基于应用能力培养的《航空发动机状态监控与故障诊断》课程教学改革典型案例设计

王秀霞++樊庆和++刘丽

【摘要】《航空发动机状态监控与故障诊断》课程是飞行器动力工程本科专业的一门重要专业课，具有很强的理论性和应用性。以提高学生应用能力为导向，着眼于学生创造力以及解決实际问题能力的发展，通过典型案例教学，进行教学改革，以培养学生分析、研究、协作的科学素养，进一步提高航线维护及故障处置能力。

【关键词】案例教学法 状态监控 故障诊断 油液分析技术

【中图分类号】TH17 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）02-0025-02

案例式教学能够培养学生自主学习能力，发挥学生主体地位，将理论与实践有机的结合起来，提高学生分析问题解决实际问题的能力，对于提高应用型人才的综合素质培养具有非常积极的作用。

案例式教学的组织模式根据案例的不同可以采取不同的形式。主要组织模式可分为：典型案例分析——提出问题——独立思考——互相研讨——解决方案——总结提高的组织模式，或者，典型案例分解——质疑——演绎分析——方案设计——讨论——质疑——讨论——完善的组织模式等。案例式教学的关键是案例的选择，案例的选择要有针对性，要有实效性，并且具有吸引力。案例侧重理论和应用的结合。

一、以解决发动机维护保障实际问题为导向选取教学改革案例

滑油监控与故障诊断是《航空发动机状态监控与故障诊断》课程的重要内容之一，该内容与航空发动机维护保障联系十分紧密，因此非常适合使用案例教学法进行教学。滑油监控与故障诊断主要是通过分析被监测发动机滑油的性能参数变化和其携带磨损颗粒的信息，来获得发动机的工作状态信息，在发动机磨损状态监测和故障诊断中是一种十分有效的技术方法。

发动机滑油监控与故障分析技术的起源，追溯到20世纪50年代，美国海军实施航空油液分析计划，经过长期使用，在防止事故方面实现了航空史上的重大突破，到目前为止，美军已在全球设立300多个航空油液分析实验室，这些实验室不仅为美军服务，而且为其盟军提供技术保障。在故障诊断专家系统开发方面，GASTOPS公司的CMIS（Condition Monitoring Oil Analysis Program）系统综合处理光谱、铁谱、理化分析和碎屑检测等分析结果，适用面广。美国的PMP（Predictive Maintenance Program）软件系统与光谱仪联机、标定燃烧曲线、进行数据分析和计算、支持油样数据分析、产生油样信息管理表格、绘制趋势图和给出建议报告等多项功能。通过油样监测进行视情维修，美战术空军所属飞机在不到两年的时间里查出了235台发动机有问题，其中117台发动机潜在着造成严重事故的可能性，同时预测了美总统2架专机传动系统故障，避免了事故的发生。美空军仅在一年内，由于开展油样监测就获得9亿美元的效益。

航空油液监测作为现代飞机的维修手段，是视情维修中的重要工作，建立完善的油液监测技术规范，研究测定方法，制定故障判断准则及措施，对保证飞机飞行安全是非常重要的。

由于机型不同，使用环境不同，滑油系统的信息有所差异，根据机型选取“某型发动机滑油监控与故障分析”作为典型案例，具有很强的针对性，也具有很强的实用性。应用型能力培养，要求学生不仅要有相应扎实的专业基础知识，更要有分析问题研究问题解决问题的能力，对应急故障能做出相应合理判断决策的能力。此案例的选取对学生具有一定的挑战性和吸引力。

二、以应用能力培养为导向进行典型案例设计

本案例针对某航空公司某型飞机发动机滑油系统故障问题，通过应用多种光谱及铁谱分析仪器，分析研究发动机滑油中磨粒种类及含量与发动机状态的内在关系，研究基于信息融合的故障诊断模型和趋势预报模型，以达到对发动机滑油系统的状态监测和故障诊断的目的。

每2-3名学生分成一组，要求到航空公司、机型维护网站搜集有关航空发动机故障诊断及发动机特征信号处理的相关资料，对相关特征信息进行综合，研究需要解决的问题及解决问题的方法思路，并在此基础上展开讨论，研究案例所涉及的各项关键技术，完善总结报告，并对案例中如何解决理论或技术的难点做进一步的论证。

三、以研讨式和探究式等多种互动式教学模式引导学生进行案例分析和关键技术研究

以案例“某型飞机发动机滑油监控与故障分析”为切入点，分析国内外研究现状，研究基于某机型的滑油分析与故障诊断存在的问题，通过调研-研讨-调研的方式确定需要解决的问题，研究的内容，研究的方法以及研究的思路，并通过理论学习和应用实践，进行解决案例问题所需要的关键技术研究。

（1）通过资料学习和调研，在航空公司机务配合下，了解某型飞机发动机使用维护信息及故障历史数据，分析主要故障模式、确定主要诊断目标定位；了解相关系统结构材料组成、热处理方式、加工工艺等信息；研究确定采样时机、采样周期等。并通过油滤和磁塞收集磨损颗粒信息，进行应用技术的实践研究。

（2）利用铁谱仪、光谱仪、颗粒计数器等分析设备，对非故障状态下采集的滑油油样进行分析，得到正常状态下各类分析指标基准，进行应用技术的理论和实践研究。

（3）根据陆续采集的油样，并结合航空公司在翼发动机的实际状态，探索滑油中磨粒种类、形态及含量与发动机故障的内在关系；研究光谱信息和铁谱信息分析处理的优化方法，进行应用技术的理论和实践研究。

四、案例式教学的启示

在将此案例运用到《航空发动机状态监控与故障诊断》的教学改革过程中发现，教师的引导作用很关键，要采用多种手段营造良好的研究氛围，学生学习的主观能动性一旦被激发，再辅以“分组竞争、团队合作”，能够更加充分的激发学生潜能，提升学生能力。

教师在提供案例之后，阐明研究的意义和重要性以及对职业生涯或航空维护保障工作的促进意义，激发学生职业精神和责任意识，对研究方向给予学生一定的引导，引导学生通过自己的研究学习，确立明确的研究方向、研究思路、研究内容等，通过小组研究讨论，通过同伴互相学习和互相促进，找到自己的差距，发挥刻苦的钻研精神学习研究关键技术，使学生对自己的职业有更好的规划，对将来从事的航空维修保障工作有更深层次的理解和认识，这种创新能力的提高和责任使命感的熏陶是受益一生的。

参考文献：

[1]吕伯平.陈名华.航空油液监测技术[M].北京：航空工业出版社，2006.

[2]陈卫等.航空发动机监控技术[M].北京：国防工业出版社，2011

[3]邓明，金业壮.航空发动机故障诊断[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012

[4]王璟，王清华，王春华.案例教学法在军事院校大学化学课程教学中的应用[J].高等教育研究学报 2013，（36）：94-96

作者简介：

王秀霞（1969—），女，硕士，副教授，研究方向：航空机械工程。