淺談現(xiàn)代飛機制造技術(shù)課程的案例教學

由博

摘要：隨著航空產(chǎn)業(yè)和高職教育的發(fā)展，高職院校在培養(yǎng)學生操作技能的同時，越來越重視對學生理論知識的傳授，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)要求的生產(chǎn)一線技術(shù)人員。通過《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》這門課程的學習不僅能夠使學生形成完整的知識體系，還能鍛煉學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。只有當抽象的理論知識和生產(chǎn)實際相聯(lián)系時，學生才會對飛機制造產(chǎn)生興趣，很多理論知識才容易被理解。本文闡述了案例教學法在《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》中的應用，較好地提升學生的學習興趣，提高課堂教學質(zhì)量，對技能型人才培養(yǎng)具有借鑒意義。

Abstract： With the development of aviation industry and higher vocational education， Higher professional technical institutes pay more attention on the teaching of students' theoretical knowledge while training students' operational skills， so as to train front-line production technicians meeting the industry requirements. Students can not only be able to form a complete knowledge system， but also be able to train students' ability for solving practical problems with the theoretical knowledge they have learned， by learning Modern Aircraft Manufacturing Technology. Students become interested in aircraft manufacturing and much theoretical knowledge can be easily understood only when abstract theoretical knowledge is connected with production practice. This paper expounds the application of case teaching method in Modern Aircraft Manufacturing Technology， which can improve students' learning interest and classroom teaching quality， and has reference significance for cultivating skilled talents.

關(guān)鍵詞：高職院校;案例教學法;現(xiàn)代飛機制造技術(shù);技能型人才

Key words： higher professional technical institutes;case teaching method;modern aircraft manufacturing technology;skill talents

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0255-02

0? 引言

隨著國家航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展及相關(guān)機型換代升級的需要，對從事生產(chǎn)的工人的技術(shù)水平提出了新的要求，即除操作技能需達到一定水平外，還需掌握一定的理論知識。由于近年來選擇進入高職院校飛機制造相關(guān)專業(yè)繼續(xù)學習的學生數(shù)量逐年攀升，導致不同學生的理論基礎(chǔ)水平差異明顯，對現(xiàn)代飛機制造技術(shù)理論知識的接受能力明顯不同?！冬F(xiàn)代飛機制造技術(shù)》的授課內(nèi)容是飛機制造相關(guān)知識的綜合，也是對各前續(xù)課程主要內(nèi)容的梳理，學習的目的在于使學生在腦海中形成一個相對完整的有關(guān)飛機制造的知識體系，只有在知識體系完整的前提條件下，才能夠解決飛機制造過程中遇到的實際問題。因此，采用案例教學法進行《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》的課堂教學，可提升學生將理論知識應用到生產(chǎn)實際中的能力和水平。

1? 案例教學的實施

《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》的授課內(nèi)容總體上包括飛機制造概述、飛機相關(guān)零部件的加工制造、復合材料在飛機制造方面的應用、現(xiàn)代飛機的裝配、數(shù)字化設(shè)計與制造。每部分內(nèi)容各有側(cè)重，因此選擇的案例也各不相同。

飛機制造概述部分的教學內(nèi)容主要包括飛行器的基本概念、飛機研制的一般過程、飛機產(chǎn)品的特點、現(xiàn)代飛行器制造的先進技術(shù)及其關(guān)鍵技術(shù)。對于飛行器的基本概念，應以導彈和火箭的用途為案例，說明導彈即非航空器、亦非航天器，從而說明飛行器包括航空器、航天器、火箭和導彈。

飛機的研制過程從生產(chǎn)實際的角度來看，可分為工藝準備、毛坯制備、零件加工、裝配總裝和檢測試飛五個階段。以模線-樣板法為例，講解飛機制造前如何進行工藝準備。以上世紀90年代常用的鈦合金、鎂合金、鋁合金為例講解飛機零件毛坯的制備，與此同時，此處還應簡單提及復合材料的應用，使授課內(nèi)容緊跟科技前沿，并為后續(xù)講解復合材料相關(guān)內(nèi)容作鋪墊。零件加工以鈑金零件成形、機械加工和非金屬材料加工為例，說明現(xiàn)代飛機零件加工技術(shù)的發(fā)展方向是新材料、高精度、數(shù)字化、新技術(shù)，但也應明確金屬材料在今后一段時間仍然是飛機結(jié)構(gòu)材料的首選。以A380和B787為實例講解飛機的裝配和總裝，重點強調(diào)在二者在總裝過程所犯嚴重錯誤，引以為戒。從數(shù)學的角度出發(fā)，通過對概率與數(shù)理統(tǒng)計相關(guān)內(nèi)容的回顧，使學生了解飛機的檢測也要用到數(shù)學知識，理解基礎(chǔ)知識的重要性。

通過A380和B787的零件數(shù)量、軍機的復雜外形、機翼的結(jié)構(gòu)、MD-82所用飛機結(jié)構(gòu)材料的各類和所占比例等數(shù)據(jù)的簡介，讓學生深刻體會到飛機作為迄今為止人類制造的最復雜的機電產(chǎn)品之一，具備零件種類和數(shù)量多、外部形狀復雜且精度要求高、個別零部件尺寸很大、新結(jié)構(gòu)和新材料應用較多等特點。

通過對渦輪加工、A400M機翼加工、A380后段機身加工、B737-700壁板加工和CAD/CAM應用的簡介，讓學生了解現(xiàn)代飛機制造所需先進技術(shù)包括數(shù)控和高速加工、復合材料成形、整體結(jié)構(gòu)件加工成形和數(shù)字化制造及裝配，它們也是現(xiàn)代飛機制造所需關(guān)鍵技術(shù)。

飛行器零件的制造主要講解飛機鈑金零件的制造，此處涉及的工藝主要包括沖裁、彎曲和拉深。在講解沖裁工藝時，要輔以常見計算實例，讓學生認識到所需基礎(chǔ)知識并不難，同時也要理解生產(chǎn)一線的相關(guān)工作也會用到簡單的計算。

針對于復合材料零件的成形與制造技術(shù)，在回顧復合材料的相關(guān)基礎(chǔ)知識，并講解復合材料零件成形方法和檢測手段的基礎(chǔ)上，以A380和B787-9的機身生產(chǎn)為例，說明復合材料零件的成形方法如何應用于飛機制造。

飛機裝配工藝涉及零部件連接方法、互換與協(xié)調(diào)、總裝和機場工作等內(nèi)容。對于零部件連接方法，以飛機分解為例講解設(shè)計分離面和工藝分離面兩個概念。在此基礎(chǔ)上，以波音和空客的經(jīng)典機型為例，講解機身分段的標準從起初以設(shè)計分離面為基準，發(fā)展到以設(shè)計分離面為基準，而現(xiàn)在進一步發(fā)展為以市場需求和進口國相關(guān)法律法規(guī)為基準。

對于互換與協(xié)調(diào)，首先，應以零件的裝配為例說明互換的一定協(xié)調(diào)，但協(xié)調(diào)的不一定互換;其次，要以飛機零件的裝配計算實例（如圖1和圖2所示）為例，讓學生理解獨立制造原則和相互聯(lián)系制造原則之間的區(qū)別及具體計算方法。

圖1所示實例為按獨立制造原則制造A和B兩個相互配合的零件時，LA、LB兩零件需相互協(xié)調(diào)尺寸的制造與協(xié)調(diào)路線，它們的原始尺寸誤差均為0.1mm，在尺寸傳遞過程中，LA單獨制造環(huán)節(jié)總數(shù)為2，各單獨制造環(huán)節(jié)的誤差均為0.01mm，LB單獨制造環(huán)節(jié)總數(shù)為3，各單獨制造環(huán)節(jié)的誤差均為0.005mm。LA和LB的協(xié)調(diào)誤差計算如下：

圖2所示實例為按相互聯(lián)系制造原則制造A和B兩個相互配合的零件時，LA、LB兩零件需相互協(xié)調(diào)尺寸的制造與協(xié)調(diào)路線，它們的原始尺寸誤差均為0.05mm。在尺寸傳遞過程中，兩尺寸的公共環(huán)節(jié)總數(shù)為3，各公共環(huán)節(jié)的誤差均為0.01mm，LA單獨制造環(huán)節(jié)總數(shù)為3，各單獨制造環(huán)節(jié)的誤差均為0.001mm，LB單獨制造環(huán)節(jié)總數(shù)為2，各單獨制造環(huán)節(jié)的誤差均為0.001mm。LA和LB的協(xié)調(diào)誤差計算如下：

飛機總裝和機場工作這部分教學內(nèi)容先講解總裝的基本概念和工作內(nèi)容，此處以某客機總裝廠房和停機坪的工藝布置為例。機場工作內(nèi)容包括：總裝配車間驗收飛機、飛機地面試驗、飛行前檢查、飛行試驗。

以無人機檢測大飛機外觀為例，講解總裝驗收和飛行前檢查;以靜力試驗、全尺寸疲勞試驗、結(jié)冰試驗、濺水試驗、地面滑行試驗、航空發(fā)動機試驗為例，講解飛機地面試驗;以新機首飛和調(diào)整試飛為例，講解飛行試驗。

飛機數(shù)字化制造技術(shù)包括飛機數(shù)字化設(shè)計、制造、裝配和檢測四方面內(nèi)容，而并行工程將上述四個方面的內(nèi)容有機地結(jié)合在了一起，使它們能夠同時進行。此處以F-35聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機為例進行講解。該機型在設(shè)計制造時，采用并行工程，使全世界5萬名技術(shù)在不同的時間和地點同時開展工作，并進行高效協(xié)作，設(shè)計與制造同時進行。通過制造過程中反應出的問題改進設(shè)計，再將改進的設(shè)計重新用于制造，大大提高了工作效率。

2? 結(jié)語

本文以現(xiàn)代飛機制造技術(shù)課程為例，在學生的技能達到一定水平的前提條件下，通過案例教學激發(fā)學生對所學專業(yè)的興趣，建立大局意識，養(yǎng)成從全局角度出發(fā)分析和解決實際問題的習慣。對于培養(yǎng)新一代具備一定理論基礎(chǔ)的航空產(chǎn)業(yè)所需生產(chǎn)一線技術(shù)人員具有借鑒價值。

參考文獻：

[1]肖冬.現(xiàn)代飛機數(shù)字化制造技術(shù)之研究[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2020（15）：183-184.

[2]康與云，馮桂芳，尹玉亮.地方高?！冬F(xiàn)代飛機制造技術(shù)》課程建設(shè)研究與實踐[J].教育教學論壇，2017（48）：133-135.

[3]于洪，郭巧榮，劉禮平，蔡舒妤.《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》優(yōu)質(zhì)課程改革探索[J].教育教學論壇，2017（07）：79-80.

[4]郭巧榮，于洪，徐建新.《現(xiàn)代飛機制造技術(shù)》教學實踐與探索[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2012（34）：190.

[5]李艷華，藺國民.現(xiàn)代飛機關(guān)鍵制造技術(shù)淺析[J].航空制造技術(shù)，2009（04）：60-63.

[6]黃領(lǐng)才，劉秀芝.現(xiàn)代大飛機復合材料應用與制造技術(shù)淺析[J].航空制造技術(shù)，2008（10）：46-48.

[7]潘文宏.淺談高職高速加工技術(shù)課程的項目式教學[J].南方農(nóng)機，2019，50（13）：198.

[8]徐巖.關(guān)于飛行器制造工程專業(yè)《模具CAD/CAM》教學的思路[J].南昌高專學報，2007（01）：65-66，72.