摘 要:闡述了《飛行控制系統(tǒng)》專業(yè)課理論教學(xué)中存在的問題，針對本校飛行器設(shè)計專業(yè)學(xué)生的不同層次學(xué)習(xí)需求，對本課程實踐教學(xué)體系建設(shè)進(jìn)行分類思考，提出了以飛行模擬實驗臺為平臺的逐層推進(jìn)的飛行器控制系統(tǒng)實踐教學(xué)體系方案，在教學(xué)中獲得了較好的效果。

關(guān)鍵詞:飛行控制系統(tǒng) 飛行模擬實驗臺 實踐教學(xué)

中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0174-01

在《飛行控制系統(tǒng)》理論教學(xué)體系中加入飛行模擬實驗臺(即:飛行模擬器)的實踐教學(xué)，通過半物理平臺的實踐訓(xùn)練，能夠加深對飛行控制理論知識體系的理解，加強(qiáng)學(xué)生對于飛行控制專業(yè)方向模擬仿真研究方法的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力、分析能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)新形勢下航空人才提供良好的教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境。

1 教學(xué)中存在的問題與思考

在傳統(tǒng)的《飛行控制系統(tǒng)》教學(xué)中主要存在的問題:(1)《飛行控制系統(tǒng)》課程是一門以空氣動力學(xué)、飛行力學(xué)和自動控制原理為理論基礎(chǔ)的綜合性專業(yè)課程。在課堂上，學(xué)生學(xué)習(xí)飛行控制理論知識時，會感覺知識點交叉融合多，理論抽象難理解，難以將飛行控制系統(tǒng)如何發(fā)揮控制飛行的作用形象化、具體化。(2)作為重要的機(jī)載設(shè)備，飛行器控制系統(tǒng)具有其一套物理系統(tǒng)，這需要學(xué)生在學(xué)習(xí)《飛行控制系統(tǒng)》課程時具有良好的電子、電氣以及機(jī)械工程相關(guān)基礎(chǔ)知識儲備。(3)飛行控制系統(tǒng)評價體系中的飛行品質(zhì)評價、品質(zhì)規(guī)范這些工程性很強(qiáng)的知識很難通過單純的理論講解讓學(xué)生形成概念。

而本校開辦飛行器設(shè)計與工程專業(yè)是從2003年開始的，由于辦學(xué)歷史和學(xué)生生源的原因，本專業(yè)與傳統(tǒng)的航空三院校(北航、南航、西工大)在培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)方向上有很大不同。因此需要相應(yīng)調(diào)整飛行控制系統(tǒng)授課時的側(cè)重點。

根據(jù)學(xué)生未來不同的就業(yè)和選擇，結(jié)合未來工作和學(xué)習(xí)中，學(xué)生可能遇到對于《飛行控制系統(tǒng)》知識的應(yīng)用的可能性，將不同學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)分為三類:

第一類是本科畢業(yè)進(jìn)入航空各主機(jī)廠工作。但是進(jìn)入主機(jī)廠工作后，本科學(xué)生能從事設(shè)計行業(yè)的很少，因此，應(yīng)從飛控系統(tǒng)的系統(tǒng)二字著手進(jìn)行培養(yǎng)，讓學(xué)生了解飛控系統(tǒng)的組成、功能和運行原理。雖然這些課程在《航空航天概論》課程中有所體現(xiàn)，但是《飛行控制系統(tǒng)》課程將讓學(xué)生對于飛控系統(tǒng)的認(rèn)識更具體詳細(xì)?？梢酝ㄟ^飛行模擬實驗平臺的實際操作演練，讓學(xué)生了解飛行控制的主要工作機(jī)理。

第二類是本科畢業(yè)進(jìn)入航空公司從事機(jī)務(wù)類工作。隨著民用航空的高速發(fā)展，各航空公司對于航空維修等機(jī)務(wù)人員的需求也高速增長。針對這一就業(yè)方向，在《飛行控制系統(tǒng)》課程上就要讓學(xué)生了解飛控系統(tǒng)的傳感器、操縱系統(tǒng)的工作原理和飛控系統(tǒng)的功能。要讓學(xué)生面對飛機(jī)各系統(tǒng)時有意識地去提問。如，電傳操縱還是機(jī)械操縱？如果是電傳操縱，該系統(tǒng)的可靠性如何保證？這些知識素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以讓學(xué)生通過有選擇地在飛行模擬實驗平臺上進(jìn)行學(xué)習(xí)、操作與訓(xùn)練來獲得。

第三類是對專業(yè)學(xué)習(xí)有濃厚興趣且基礎(chǔ)知識牢固扎實的，通過研究生入學(xué)考試的方式進(jìn)入高一層次的學(xué)歷學(xué)位教育的學(xué)生。他們除了了解前兩類學(xué)生的飛控知識，更渴望全面了解飛行控制系統(tǒng)的控制原理和控制規(guī)律。這個問題在課堂時可以通過將飛行力學(xué)和自動控制理論相結(jié)合推導(dǎo)進(jìn)行介紹。但是控制原理控制規(guī)律如何影響飛行控制系統(tǒng)的飛行品質(zhì)和操穩(wěn)特性這些問題，則可以讓學(xué)生通過實驗來進(jìn)行驗證和分析說明。因此設(shè)計與控制原理和控制規(guī)律相關(guān)的飛行控制實驗，直接通過觀察飛行模擬實驗臺上飛機(jī)的舵面調(diào)整過程，感受飛機(jī)自動調(diào)節(jié)飛行時的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性的變化，再通過后期數(shù)據(jù)處理分析出這些性能參數(shù)的變化。

2 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的相應(yīng)措施

如前所述，《飛行控制系統(tǒng)》課程體系相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)在飛行模擬實驗臺上進(jìn)行。該飛行模擬實驗臺仿真系統(tǒng)提供了一套典型機(jī)型完整的氣動、飛控系統(tǒng)等數(shù)據(jù)參數(shù)。

實驗人員通過半實物模擬座艙和相應(yīng)仿真軟件，利用航電儀表和視景現(xiàn)實，完成從發(fā)動機(jī)點火、滑行、起飛、戰(zhàn)斗及著陸的全飛行過程，獲得對飛機(jī)進(jìn)行全方位操縱和控制的直觀、生動的飛行體驗。

實驗時通過接口可方便地對飛機(jī)的氣動、飛控系統(tǒng)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整，然后可以立即進(jìn)行參數(shù)調(diào)整后的飛行體驗，觀察、記錄和分析其對飛機(jī)或系統(tǒng)性能的影響。

針對教學(xué)中存在的問題和思考，結(jié)合本飛行模擬實驗臺的功能和特點，可以將《飛行控制系統(tǒng)》實驗分為三個層次。

第一層次是針對全體學(xué)生開設(shè)，主要實驗?zāi)康脑谟谧寣W(xué)生認(rèn)識各類型控制系統(tǒng)的特點，能夠通過自己操作實現(xiàn)簡單的機(jī)械操縱飛行和電傳操縱飛行。這部分實驗需要實驗教師在飛行模擬實驗臺主機(jī)上進(jìn)行簡單的設(shè)置，即可以讓學(xué)生在模擬器上進(jìn)行操作體驗。

第二層次是針對有飛行控制系統(tǒng)有鉆研興趣的學(xué)生，可以在必做部分實驗的基礎(chǔ)上，通過修改某些反饋參數(shù)支路系數(shù)，分析修改前后模態(tài)的變化，認(rèn)識各種反饋控制對模態(tài)的影響。這部分實驗則需要學(xué)生在熟悉模擬試驗臺飛行仿真軟件設(shè)置操作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行座艙內(nèi)的操縱觀察，并采集相應(yīng)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。這部分實驗內(nèi)容對學(xué)生的要求相應(yīng)提高。這一層次可以設(shè)置為學(xué)生的專業(yè)課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。

第三層次針對綜合能力很強(qiáng)且具有飛行控制研發(fā)興趣的學(xué)生。學(xué)生可以線下修改飛行模擬實驗臺的飛行控制仿真模型，通過Matlab/simulink仿真工具對修改后的飛行控制模型進(jìn)行飛行模擬仿真。在仿真結(jié)果確切可行的前提下，將修改后的新的飛行控制模型下載到飛行模擬器的實驗平臺上，實現(xiàn)飛行控制系統(tǒng)的半物理仿真。

通過觀察近兩年該實踐教學(xué)體系實施情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍對該實踐教學(xué)體系評價較好。針對學(xué)生的學(xué)習(xí)感受和所提出的建議，本課程教師也進(jìn)行了相關(guān)實踐項目和實驗內(nèi)容的多次改進(jìn)，該實踐教學(xué)體系正日趨成熟。

3 結(jié)語

以飛行模擬實驗臺為平臺，在《飛行控制系統(tǒng)》課程實驗、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中設(shè)計飛行控制系統(tǒng)相關(guān)實驗實踐項目，通過逐層推進(jìn)的《飛行控制系統(tǒng)》實踐教學(xué)體系，讓不同學(xué)習(xí)能力和畢業(yè)就業(yè)需求的學(xué)生都能夠收獲適合自己的飛行控制系統(tǒng)理論和實踐知識。通過與工程實踐相關(guān)的半實物仿真的實踐環(huán)節(jié)操作，能激發(fā)學(xué)生探索飛行控制系統(tǒng)這一飛行器設(shè)計專業(yè)方向的興趣，為學(xué)生未來走上工作崗位打下良好的實踐基礎(chǔ)。

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