发布时间：2023-04-01 10:11:12
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的航空发动机论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】综合化；航空发动机控制；课程改革；民航
“大学课程综合化既是现代社会和当代科技日趋综合的反应，又是大学与社会发展日益密切的结果，更是高等教育内部发展的逻辑要求”[1]。当前，快速发展的中国民航要求建设适应民航强国需要、支撑现代民航教育体系的人才培养体系和科技创新体系，从而不断提升为行业和社会发展服务的能力。在此背景下，为改进飞行器动力工程专业本科学生的培养质量，促进教育教学质量的提高，进行了航空发动机控制课程综合化改革的探索与实践。
1课程改革的历史必然性分析
中国民航大学的飞行器动力工程专业是一个主要面向航空维修领域的特色专业。成立六十多年来，一直紧密贴近民航发展，在课程设置上也体现了行业需求，其中的航空发动机控制课程就是这样的一门课程，主要讲授发动机控制系统基本部件的工作原理、控制特性，以及典型民用航空发动机控制系统的组成及功能特点等，希望学生能够通过本课程的学习，掌握基本的控制原理，熟悉民航主力机型控制系统的工作特点。在近年来的授课过程中，发现了一些新的问题需要加以解决，主要体现在：
1.1近年来民航主力机型的控制系统已经由传统的液压机械式控制系统全面更换为全权限的数字式电子控制系统（FADEC），在控制部件的工作原理、系统功能及运行模式上都体现除了与过去截然不同的特点，尤其是大量电子技术的引入，使得发动机控制课程融合了机械、液压、电子、流体力学、传热等多学科的知识，体现了综合化的特点，对教师教学提出了更高的要求。
1.2行业快速发展过程中引入了大量的先进发动机机型，要求学生在使用过程中快速掌握其工作特点。这就要求在课程内容上，体现知识的广度，并且贴近民航实际，在原理讲授中要有针对性，讲解过程简单易懂。
1.3二十一世纪的高等教育越来越重视创新人才的培养，由于信息科技的大量应用，使得学生可以在短期内获得大量的信息，此时更为重要的是培养学生的创新型思维以及综合运用知识的能力，因此课程设置一定要有利于学生思维广度、深度及灵活性的发展[2]。
1.4行业需求导致的学生扩招带来了教学资源的紧张，而与此同时需要进一步地培养学生的动手实践能力，因此在课程讲授中除了要体现现动机控制的特点，也要与时俱进地在教学资源配置上，尤其是在教学实验、教学的方法手段上作出改变。
2改革的具体措施
针对航空发动机控制课程出现的问题，决定针对此课程开展综合化改革。关于课程的综合化，研究者形成了以下几方面的认识：第一种是“学科之间的综合”说，既包括课程体系的综合化，也包括课程内容的综合化，还要从课程目标、学习活动方式、甚至从课程的教学组织形式进行整体分析并加以综合，形成一个有机系统；第二种是“学科、社会和学习者之间的综合”说，即课程综合化泛指课程组织结构中各要素（学科、社会、学习者）之间的各种各样的横向关系或联系。
航空发动机控制课程综合化改革的具体措施包括：
2.1课程知识点的综合化。
课程的综合化就是要强调学科领域之间的联系和一致性，避免由于过早或过分地强调各个领域的区别和界限，而导致的课程之间的彼此孤立、相互重复或脱节的状态。为了完成航空发动机控制课程内容的综合化，首先明确了综合化的目标是统整各相关学科知识，通过学生的关联式、研究式、体验式等综合化学习，克服分科课程的局限。之后，通过对航空发动机控制课程的前置课程和后续课程知识点的梳理，明确具体讲授的知识点，并在课程设置上进行了合并，主要是合并了自动控制原理课程，对自控原理相关的内容依照实际需求进行了删减，仅保留却为授课所需的内容。另外加大了控制系统特点的总结，有意识地减少课程讲授的机型数量，减少学生负担，给学生更多的自主学习时间和内容。最终，通过知识点的整理，整个控制类课程的授课学时由原先的108课时缩减为54学时。
2.2课程与行业的综合。
行业需求一直是引领课程改革的方向标，当前的航空维修工作对机务人员综合运用知识和技能的要求增高；此外，为了能使得大学更好地为社会服务，需要开展课程与行业的综合工作。在本课程的授课中，尤其是在典型发动机控制系统的讲授中，引入了航空公司所使用的培训教材，包括其所应用的CBT（计算机辅助训练）软件，同时引入企业或培训单位有经验的一线工作人员进课堂，为学生带来一手的技术资料。此外，还注重加大学生企业实践的比例，使得学生在实习的过程中消化理解课堂讲授的知识。当前，正在结合卓越工程师计划的开展，力图开门办学，进一步夯实学生的理论基础、实践技能。
2.3课程与学生的综合。
在新世纪里，人的全面发展包括四层内涵：完整发展、和谐发展、多方面发展和自由发展[3]。传统的大学课程设置和传授都是以分科课程为主导的，很难实现人的这种全面发展的需要，会导致人的发展的片面化。因此在航空发动机控制课程的综合化改革中，要改变课程分割的局面，同时要大力转变传统单向的以教师为中心的授课方式，转为以学生为主的课程学习。具体措施除了课程内容的综合外，还体现在小班授课和借用网络平台进行沟通交流，组织学生进行现场教学和体验式的教学。通过大作业的方式，组织学生进行科研课题形式的思考和研究，使得其能综合运用所学的内容。
2.4课程与教师的综合。
随着课程综合化改革的推广与深入，教师教学能力及其结构的更新和提高，已经成为教育改革面临的重要问题。总之，“课程改革需要教师提高教学能力”[4]。在课程改革中，教学过程的不确定性对教学提出了更高的要求，由于学生成为学习的主体，教师更应关注学生的个别化发展；改变课堂学习方式，探究与合作成为师生教学活动的主体；课堂应该更为的开放[5]。综上，在实际的课程综合化改革中，除了通过培训、交流、讲义编写、课程开发等工作，逐渐提高老师的专业技能外，还需要教师把教学内容和教学方法手段有机的结合起来，整合教学内容和教学方法，灵活运用多种教学策略，开发课程资源，引导学生学会学习，并整合相应的教学环境[6]。在航空发动机控制课程综合化改革中，为了营造这种环境，专门在专业教室内进行授课，综合运用网络、多媒体、控制部件实物等启发和引导学生学习和思考。
2.5教学与科研的综合。
科研与教学是高等学校的两个重要职能。高等学校一方面通过科学研究探索真理，发展知识，构成了社会发展的思想库；一方面通过教学挖掘和开发人的潜在能力，为社会发展积累有知识和创造性的人力资本。但在高等教育的实践过程中，如何处理教学与科研的关系却一直是一个重要的命题[7]。因此在航空发动机控制课程的综合化改革中，有意识地将教学与科研进行了综合，在教材的编写、实验室的建设过程中，将最新的科研成果引入了教堂，使得学生能够接触到最新的科研进展；另外还通过引入科研机构的教师参与授课，将名师带入课堂，也促进了知识内容与体系的更新；同时，对在教学过程中发现的有科研潜力和兴趣的学生，也适当分配了一些科研辅助工作，注重在科研过程中培养其能力和兴趣。
3综合化改革实践与分析
目前，航空发动机控制课程的综合化改革已经在试点班进行了一轮的授课，各项措施得到了落实，在实践过程中，通过对综合化改革的反思，得到了以下看法。
3.1包括综合化改革在内的课程改革是一个长期化的过程，需要教师、学生及教务工作者在一轮一轮的授课中动态地处理遇到的问题，只有坚持以学生为中心的思想，坚持提高教育教学质量这一根本性目标，才能解决前进中遇到的困难，并且要得到更广泛的参与和支持，不仅仅是来自教师的力量，更重要的还得有行业和科研机构的支撑，才能使得课程在瞬息万变的时代中历久弥新。
3.2综合化改革中需要进一步地更新思想观念，打破本位意识，打破课程与课程间的孤立和隔离，打破学校与社会和行业间的距离，融合教学与科研，真正地实现课程的综合化。
3.3在改革中要不断地加强师资队伍的建设。可以说教师是主导改革进程的参与者，但更应该成为领导者，只有教师能力上去了，才能更好地建设包括教材、实验室在内的教学资源，才能在课堂上有意思的引领学生，才能真正地将改革的意图贯彻好，将改革的目标实现好。
3.4高等学校的课程改革，尤其是一些主干核心课程的改革要慎之又慎，本着对学生负责的态度，要量力而行，扎扎实实地推进，可以考虑的是以试点班的形式进行验证后再进行推广。
参考文献
[1] 李茜妹，大学课程综合化研究，山西大学硕士学位论文，2006；
[2] 姜艳萍，高校课程综合化改革与创新人才的培养，山西师范大学研究生学位论文，2001；
[3] 扈中平，“人的全面发展”内涵解析[J]，教育研究，2005（5）：3-8；
[4] 戚业国，陈玉琨，学校发展与教师的专业发展[J]，教育理论与实践，2002（8）；
[5] 喻晓东，课程综合化与教师课堂教学行为的变化――对柳州市小学新课程实验教师的个案研究，广西师范大学硕士研究生学位论文，2003；
[6] 王宪平，课程改革视野下教师教学能力发展研究，华东师范大学博士学位论文，2006；
[7] 郭祥群，洪艺敏，融教学科研为一体，提升本科教学的质量，高等理科教育，教育教学研究专辑，2003。
Li Bifeng；Li Furong；Di Yazhou；Wang Xiaofei
（Naval Aeronautical and Astronautical University Qingdao Branch，Qingdao 266041，China）
摘要：为了挖掘隐藏在飞参数据背后的信息知识，应用数据挖掘技术对航空发动机健康状态进行判别研究。利用飞参数据中与发动机健康状态相关的九个参数和典型的故障数据，分别建立了神经网络和决策树模型，通过结果的比较，确定了最佳分类预测模型。
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.
关键词：飞参数据 神经网络 决策树 Clementine
Key words: flight data；neural network；decision tree；Clementine
中图分类号：V23文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0019-02
0引言
飞参数据是由飞参采集记录设备所记录的与飞机飞行性能、设备状态有关的实时飞行数据。主要用行事故调查、飞机设计、机务维修和飞行质量评估。随着参数量的增加，采样率的提高，记录时间的延长，飞参系统记录的数据量也急剧膨胀，为飞参工作人员利用地面数据处理软件确定机载设备系统的故障以及帮助地勤维护人员视情维修带来了巨大的挑战。目前，各种飞参地面数据处理软件依赖逻辑运算判据对机载设备的故障状态定性进行描述，积累了海量的描述性故障数据，为数据挖掘技术在飞参数据智能处理中的应用带来了广阔的应用前景。
1基于发动机飞参故障数据的数据挖掘
数据挖掘是一个以数据为中心的循序渐进的螺旋式数据探索过程，主要包括业务理解、数据理解、数据准备、建立模型、方案评估和方案实施等多个阶段。根据某航空部队所反馈的有关飞参数据故障现象的描述，问题大多出在发动机上。因此，数据挖掘过程围绕航空发动机的健康状态进行，包括数据预处理、建立模型和结果分析三大环节。
1.1 数据预处理一般来说，在整个数据挖掘实施过程中，70%的工作量用于进行数据预处理，主要是提高数据质量。针对发动机健康状态所描述的故障现象，涵盖起飞阶段、空中飞行阶段以及着陆阶段所出现的左发动机超转、右发动机超转、双发超转、转速相同情况下左发动机或右发动机排温不正常、排温相同情况下左发动机转速或右发动机转速不正常、左发动机或右发动机最高排温偏低等方面。通过对所描述飞参故障数据的分析，发动机健康状态y可定义为四个类别，即左发动机故障、右发动机故障、两个发动机均故障、正常，分别用数值1、2、3、4表示（注意此处故障包括具有故障征兆的含义）。事实上，新生成的发动机健康状态属性y是对定性故障描述数据的一个定量处理。而依据故障现象描述及飞参判据从51个参数中筛选与发动机健康状态有关的9个参数，分别为指示空速、左发排气温度、右发排气温度、左发高压转速、右发高压转速、左起落架放下、右起落架放下、襟翼放下25度、襟翼放下35度，用参变量xi（i=1，2，…，9）表示。经过参数筛选和新属性生成，接下来就需要对数据进行合并、抽样处理。数据合并生成112901个样本，抽样后生成60411个样本。数据预处理节点流程见图2明确变量角色节点之前。
1.2 神经网络与决策树算法作为数据挖掘算法，神经网络与决策树是常用的分类预测方法，其分类也甚多，这里主要介绍所使用的BP神经网络和决策树中的C5.0算法。
BP神经网络是一种前馈式、多层、感知机网络。图1是含有一个隐层的BP网络结构，输入向量为X=（x1，x2，…，xn），输出向量为Y=（y1，y2，…，ym）。
隐层的输出Uj及网络输出yk的计算公式如下：
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是输入层与隐层的连接权值，wjk是隐层与输出层的连接权值，f是（0，1）型Sigmoid激活函数，即：
f（z）=■（3）
网络的确定主要由训练数据对隐层的连接权值ωij、ωjk和阈值θj、θk进行调解，以达到最佳输入输出的映射关系。
决策树是一个可以自动对数据进行分类的树形结构，是树形结构的知识表示，可以直接转换成分类规则。决策树算法是以一组样本数据集为基础的一种归纳学习方法，着眼于从一组无序、无规则的样本数据中推理出决策树表示形式的分类规则[1]。而C5.0作为决策树算法之一，是C4.5的商业化版本，其核心与C4.5相同。下面对C4.5算法进行描述[2]：
输入：R-候选属性的集合（可以是连续值），C-分类属性，S-训练集。输出：一棵决策树。
方法：
①创建结点N。如果训练集为空，则返回结点N并标记为Failure；如果训练集中的所有记录都属于一个类别，则以该类标记结点N；如果候选属性为空，则返回N作为叶节点，标记为训练集中最普通的类。
②for each 候选属性attribute_list。
③if 候选属性是连续的 then 对该属性进行离散化。
④选择候选属性attribute_list中具有最高信息增益的属性D。标记结点N为属性D。
⑤for each 属性D的已知值di。由结点N长出一个条件为D=di的分支。
⑥设Si是训练集S中剩的训练样本的集合。
⑦if Si为空。加上一个树叶，标记为训练集中最普通的类。
⑧else 加上一个由C4.5（R-{D}，C，Si）返回的结点。
1.3 Clementine建模及结果分析选择Clementine12.0软件作为数据挖掘工具，xi（i=1，2，…，9）为条件属性，发动机健康状态y为决策属性，分别建立BP神经网络和决策树模型，从60411个样本中抽取70%的样本作为训练样本，30%样本作为检验样本，执行的结果作为结点加入数据流中。数据挖掘流程如图2。条件属性值经[0,1]标准化处理后的决策树分类预测结果见表1。其中1_Training 是训练样本，2_Testing是检验样本，$C-故障类别是故障类别的预测值，$CC-故障类别是预测置信度。
表2给出了BP神经网络和决策树分类预测精度的对比。通过比较可以看出，BP神经网络和决策树的分类预测精度都非常高，两者差距不大，但是从执行效率上相比，决策树明显优于BP神经网络，仅用时34秒，所以选择决策树作为航空发动机健康状态的分类预测模型比较理想。
2结论
航空发动机作为飞机的核心部件，其健康状态直接影响飞行质量和飞行员的安全。通过对发动机飞参故障数据的分析处理可知，面对海量的飞参数据，将数据挖掘技术应用于航空发动机健康状态的分类预测是可行且具有推广价值的。
参考文献：
[1]廖芹，郝志峰，陈志宏.数据挖掘与数学建模[M].北京：国防工业出版社，2010.2.
[2]纪希禹.数据挖掘技术应用实例[M].北京：机械工业出版社，2009.4.
关键词：TRIZ理论，创新设计，机械产品，
二十一世纪全世界范围内机械产品激烈竞争，各个国家都很重视如何提高产品的设计水平，增强其竞争实力。而产品设计最主要的目标就是对产品进行创新，满足消费者的需要并且占据市场更重要的位置，所以，要想增强机械产品自身的竞争实力，最根本的途径就是重视创新设计。创新设计理论又叫做TRIZ理论，是设计的核心理论，目前已经在机械产品创新设计中被广泛应用，可以提现企业的核心竞争力。1946年，前苏联G.S.Altshuller创立了TRIZ理论，指的是发明问题的解决理论。以这个理论为基础，军事工业得到了很大的发展。二十世纪九十年代开始流入美欧，在某些企业当中开始应用并且推广，取得了很多发明专利，随之也产生了经济效益，当很多国家兴起了TRIZ理论研究和推广的热潮。1998年之后，TRIZ理论开始在中国出现，不少科研机构把TRIZ理论作为技术创新的首选，积极的进行探索。这篇论文主要是探讨TRIZ理论主要内容以及在机械产品创新设计中的应用。
1.TRIZ理论基本内容概述
TRIZ理论的观点是，发明问题的关键是解决冲突，而解决冲突需要遵守相关的原则：对系统的某个零部件或者性能进行改进时，不可以影响到系统或者相邻的其他零部件以及性能。冲突主要包括技术冲突和物理冲突，物理冲突指的是如果对一子系统出现相反的要求时所出现的冲突，系统的某个部分同一时间出现两种相反的状态，主要是由一个参数造成的。技术冲突的含义是系统的某个部分性能增强造成了有害以及有用两种结果，也可以理解为有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一个或者几个子系统性能降低，这种问题主要是由两个参数造成的。
G.S.Altshuller在理论当中提出了四十条冲突解决原理，也就是发明原理以及冲突解决矩阵的含义，各种领域的相互冲突的特性通过高度的概括，抽象成为三十九个技术特性参数（也叫做通用工程参数），矩阵中的行代表冲突恶化的参数，列代表冲突改善的参数。针对技术冲突，可以以冲突矩阵为基础，找到对应的发明原理，从而找到解决问题的办法；针对物理冲突，通常利用分离原理了可以找到解决办法，发明原理和分离原理之间具有一定的关系，一条分离原理，可以对应很多条发明原理。
2.TRIZ理论在机械产品创新设计中应用
2.1.TRIZ理论在机械创新设计中应用的步骤程序
将TRIZ理论应用到机械创新设计当中，主要的步骤是：对机械系统问题进行分析，明确关键的技术功能，找到造成系统中问题的参数，对冲突的类型进行判断。如果系统中的问题主要是由一个参数造成的，属于物理冲突；如果是由两个参数造成的，属于技术冲突。可以通过分离原理解决物理冲突，对分离方法进行确定，包括时间分离、空间分离、整体和部分的分离、基于条件的分离，根据实际的分离原理和解决冲突的发明原理的对应关系，找到解决问题的办法。技术冲突，第一步要确定恶化技术特性参数和改善技术特性参数，再以冲突矩阵为基础，找出对应的发明原理，从而找出解决问题的办法。最后，把推荐的对应的发明原理应用的具体的问题上，对每一个原理在具体问题上的实现和应用进行探讨。
2.2.呆扳手的创新设计案例
设计初期的呆扳手在松开或者拧紧六角螺母或者螺栓时，因为螺母或者螺栓受力点在两条棱边，很容易变形，因此无论是松开还是拧紧都比较困难。而新的设计需要避免原来设计当中的缺陷。后来美国一项以冲突矩阵为基础的专利解决了这个问题。这个专利是从三十九个通用工程参数当中选择一对特性参数：1）提高质量的参数：物体所产生的有害因素，可以对螺母或者螺栓减少磨损。2）可以造成负面影响的参数：制造精度，全新的改进有可能造成制造的困难。然后把上面的两个参数代进冲突矩阵，可以得到下面四条发明理论，即是：维数变化、小对称、抛弃与复制、修复。通过分析维数变化以及小对称这两条发明原理可知，经过创新的呆扳手工作面的某些点可以和螺母或者螺栓的侧面相接触，而不仅仅是接触棱边，因此解决了这个问题。
通过这个实例可以说明，机械产品的某些参数或者特性进行改进之后会造成其他参数和特性的恶化，可以通过冲突矩阵来解决这种技术冲突，这说明在机械产品设计当中应用TRIZ理论时具有价值的。
2.3.某飞机的航空发动机引擎罩的创新设计案例
某飞机的航空发动机引擎罩在设计时，表现出来的技术冲突是：一方面希望发动机可以吸入较多的空气，另一方面又希望发动机罩和地面之间的距离可以不减少。把它转化为物理冲突：应该将发动机罩的直径加大，这样有利于吸入空气，但是直径又不宜过大，避免机罩和路面的距离减少。
这个物理冲突可以用空间分离原理进行解决。空间分离所对应的发明原理当中有No.4不对称原理。根据这个原理，可以把原来的对称设计变更为不对称的设计。如下图所示。
图1：发动机罩改进设计方案示意图
3.结束语
关键词：发动机；数控机床；制造；应用
科技的发展促进产品市场的竞争，推动制造业产品的科技含量越来越高，品质也逐渐提高，品种更为多样。面对制造业产品研制周期缩短，如果依然采用传统的加工制造方法，很难使得产品在市场竞争中占有竞争优势。特别是目前各种机械部件形状复杂多样，且对加工制造具有高质量的要求，即需要将计算机自动化技术引入到加工制造业当中，采用基于计算机技术而建立起来的数控技术，将所有可应用的技术都采用计算机一体化操纵方式，使得制造业发生了极大的变化。
1 数控机床的工作原理
数控机床，简称“数字控制机床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是在机床上安装自动控制系统，可以对所制造产品的各个环节都按照一定的计算机逻辑程序进行。具体而言，就是控制系统在执行各种命令的时候，是要对控制编码以及相关符号进行逻辑性处理。所有的译码都使用数字表示。这些数据信息被输入到数控装置中，经过运算处理后得出操作结果。数控装置可以根据所获得的控制信号对机床上的操作进行控制，包括图纸设计的产品只存和形状等等，都可以在数控机床上进行加工、生产。
2 数控机床的加工特点
在数控机床上对各种零部件进行加工的过程中，要严格执行所规定的加工动作，加工的过程中就要采用自动化操作方式，根据计算机程序所确定的参数来执行操作动作。相比较于普通的机床，数控机床采用自动化技术所具备的特点表现为以下几个方面：
2.1 数控机床的环境适应性比较强
数控机床加工的过程中，主要编制计算机程序，将加工程序输入到系统中，就可以进行数控机床的自动化操作了。如果加工尺寸有所改变，只需要修改程序或者操作参数即可。目前的加工制造业以批量生产为主，采用数控机床可以对加工产品的改型提供了便利，使得工作效率大大提升。
2.2 数控机床具有较高的产品加工精度
数控机床运行的过程中，当数控装置输出一个脉冲，数字伺服系统就会产生精度为0.1μm至1.0μm的位移量。机床传动丝杠实现了间歇补偿，闭环系统则可以对数控机床运行所产生的螺距以及传动误差进行控制，加之数控机床具有良好的热稳定性和刚性，使得数控机床的加工具有较高的精度。数控机床所采用的是计算机程序进行控制操作。这种自动化的加工方式可以避免人为操作所造成的加工误差，确保所加工的产品特征一致、质量稳定。一些难度相对较高的零件，采用数控机床进行加工更能够使其规格符合设计要求。
3 数控机床的系统构成
3.1 数控机床的机床本体
数控机床的机床本体是部件加工的基础环节，在数控机床上所加工的部件也是基本部件。数控机床的机床本体同时还发挥着监测的作用，对传动部件的精度具有一定的影响。
3.2 数控机床的数控装置
数控机床的控制系统通常会选择CNC数据系统。该系统的组成包括中央处理存储器、数据输入接口和数据输出接口。中央处理器是系统的核心部分，包括数据存储器、数据控制器、数据运算器和总线。中央处理器的数控装置所具备的控制功能通过数据控制加工程序得以实现，所有的控制功能都是在内部存储器中提取程序来实现，所发挥的功能包括数据的输入和存储、数控加工、插补运算等等。所有的数据信息传输都是通过设备接口完成。如果控制对象有所变化，或者需要对一些功能进行调整，只需要调整设备的接口就可以获得应用效果。
3.3 数控机床的伺服系统
伺服系统是数控机床对系统进行在线检测的时候进行伺服控制。数控机床的伺服系统所发挥的主要控制功能包括进给位置的控制，即对部件所移动的位置进行控制；主轴转速的控制，即对机床移动部件的速度进行检测。
4 发动机制造中数控机床的应用
数控机床具有加工高效率、高精度的特点，且数控机床运行的过程中具有较高的稳定性，可以在发动机制造中广泛应用。由于发动机对加工精度要求比较高，因此在生产线中引入了数控机床，使得发动机的零部件的生产成本有所降低，产品质量得以提高。
数控机床需要具有较高的加工效率，而且要求精度也很高，对设备的稳定性也具有较高的要求。在发动机制造中应用数控机床，可以使得所加工的产品具有更为符合设计要求。为了使得发动机的柔性程度良好，在对缸体加工、缸盖加工的过程中，应用数控机床的切削工艺，就可以使得加工产品的精度有所提高。由于缸体和缸盖的零件形状较为复杂，在加工之后需要使用数控单砂轮磨削，不仅使得零件形状符合设计要求，而且可以使刀具的成本有所降低[4]。此外，缸盖多会选择铝合金材料，其具有良好的加工性能，应用数控机床高速切削，可以确保产品精度的同时，还提高了零件生产效率。
5 结语
综上所述，在发动机制造中，数控技术得以应用，主要在于发动机的零部件要求精度高。随着发动机制造业的发展，行业竞争加剧，就需要提高发动机产品的质量和工作效率，采用数控技术，实现发动机零部件的智能化加工，使得发动机零部件在低成本的情况下批量生产，以更好地满足发动机制造需求。
参考文献：
[1]廖述雨.数控技术在机械制造中的实际应用探讨[J].科技传播，2014（19）：91-99.
[2]何金梅.突破数字化制造技术 大力发展我国航空发动机制造业[J].金属加工冷加工，2014（15）：1-1.
关键词：以太网；燃机模块；电子控制系统；软件设计
引言
随着燃气轮机在工业现场的广泛使用，对控制性能的要求越来越高，其控制系统也迅速从液压机械式控制器发展为模拟式电子控制系统,进而发展成数字电子控制系统。到20世纪90年代,燃气轮机开始全面配置数字电子控制系统。近年来，国外燃气轮机的数字电子控制系统已经实现了标准化、系列化，实现了模块化,并配置了菜单式的开发软件。模块化控制系统中通信总线是系统内部数据交换的桥梁，总线的可靠性是系统可靠性的保障，总线速度也直接影响到整个控制器的性能，因此必须选择实时、可靠的通信总线。MIL-STD-1553B、ARINC-429等传统的现场总线可靠性高、使用灵活，工程上已经得到了广泛应用，但却遭受速度瓶颈。工业实时以太网技术具有速度快、实时性好、可靠性高等特点，它的发展使工业控制在通用化、模块化、数据交换等方面都面临新的技术革命，特别适用于分布式控制系统设计。EtherCAT是由德国Beckhoff公司开发。采用以太网帧，以特定环状拓扑发送数据的技术，拥有杰出的通讯性能，接线简单，并对其它协议开放。
1.总体方案
1.1燃机模块式电子控制系统方案
系统的控制对象是某型舰用中档功率系列燃气轮机，控制系统采用开放性的模块结构。电子控制器采用标准化、系列化的模块设计，各模块间采用最新的工业实时以太网Ethercat连接，控制软件设计成可选择、可配置的标准模块和接口，液压执行机构设计成通用的模块化的部件和组件。这就使整个控制系统的设计变为功能模块的选择、匹配和调整——根据燃机控制系统的信号数量和接口类型选择合适的硬件模块，根据特定控制规律和控制系统要求选择、配置相应的软件模块，根据燃油和导叶的控制要求选择合适液压执行机构。采用的是成熟的模块使各模块功能、性能都有了保证，各部件仅需要进行部分调整就能满足要求，既缩短研发周期，又提高系统的可靠性，同时也便于今后实现性能改进和功能扩展。
1.2燃机控制系统组成
燃机控制系统包括综合电子控制柜、系统软件、液压执行机构、电气系统等。液压机械装置采用模块化设计方法，包括高压燃油泵、燃油计量装置、导叶调节装置等。各模块可根据具体燃机要求配合使用。电子硬件通用模块包括：电子控制器模块、独立保护模块。系统软件包含控制软件和应用软件。控制系统接收来自控制室或监控台的控制信号，对燃气轮机的起动、加速、减速、稳态工况运行以及停车和重要参数限制实施全面的自动控制和安全保护，能实现对燃机辅助系统的监测和控制，能实现对燃机的故障诊断和重要参数的记录、存贮和通讯。
2.控制软件设计
2.1电子控制器方案介绍
电子控制器由主CPU模块与AD模块、DA模块、FI模块、IO模块等低级模块组成，各模块自带CPU处理器，模块之间通过工业以太网连接，控制系统采用基于网络通讯技术模块化设计，控制器的各种功能模块之间用实时以太网进行连接，完成数据交互。各模块可以集中在一起也可以分散到燃机的各部分，通过工业总线实现实时信息交流和控制。
2.2控制软件分层设计
控制软件包含CPU模块的控制应用软件、其它通用模块底层软件组成。底层软件与模块一一对应。模块的底层软件主要是实现通用模块采集、输出或信息交互功能，并与其它模块通讯，传递和接受信息，实现控制系统功能。CPU模块的控制应用软件通过与底层软件，根据模块的特点进行功能的初始选择和配置。初步设计的控制软件层次结构如图1所示，该层次结构适用于主CPU模块与所有低级功能模块。由于低级功能模块的任务都比较简单，所以并无必要采用实时内核，主CPU模块也需根据实际情况决定采用传统的顺序结构还是基于实时内核的并行结构。同一功能的器件在驱动程序层向顶层提供一致的接口，在这一层次中需要制定对器件读、写、模式设置、中断、轮询等操作的驱动程序函数模版。整理电子控制器硬件设计中常用的接口器件资料，针对这些器件编写驱动程序并用数据库进行驱动程序模块的管理。
2.3控制软件模块化设计
控制软件采用模块设计，将燃机的主要控制过程、各种控制规律形成标准程序模块。模块划分可层层分解，步步细化，当针对具体燃机时只要选用合适的模块进行组合，并进行对参数设置连接就可形成控制程序。程序的框架设计要保证其可扩展性，根据燃机控制要求的变化，不断的增加先进控制规律、控制算法模块提高整个系统的性能。在对燃机控制系统的特点进行充分分析的基础后，建立对燃机控制软件的通用框架结构、模块划分准则与模块配置策略，通过更改模块配置信息、模块整体更换等方式灵活构建可靠的燃机控制软件。软件模块化按照由粗到细、由繁到简的指导方针，按步骤逐级细化，最终生成最基本的模块单元。根据燃机控制系统的功能，将控制软件划分为基本数值计算模块库、信号处理模块库、故障处理模块库、起动控制模块库、燃机运行控制模块库、停车控制模块库、辅助系统控制模块库、底层软件模块库、通讯协议模块库。模块一般采用标准C语言编写，与CPU相关的代码采用汇编语言编写，考虑到不同CPU的字长、对齐方式等特性，模块内部均采用自定数据类型，且可通过外部进行设置。
3.通讯软件设计
EtherCAT通讯程序包括网络收发模块、EtherCAT接口模块、EtherCAT设备模块、主站模块和从站模块。网络收发模块完成底层网络数据包的发送和接收功能。EtherCAT接口模块实现EtherCAT通讯程序与功能软件的接口功能。EtherCAT设备模块实现EtherCAT设备扫描和软件初始化工作。主站模块实现主站初始化命令和循环命令的发送处理，实现和维护主站的状态机。从站模块实现从站设备的配置，同时维护从站设备的状态机。
3.1Ethercat协议
EtherCAT是用于过程数据的优化协议，凭借特殊的以太网类型，它可以在以太网帧内直接传送。EtherCAT帧可包括几个EtherCAT报文，每个报文都服务于一块逻辑过程映像区的特定内存区域，该区域最大可达4GB字节。数据顺序不依赖于网络中以太网端子的物理顺序，可任意编址。从站之间的广播、多播和通讯均得以实现。当需要实现最佳性能，且要求EtherCAT组件和控制器在同一子网操作时，则直接以太网帧传输就将派上用场。然而，EtherCAT不仅限于单个子网的应用。EtherCATUDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP数据报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。显然，在这种变体结构中，系统性能取决于控制的实时特性和以太网协议的实现方式。因为UDP数据报文仅在第一个站才完成解包，所以EtherCAT网络自身的响应时间基本不受影响。另外，根据主/从数据交换原理，EtherCAT也非常适合控制器之间（主/从）的通讯。自由编址的网络变量可用于过程数据以及参数、诊断、编程和各种远程控制服务，满足广泛的应用需求。主站/从站与主站/主站之间的数据通讯接口也相同。从站到从站的通讯则有两种机制以供选择。一种机制是，上游设备和下游设备可以在同一周期内实现通讯，速度非常快。由于这种方法与拓扑结构相关，因此适用于由设备架构设计所决定的从站到从站的通讯，如打印或包装应用等。而对于自由配置的从站到从站的通讯，则可以采用第二种机制—数据通过主站进行中继。这种机制需要两个周期才能完成，但由于EtherCAT的性能非常卓越，因此该过程耗时仍然快于采用其他方法所耗费的时间。EtherCAT仅使用标准的以太网帧，无任何压缩。因此，EtherCAT以太网帧可以通过任何以太网MAC发送，并可以使用标准工具。
3.2主站软件设计
EtherCAT可以在单个以太网帧中最多实现1486字节的分布式过程数据通讯。其它解决方案一般是，主站设备需要在每个网络周期中为各个节点处理、发送和接收帧。而EtherCAT系统与此不同之处在于，每周期仅需要一个或两个帧即可完成所有节点全部通讯，因此，EtherCAT主站不需要专用的通讯处理器。主站功能几乎不会给主机CPU带来任何负担，处理任务的同时，还可处理应用程序，因此EtherCAT无需使用昂贵的专用有源插接卡，只需使用无源的NIC卡或主板集成的以太网MAC设备即可。EtherCAT主站容易实现，尤其适用于中小规模的控制系统和有明确规定的应用场合。EtherCAT映射不是在主站产生，而是在从站产生，此时过程映像已经完成排序。该特性进一步减轻了主机CPU的负担。可以看到，EtherCAT主站完全在主机CPU中采用软件方式实现，相比之下，传统的慢速现场总线系统通过有源插接卡方可实现主站的方式则要占用更多的资源，甚至服务于DPRAM的有源卡本身也将占用可观的主机资源。
3.3从站软件设计
子站模块划分为A/D采样模块、频率量模块、LVDT及振动信号处理模块、热电阻信号处理模块、热电偶信号处理模块、压力信号处理模块、电流电压信号处理模块、开关量输入模块、开关量输入1模块、开关量输入2模块、开关量输出模块、模拟量输出模块1、模拟量输出模块2，备份槽。主程序通过不同的功能要求调用软件块。软件模块设计的基本原则是数据隐藏，即各模块内部数据私有，并提供外部接口访问这些私有数据，各模块之间相互独立，从而降低各模块之间的耦合程度。整个框架提供诸多配置接口，具有一定的通用性。子站模块实现的功能为DSP外设初始化；获取通道信息；获取开关量输入、拟量输入、频率量输入信号；输出开关量、PWM信号；FLASH存储器操作；定时器的启停、看门作等。
4.结束语
在国内航空发动机电子控制系统研制的技术积累基础上，开展基于网络通讯技术的燃机模块式电子器研究工作，研制具有自主知识产权的、具有国际先进水平的燃机模块式电子控制系统，不仅可以创造经济效益，而且能够打破燃机电子控制系统被国外公司垄断的局面，极大提高燃机市场的核心竞争力。
参考文献
[1]周向阳.模块式燃机电子控制系统软件设计技术研究.南京航空航天大学硕士论文.2010-03-01
[2]EtherCAT——技术介绍及发展概貌.国内外机电一体化技术.2006-11-30
[3]周千翔.基于实时以太网的分布式电子控制器设计.南京航空航天大学硕士论文.2008-12-01
关键词：气膜孔；化学法；环境沉积物；CMAS；高压反应釜
中图分类号：F40 文献标识码：A
涡轮叶片是航空发动机的重要热端部件，在工作过程中，在叶身和缘板会出现大量环境沉积物。这些沉积物在高温下会在叶片表面熔化而堵塞气膜冷却孔，导致叶片冷却效果下降，严重时会导致叶片烧蚀。采用传统机械去除方法虽可去除表面沉积物，但却无法清除叶片气膜孔中的堵塞物，叶片难以恢复性能继续使用，因此有必要研究一种有效去除叶片气膜孔中沉积物的工艺方法。
化学腐蚀法去除各类污染物是国内外常用的工艺，化学溶液具有“无孔不入”的特点，只要遵循对基体损伤在合理范围内及工艺过程可控的原则，通过选取适宜的腐蚀溶液与工艺过程，即可达到去除各类污染物的目的，同时避免机加过程对零件的损害。本文考察了不同反应溶液及工艺参数对去除叶片气膜孔内沉积物的效果，确定了合理的处理工艺。
1试验
环境沉积物又称CMAS，是一种以SiO2、MgO、CaO、Al2O3等为主要成分的物质。国内外文献资料表明：高导叶片气膜孔内环境沉积物主要成分为CMAS及部分积碳。从环境沉积物的成分来看，强酸强碱均有可能去除，为避免基体材料的腐蚀，本试验首先选取碱液作为主要反应溶液以去除环境沉积物。
某型机高导叶片由GH600、DZ40M、K40M3种材料金属件焊接而成，试验选取以下几种碱液作为主要反应溶液，溶液成分及工艺参数如表1所示。
2试验结果及讨论
2.1碱溶液去除CMAS的效果
环境沉积物去除效果采用目视及0.45mm通针进行检测。其结果如表2所示，去除微观效果图如图1所示。
由表2及图1所示可见，虽然理论上CMAS可与碱液发生反应，但在一般条件下反应难以进行。由于表面张力的存在，碱液也难以进入气膜孔，孔内物质也就更难去除。高温高压的条件，可促使金属氧化物与碱液发生反应，同时将碱液压入气膜孔，使得气膜孔内物质反应溶出。在高温高压条件下，反应产物虽溶于溶液中，但在叶片出槽的过程中极易迅速凝结于叶片表面，对叶片造成二次污染。
2.2辅助试验结果
基于碱液腐蚀虽有效去除了气膜孔内沉积物，但造成叶片二次污染的结果，本研究增加了后续辅助处理，进一步加强对CMAS的清除效果，后续处理工艺如表3所示，效果如表4所示。
由辅助试验结果可见，叶片缘板材料不耐腐蚀，在强酸溶液中易受到腐蚀，因此应选择弱腐蚀溶液对零件进行后续处理。
2.3工艺路线的确定
在实验过程中发现，在高压反应釜进行碱液腐蚀的过程中，叶片应以叶盆朝下的方式无叠加的码放，应尽量采用新配制溶液，避免旧溶液中物质对叶片的二次污染。叶片从高压脱芯釜取出后要立即用热水反复清洗，最大限度避免碱液的残留。槽液4工艺虽难以直接去除CMAS，但该处理槽液可显著改善经高压反应釜处理后的叶片表观质量，零件经工艺4处理后增加热水浸泡工序，零件应在热水中浸渍至少120min，随后增加酸液辅助处理，最后经高压水枪清洗。一方面消除叶片的二次污染，同时中和了叶片内腔的碱液。最后叶片需经3-5次超声波清洗，每次清洗时间不低于10min，以保证叶片内腔无酸、碱残留。最终的洗涤用水经试纸检测应呈中性。同时，随机抽检部分叶片，将试纸贴于叶片表面，若有酸碱显示则重新进行清洗。经调整后最终确定了处理工艺路线：高压反应釜——多次热水清洗高锰酸钾清洗——热水浸泡——弱腐蚀——高压水枪清洗——多次超声波清洗——清洗用水PH检测。最终处理效果如图2所示。
3结论
（1）采用高温高压反应釜碱液处理可有效去除叶片及气膜孔内环境沉积物。
（2）最终处理工艺路线：高压反应釜多次热水清洗高锰酸钾清洗热水浸泡弱腐蚀高压水枪清洗多次超声波清洗清洗用水PH检测。
（3）由于气膜孔较为狭小，易存留酸碱，需严格控制每一工步的操作过程，以保证最终的去除效果。
参考文献
关键词：航空检测技术；实验教学；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0269-03
《航空检测技术》课程以基本的检测原理、检测方法、各种传感原理和结构为基础，以民航领域的应用为背景，阐述检测系统组成、检测原理、方法及其在民航领域的应用。从课时分配上，《航空检测技术》课程的实验教学部分与理论教学课时相当。针对传统实验教学模式存在的问题，新的实验教学模式可以通过实验教学理念、实验教学内容、实验考核制度的提升完善，紧密结合本专业相关工程实践和科研要求进行实验选题和实验设计，实现实验实践环节多层次培养的方案。从而充分发挥《航空检测技术》课程实验教学优势，满足民航对学生创新实践能力的要求，培养学生的分析能力、学习能力、组织能力和科研能力，为民航输送更加优秀的毕业生。
一、引言
《航空检测技术》课程理论部分对检测装置、检测系统组成与工作原理进行介绍，对典型传感元件及相关检测技术进行讲解，辅以航空维修及检测中的应用，使学生在原理上对《航空检测技术》有了初步的了解。课程实验部分在航空检测实验室中完成，完成对课上部分理论内容的验证和灵活应用。目前，部分高校在传统实验教学环节中存在的问题主要表现在：
1.教学理念上，注重基础知识和相关技能的讲授，对通过实验教学重视程度不够。没有认识到实验教学是培养学生创新实践能力的必要途径。实验课程地位明显低于理论课程，甚至沦落为理论课的配件，无法充分体现实验课程对学生创新实践能力的培养作用。
2.教学内容上，重点介绍实验所需仪器设备、实验内容及步骤的详细描述。对设计思路、科研能力、数据分析等方面的内容涉及较少。一些所谓的设计性实验项目和研究性实验项目也只是在某一环节有所重视加强，与设计性和研究性实验特征相差甚远，并不是真正意义上的设计性和研究性实验项目。
3.教学方法上，学生的实验往往在教师示范下进行，按照实验教材中规定的实验步骤，顺序完成即可，整个过程学生机械地完成任务，很少有机会提出自己的见解。实验课程的目的没有达到，学生创新实践的能力培养没有得到提高。传统实验教学要求学生整齐划一，完全按照实验指导书来顺序完成，没有学生个性的发挥空间，制约了学生创新能力的培养。传统的教学方法疏于对学生创新能力的培养，固化统一的教学方法下，即使学生有自己的想法，也无法得到验证。
4.考核方式上，普遍采用实验考勤与实验报告相结合的方式，对学生在整个实验过程中的参与度和积极性缺乏考量。传统的考核方式，无法带动学生参与实验过程的热情，从而无法达到激励学生的初衷。
如果可以引导学生在课程理论部分和实验部分找到结合点，以分组项目的形式完成目标、方法、实验、分析等全部过程，以学生为主体，教师参与其中，会很大程度上提升教学效果。因此，针对《航空检测技术》课程实验教学中存在的问题，进行综合改革，使实验教学目标多元化，实验的教学过程向多层次发展，有利于学生综合能力的培养。
二、研究背景
传统观念认为，实验教学是对理论教学内容的固化和验证。其实实验教学的作用不仅于此，更重要的是，实验教学是全面培养学生能力的重要途径。这就需要“首要教学原理”与CDIO理念的融合，在激活学生已有知识的基础上，将新知识与实践融于一体，让学生介入到解决实际问题的全部过程中，针对不同检测对象的特性，完成实验的构思、设计、实现与运行，从而全面培养学生各方面的能力。国内外的高校不断进行实验教学新模式的探索。
国外高校设立实验教学课程，注重学生各方面能力的培养，充分培养学生的创造性思维，突出实验教学环节“设计性、研究性、探索性”的教育功能。著名的实验教学课程――斯坦福大学的“project”实验课和麻省理工学院的“upper Division”实验课，着力为学生提供足够的软硬件条件，由学生自行进行实验题目的选择、自主拟定实验方案、在设备配置、数据测量、结果分析方面也都是独立完成。不硬性规定实验时间，学生可根据自己时间、能力及兴趣来安排。受到了学生的欢迎，收到了良好的教学效果，达到了实验教学能力培养的目的。
随着国内高校教育水平的不断提高，教育观念的不断更新，培养重点开始倾向于全面培养学生能力，因此国内高校对实验课程的关注程度也是逐年增加。西安交通大学的《数据结构与算法》课程，针对教学过程中出现的层次性差、理论性过强等问题进行实验教学改革。根据实验内容，实验课程将实验分为三类：研究性实验、验证性实验和综合性实验。针对不同实验性质，采用不同的考核方法，获得了良好的教学效果。山东理工大学的《分子生物学》实验课程也开展了综合性实验教学项目设计，针对实验项目缺乏创新性、实验内容与科研脱节的问题，进行了科研课题与实验课程相结合的方式，提升了实验教学的授课效果。天津工业大学在实验教学环节中，对考核方式进行了改革，对学生期末成绩、平时表现、实验成绩和专题论文水平进行综合考量，激发了学生参与实验教学环节的热情。
此次《航空检测技术》课程综合化实验教学在国内外实验教学成功经验的基础上，充分考虑航空专业的特点，在教学和考核方法上进行全新尝试，以提升实验教学环节在学生综合能力培养方面的效果。如果说各个理论知识点和各种仪器设备工具都是一个个积木零件，传统的教学中往往给出固定的组装方式，让学生按照组装图机械地拼插零件。如果学生能够了解拼装的用意，能够了解各个零件的功用，能够知道零件之间的关系，那么在整个学习过程中，学生的学习模式将发生改变，有利于发挥实验教学的优势。
三、研究思路
结合《航空检测技术》课程的行业应用特点，融合“首要教学原理”与CDIO理念，从教学和考核方面对《航空检测技术》课程进行探索，实现传统教学模式的转变。
1.教学理念上，重视学生综合能力培养，课程理论学习与课程实验相互配合。“首要教学原理”强调的是新旧知识的融合，教学过程中，旧知识对新知识的带动和引导作用得到体现。通过解决一个工程实践中遇到的问题，达到对基础知识的工程理解和综合运用。CDIO着重培养学生的工程思维，从工程需求到问题的解决往往需要学生从各个方面着手，构思、设计的可行性和有效性等等都需要学生主动的投入，直至最终的实现与运行。实验教学在学生将知识转化为应用的过程中，对学生创新精神和实践能力培养的作用将得到充分体现。
2.教学内容上，在对实验仪器及相关知识具有一定了解的基础上，着重强调实验思想、设计思路、研究方法等，培养学生的思维模式和实践能力。教学实验不是让学生解决工程难题，而是引导学生一步一步完成一个项目的所有步骤。从检测的目的意义、检测的依据标准、被测量以及检测方法的确定、设备和器件的选择、故障的排查、检测结果的处理等方面对学生进行适当的引导。让学生主导实验，教师则是帮助学生理清思路，引导培养学生如何思考、如何从头开展研究。
3.教学方法上，摒弃学生一味模仿老师的传统方法。让学生不再拘泥于按部就班地完成实验步骤上规定的内容，而是开启主动学习模式，自主创新，将所学知识进行转化，释放自身的学习热情和创新能力，通过从设计实验到完成实验的整个过程来探索知识。同时将科研与课程相结合。教师可以招募适合的学生进入到自己的科研团队，让学生从小事做起，从基础做起，参与到真正的科研过程中来。让学生在科研一线体验到团队精神和科研能力的碰撞。通过教学的开展，学生也能自己申请大学生科技创新项目，不断提高科研能力。
4.实验考核制度完善。制定相应实验考核制度，明确考核原则、目标、方向及内容，创新考核方式，将考核贯彻到实验过程的每一个环节中，重点考察学生思维是否缜密、思路是否清晰、研究方法是否正确，是否符合实验教学的培养目标。丰富考核内容和方式，增大实验成绩在期末成绩中的比例，提高学生对实验课程和能力培养的重视程度。
三、研究内容
《航空检测技术》课程综合化实验教学从教学和考核方面进行了尝试。
1.教学方面，始终围绕着一个实际的工程问题展开实验教学，让学生带着实验教学的问题进行理论学习。
在《航空检测技术》的开课之初，教师就会为学生布置分组申报实验题目的任务。让学生自由组队，3―4人一队并明确每个人的分工。经过学生课下调研讨论，根据成员意愿进行实验题目的申报。教师会依据实验室硬件条件、实验题目的可行性和合理性，对各组上报题目进行审核。各组成员将就选定题目制作ppt，进行研究报告，并现场接受质询。过程中，每组学生会对实验题目的研究背景、检测的意义、依据标准、检测方法的可行性、检测系统的搭建方案等有了一定的理解和研究，为后期的实验打下良好的基础。
在实验完成过程中，学生会根据申报题目的内容选择不同的设备和器件，进行系统搭建和实验。最终对实验结果进行整理分析。整个过程中，学生一直是实验教学的主体，教师引导学生思考和动手，在系统搭建、故障排查、系统标定、数据分析等方面培养了学生在科学研究、组织工作、团队意识等方面的综合能力。
2.考核方面，采用更加多样化的考核方式，综合考量学生的团队协作与科研意识。从实验小组的选题、报告、实验整个过程的各个环节进行综合评价。其中，研究报告及答辩过程，教师会根据报告的内容、ppt的制作、实验团队前期调研的效果以及问题的回答情况进行打分，这部分成绩占实验成绩的30%。在实验实现的过程中，教师会观察每位同学的表现，从设备、器件的选型，实验步骤的设计、故障排除的策略、实验过程的参与度等方面进行评价，这部分成绩占实验成绩的40%。关于实验教学的书面报告部分，教师会对实验选题完成情况、实验结果处理分析的合理性等方面进行评价，这部分成绩占实验成绩的30%。经过一个学期的实践，这种对实验环节全程进行考核的方式激发了学生主动参与的热情，提升了实验教学的质量。
四、结语
《航空检测技术》课程是在各种检测原理基础上的应用，实验教学是对理论教学的升华。经过一个学期的实践，将“首要教学原理”和CDIO教学理念融入实验教学，通过改革实验教学模式、完善实验考核制度等手段，可以充分发挥实验教学的功能优势，更好的发挥学生的主观能动性，全面培养学生的综合能力，改善实验教学的教学效果，提升《航空检测技术》课程的教学质量。
参考文献：
[1]王文一，张兴祥，赵义平.复合材料与工程专业实验教学改革探讨[J].教育教学论坛，2013，（09）.
[2]刘文，胡魏.分子生物学实验教学改革及综合性实验教学项目设计[J].教育教学论坛，2013，（03）.
[3]吕亚荣，缪相林.数据结构与算法实验教学的改革与探索[J].教育教学论坛，2014，（18）.
[4]谢玲，惠煌，迟宗正，张政凯.高校数模电实验课程教学改革探索[J].计算机教育，2016，（3）.
随着科学技术迅猛发展以及对工程人才素质的高要求，静态的课堂教学无法直接满足企业对于材料工程师的要求，我们针对“卓越工程师教育培养计划”的要求，对学生加强工程实践教育，工程意识培养，提高工程实践能力和知识的综合应用能力，引入最先进的专业技术，积累工程实践经验，是卓越工程师班教学改革中最核心的部分。
（一）强化主干课程，更新教学内容基于上述指导思想，通过走访与材料专业相关企业的专家、校友、教师和部分在校学生，邀请企业专家、校友、教师座谈等形式，对材料卓越班的课程体系和教学计划进行修订。具体方案为：首先，强化材料科学的主干课程，特别强化实践环节，大幅度提高专业课程的实践学时比例。新课程体系直面工程，在强化理论教学环节的基础上，针对工程教育的特点，提高专业知识点讲授学时与工程实验实践学时的比例。其次，新课程体系对现有课程进行了有机的融合和精简，避免了知识点的重复讲授和关联知识间的孤立讲授，特别整合和削减部分选修课，以适应学生自主学习及适应新材料发展的趋势。同时，教学内容大量增加相关专业技术进展，更新或重构相关知识点以适应快速的技术发展。
（二）实施典型工程产品驱动式课堂教学模式卓越材料工程师班进入专业课学习后，采用小班教学、单独授课的模式，实行理论与实践或实验相结合，开展典型工程产品驱动式课堂教学模式。在教学过程中，虽然要系统学习材料科学与工程的基本理论、基本方法及相关的基本实验技能，了解材料科学与工程与技术的发展趋势，但是具体以工程实例为对象进行讲授，工程实例贯穿在整个教学过程中。例如，在金属材料的相关专业课中，以典型的轴承、齿轮、钢件等产品为实例，从各零件的选材、金属的熔炼、成型、设计加工、热处理、性能测试和表面处理等六大部分贯穿了第3学年14门专业课程（图1所示），任课教师通过教学法研究或集体讨论备课将产品涉及的知识按照制备工艺主线有机结合，通过产品的制造过程驱动学生去掌握相关的专业知识，特别注重启发学生发现问题，提高解决问题的能力。该模式还强调讲课与实践同步，将课堂教学的知识点同步在实验课进行验证，然后在第4学年前往本专业的实践基地西北轴承股份有限公司进行企业实践，在实际车间对该典型产品应用相关专业知识进行生产，掌握分析和解决工程问题的工具和手段，达到生产实践以及专业创新能力的培养。
（三）采用注重实践能力的考核方式考核是教学的重要部分，通过考核可以判定学生对所学知识的掌握程度，达到反馈教学效果并对教学过程进行调控的目的[5]。目前有关考核方式的改革呈多元化趋势，其方法包括课程作业、课堂表现、课程报告等多目标综合评定，形式又大都以开卷、闭卷、多试卷交叉等，来满足差异化专业课程的要求。本专业在此基础上，重视对学生能力的考核，推行全程化的评价方法。首先，在课堂教学过程中在实践性较强的章节采用小工程案例设计、产品制造工艺设计等方式，学生组队分工完成设计并进行答辩考核，该部分占总成绩的40%—60%。例如在“材料科学基础”的教学过程中，在金属的结晶、铁碳合金相图、金属的塑性变形等章节设计3次工艺设计，要求卓越班学生每5人为一组分工合作完成设计报告，并随堂进行答辩，成绩占总评的45%。此外，降低了期末试卷考试的比重，同时结合行业的要求，以工程实例的方式命题，取消选择、填空、名词解释等记忆类题型，增加判断、计算、论述以及产品设计等，使得考核重点以培养学生团队合作能力、解决实际工程问题能力为主，让考试更好地服务于卓越工程师工程实践能力的培养。
（四）创新实践型教师队伍建设创新实践型教师队伍的建设是卓越材料工程师培养质量的关键，近年来专业教研室聘请了6名企业高级技术人员作为卓越工程师班的兼职教师，协助完成日常教学、讲座以及实践环节，同时还要求具有博士学位的青年教师必须前往大型国企、工程训练中心、实验中心等锻炼3—6个月，以提高工程实践能力。例如，新进教师在培养环节必须前往东方电气集团、吴江工业园企业等进行工程实践锻炼，这些举措使得卓越班专业教师队伍日趋合理，为培养高质量卓越材料工程师奠定了基础。
二、构建创新意识及工程能力培养的实践平台
材料科学与工程专业卓越工程师实践体系构建时强调理论与素质并重，突出实践能力的培养，在原有实践环节的基础上，针对如何提高学生发现问题、解决问题的能力，从实践时间、实践内容、实践方式上进行改革，特别强调学生在真实的企业环境中进行理论与实际的结合训练，同时注重团队合作解决问题模式的培养。与此同时，培养过程中还穿行专业课实验教学、开放性课题实验以及大学生科技活动等创新能力培养环节。卓越材料工程师实践教学体系如图2所示，其中第1阶段在材料卓越班学生入校后即进行专业认识教育，主要安排参观材料科学与工程实验教学示范中心和分析测试中心，初步了解专业内涵，培养专业兴趣，树立卓越工程师的目标；第2阶段首先在西安理工大学国家级工程训练中心进行基础工程训练，培养基本的车、铣、刨、锻、磨各类材料工程师的基本功。随后进入2+4+16+18模式的企业实践环节，强调与企业的联合培养，其中2周的认识实习与大型国企（金堆城集团、西安远东公司、西安西电集团、陕鼓集团、西安航空发动机公司等）合作建立训练基地，以短期实习等方式与目前材料工程的发展紧密结合，实现工程实践教育的目的；4周的生产实习在西北轴承股份有限公司建立了实践训练基地，学生进行顶岗实习，直接参与产品的生产等环节，指导教师引导学生发现问题、提出解决方案，连通企业技术人员一起解决实际问题，从而积累工程实践经验；16周的校企联合培养实践时，与大型国企构建完善的工程实践平台，结合专业课的学习，每人配备1名企业导师，使卓越班学生能够借助该平台，在机械设计、热处理、表面强化、粉末冶金、分析检测等方面全面训练，培养与提升创新意识和工程问题解决能力；最后18周的本科毕业设计在前面实践的基础上，选取企业目前面临的工程问题深入研究并提出解决方案。
（一）创新企业参与的实践教学体系为推进卓越计划，本专业在构建、改革培养计划、课程体系、培养方案、教学大纲及内容方面均有企业专家的深度参与，包括长春一汽集团、二汽集团、东方电气、济南二机床集团，西北轴承股份集团、陕鼓集团、西安福莱特热处理公司等，同时，企业每年会派遣2—3名经验丰富的工程师来校为卓越班学生教学，内容涉及与企业密切相关的专业知识，此外，第4学年实践环节中企业会为每名卓越班学生配备1位企业导师，类似于师徒的传帮带模式，形成高校和行业企业联合培养人才的新机制。
（二）开展以创新意识为导向的科技活动鼓励卓越工程师班学生积极参加各类课外学术竞赛活动，通过竞赛项目的启发式专业教学，提高解决工程或实际问题的能力。每年教研室积极帮助学生联系指导教师制定参赛课题，动员专业课教师开放专业实验室，指导学生参加各类科技竞赛，着重培养创新意识和团队合作能力，取得了较好的效果。仅2011级卓越材料工程师班29人中就有3人获得国家大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖，5人入选国家大学生创新创业训练计划，5人入选陕西省大学生创新创业训练计划，7人获得省级挑战杯科技竞赛一等奖，70人次获得各类课外学术活动及其他奖励。
