標準、被測量以及檢測方法的確定、設備和器件的選擇、故障的排查、檢測結果的處理等方面對學生進行適當的引導。讓學生主導實驗，教師則是幫助學生理清思路，引導培養學生如何思考、如何從頭開展研究。
3.教學方法上，摒棄學生一味模仿老師的傳統方法。讓學生不再拘泥于按部就班地完成實驗步驟上規定的內容，而是開啟主動學習模式，自主創新，將所學知識進行轉化，釋放自身的學習熱情和創新能力，通過從設計實驗到完成實驗的整個過程來探索知識。同時將科研與課程相結合。教師可以招募適合的學生進入到自己的科研團隊，讓學生從小事做起，從基礎做起，參與到真正的科研過程中來。讓學生在科研一線體驗到團隊精神和科研能力的碰撞。通過教學的開展，學生也能自己申請大學生科技創新項目，不斷提高科研能力。
4.實驗考核制度完善。制定相應實驗考核制度，明確考核原則、目標、方向及內容，創新考核方式，將考核貫徹到實驗過程的每一個環節中，重點考察學生思維是否縝密、思路是否清晰、研究方法是否正確，是否符合實驗教學的培養目標。豐富考核內容和方式，增大實驗成績在期末成績中的比例，提高學生對實驗課程和能力培養的重視程度。
三、研究內容
《航空檢測技術》課程綜合化實驗教學從教學和考核方面進行了嘗試。
1.教學方面，始終圍繞著一個實際的工程問題展開實驗教學，讓學生帶著實驗教學的問題進行理論學習。
在《航空檢測技術》的開課之初，教師就會為學生布置分組申報實驗題目的任務。讓學生自由組隊，3―4人一隊并明確每個人的分工。經過學生課下調研討論，根據成員意愿進行實驗題目的申報。教師會依據實驗室硬件條件、實驗題目的可行性和合理性，對各組上報題目進行審核。各組成員將就選定題目制作ppt，進行研究報告，并現場接受質詢。過程中，每組學生會對實驗題目的研究背景、檢測的意義、依據標準、檢測方法的可行性、檢測系統的搭建方案等有了一定的理解和研究，為后期的實驗打下良好的基礎。
在實驗完成過程中，學生會根據申報題目的內容選擇不同的設備和器件，進行系統搭建和實驗。最終對實驗結果進行整理分析。整個過程中，學生一直是實驗教學的主體，教師引導學生思考和動手，在系統搭建、故障排查、系統標定、數據分析等方面培養了學生在科學研究、組織工作、團隊意識等方面的綜合能力。
2.考核方面，采用更加多樣化的考核方式，綜合考量學生的團隊協作與科研意識。從實驗小組的選題、報告、實驗整個過程的各個環節進行綜合評價。其中，研究報告及答辯過程，教師會根據報告的內容、ppt的制作、實驗團隊前期調研的效果以及問題的回答情況進行打分，這部分成績占實驗成績的30%。在實驗實現的過程中，教師會觀察每位同學的表現，從設備、器件的選型，實驗步驟的設計、故障排除的策略、實驗過程的參與度等方面進行評價，這部分成績占實驗成績的40%。關于實驗教學的書面報告部分，教師會對實驗選題完成情況、實驗結果處理分析的合理性等方面進行評價，這部分成績占實驗成績的30%。經過一個學期的實踐，這種對實驗環節全程進行考核的方式激發了學生主動參與的熱情，提升了實驗教學的質量。
四、結語
《航空檢測技術》課程是在各種檢測原理基礎上的應用，實驗教學是對理論教學的升華。經過一個學期的實踐，將“首要教學原理”和CDIO教學理念融入實驗教學，通過改革實驗教學模式、完善實驗考核制度等手段，可以充分發揮實驗教學的功能優勢，更好的發揮學生的主觀能動性，全面培養學生的綜合能力，改善實驗教學的教學效果，提升《航空檢測技術》課程的教學質量。
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隨著科學技術迅猛發展以及對工程人才素質的高要求，靜態的課堂教學無法直接滿足企業對于材料工程師的要求，我們針對“卓越工程師教育培養計劃”的要求，對學生加強工程實踐教育，工程意識培養，提高工程實踐能力和知識的綜合應用能力，引入最先進的專業技術，積累工程實踐經驗，是卓越工程師班教學改革中最核心的部分。
（一）強化主干課程，更新教學內容基于上述指導思想，通過走訪與材料專業相關企業的專家、校友、教師和部分在校學生，邀請企業專家、校友、教師座談等形式，對材料卓越班的課程體系和教學計劃進行修訂。具體方案為：首先，強化材料科學的主干課程，特別強化實踐環節，大幅度提高專業課程的實踐學時比例。新課程體系直面工程，在強化理論教學環節的基礎上，針對工程教育的特點，提高專業知識點講授學時與工程實驗實踐學時的比例。其次，新課程體系對現有課程進行了有機的融合和精簡，避免了知識點的重復講授和關聯知識間的孤立講授，特別整合和削減部分選修課，以適應學生自主學習及適應新材料發展的趨勢。同時，教學內容大量增加相關專業技術進展，更新或重構相關知識點以適應快速的技術發展。
（二）實施典型工程產品驅動式課堂教學模式卓越材料工程師班進入專業課學習后，采用小班教學、單獨授課的模式，實行理論與實踐或實驗相結合，開展典型工程產品驅動式課堂教學模式。在教學過程中，雖然要系統學習材料科學與工程的基本理論、基本方法及相關的基本實驗技能，了解材料科學與工程與技術的發展趨勢，但是具體以工程實例為對象進行講授，工程實例貫穿在整個教學過程中。例如，在金屬材料的相關專業課中，以典型的軸承、齒輪、鋼件等產品為實例，從各零件的選材、金屬的熔煉、成型、設計加工、熱處理、性能測試和表面處理等六大部分貫穿了第3學年14門專業課程（圖1所示），任課教師通過教學法研究或集體討論備課將產品涉及的知識按照制備工藝主線有機結合，通過產品的制造過程驅動學生去掌握相關的專業知識，特別注重啟發學生發現問題，提高解決問題的能力。該模式還強調講課與實踐同步，將課堂教學的知識點同步在實驗課進行驗證，然后在第4學年前往本專業的實踐基地西北軸承股份有限公司進行企業實踐，在實際車間對該典型產品應用相關專業知識進行生產，掌握分析和解決工程問題的工具和手段，達到生產實踐以及專業創新能力的培養。
（三）采用注重實踐能力的考核方式考核是教學的重要部分，通過考核可以判定學生對所學知識的掌握程度，達到反饋教學效果并對教學過程進行調控的目的[5]。目前有關考核方式的改革呈多元化趨勢，其方法包括課程作業、課堂表現、課程報告等多目標綜合評定，形式又大都以開卷、閉卷、多試卷交叉等，來滿足差異化專業課程的要求。本專業在此基礎上，重視對學生能力的考核，推行全程化的評價方法。首先，在課堂教學過程中在實踐性較強的章節采用小工程案例設計、產品制造工藝設計等方式，學生組隊分工完成設計并進行答辯考核，該部分占總成績的40%—60%。例如在“材料科學基礎”的教學過程中，在金屬的結晶、鐵碳合金相圖、金屬的塑性變形等章節設計3次工藝設計，要求卓越班學生每5人為一組分工合作完成設計報告，并隨堂進行答辯，成績占總評的45%。此外，降低了期末試卷考試的比重，同時結合行業的要求，以工程實例的方式命題，取消選擇、填空、名詞解釋等記憶類題型，增加判斷、計算、論述以及產品設計等，使得考核重點以培養學生團隊合作能力、解決實際工程問題能力為主，讓考試更好地服務于卓越工程師工程實踐能力的培養。
（四）創新實踐型教師隊伍建設創新實踐型教師隊伍的建設是卓越材料工程師培養質量的關鍵，近年來專業教研室聘請了6名企業高級技術人員作為卓越工程師班的兼職教師，協助完成日常教學、講座以及實踐環節，同時還要求具有博士學位的青年教師必須前往大型國企、工程訓練中心、實驗中心等鍛煉3—6個月，以提高工程實踐能力。例如，新進教師在培養環節必須前往東方電氣集團、吳江工業園企業等進行工程實踐鍛煉，這些舉措使得卓越班專業教師隊伍日趨合理，為培養高質量卓越材料工程師奠定了基礎。
二、構建創新意識及工程能力培養的實踐平臺
材料科學與工程專業卓越工程師實踐體系構建時強調理論與素質并重，突出實踐能力的培養，在原有實踐環節的基礎上，針對如何提高學生發現問題、解決問題的能力，從實踐時間、實踐內容、實踐方式上進行改革，特別強調學生在真實的企業環境中進行理論與實際的結合訓練，同時注重團隊合作解決問題模式的培養。與此同時，培養過程中還穿行專業課實驗教學、開放性課題實驗以及大學生科技活動等創新能力培養環節。卓越材料工程師實踐教學體系如圖2所示，其中第1階段在材料卓越班學生入校后即進行專業認識教育，主要安排參觀材料科學與工程實驗教學示范中心和分析測試中心，初步了解專業內涵，培養專業興趣，樹立卓越工程師的目標；第2階段首先在西安理工大學國家級工程訓練中心進行基礎工程訓練，培養基本的車、銑、刨、鍛、磨各類材料工程師的基本功。隨后進入2+4+16+18模式的企業實踐環節，強調與企業的聯合培養，其中2周的認識實習與大型國企（金堆城集團、西安遠東公司、西安西電集團、陜鼓集團、西安航空發動機公司等）合作建立訓練基地，以短期實習等方式與目前材料工程的發展緊密結合，實現工程實踐教育的目的；4周的生產實習在西北軸承股份有限公司建立了實踐訓練基地，學生進行頂崗實習，直接參與產品的生產等環節，指導教師引導學生發現問題、提出解決方案，連通企業技術人員一起解決實際問題，從而積累工程實踐經驗；16周的校企聯合培養實踐時，與大型國企構建完善的工程實踐平臺，結合專業課的學習，每人配備1名企業導師，使卓越班學生能夠借助該平臺，在機械設計、熱處理、表面強化、粉末冶金、分析檢測等方面全面訓練，培養與提升創新意識和工程問題解決能力；最后18周的本科畢業設計在前面實踐的基礎上，選取企業目前面臨的工程問題深入研究并提出解決方案。
（一）創新企業參與的實踐教學體系為推進卓越計劃，本專業在構建、改革培養計劃、課程體系、培養方案、教學大綱及內容方面均有企業專家的深度參與，包括長春一汽集團、二汽集團、東方電氣、濟南二機床集團，西北軸承股份集團、陜鼓集團、西安福萊特熱處理公司等，同時，企業每年會派遣2—3名經驗豐富的工程師來校為卓越班學生教學，內容涉及與企業密切相關的專業知識，此外，第4學年實踐環節中企業會為每名卓越班學生配備1位企業導師，類似于師徒的傳幫帶模式，形成高校和行業企業聯合培養人才的新機制。
（二）開展以創新意識為導向的科技活動鼓勵卓越工程師班學生積極參加各類課外學術競賽活動，通過競賽項目的啟發式專業教學，提高解決工程或實際問題的能力。每年教研室積極幫助學生聯系指導教師制定參賽課題，動員專業課教師開放專業實驗室，指導學生參加各類科技競賽，著重培養創新意識和團隊合作能力，取得了較好的效果。僅2011級卓越材料工程師班29人中就有3人獲得國家大學生節能減排社會實踐與科技競賽三等獎，5人入選國家大學生創新創業訓練計劃，5人入選陜西省大學生創新創業訓練計劃，7人獲得省級挑戰杯科技競賽一等獎，70人次獲得各類課外學術活動及其他獎勵。
