浅谈现代飞机制造技术课程的案例教学

由博

摘要：随着航空产业和高职教育的发展，高职院校在培养学生操作技能的同时，越来越重视对学生理论知识的传授，培养符合产业要求的生产一线技术人员。通过《现代飞机制造技术》这门课程的学习不仅能够使学生形成完整的知识体系，还能锻炼学生运用所学理论知识解决实际问题的能力。只有当抽象的理论知识和生产实际相联系时，学生才会对飞机制造产生兴趣，很多理论知识才容易被理解。本文阐述了案例教学法在《现代飞机制造技术》中的应用，较好地提升学生的学习兴趣，提高课堂教学质量，对技能型人才培养具有借鉴意义。

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.

关键词：高职院校;案例教学法;现代飞机制造技术;技能型人才

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

中圖分类号：G64                                          文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）06-0255-02

0  引言

随着国家航空产业发展及相关机型换代升级的需要，对从事生产的工人的技术水平提出了新的要求，即除操作技能需达到一定水平外，还需掌握一定的理论知识。由于近年来选择进入高职院校飞机制造相关专业继续学习的学生数量逐年攀升，导致不同学生的理论基础水平差异明显，对现代飞机制造技术理论知识的接受能力明显不同。《现代飞机制造技术》的授课内容是飞机制造相关知识的综合，也是对各前续课程主要内容的梳理，学习的目的在于使学生在脑海中形成一个相对完整的有关飞机制造的知识体系，只有在知识体系完整的前提条件下，才能够解决飞机制造过程中遇到的实际问题。因此，采用案例教学法进行《现代飞机制造技术》的课堂教学，可提升学生将理论知识应用到生产实际中的能力和水平。

1  案例教学的实施

《现代飞机制造技术》的授课内容总体上包括飞机制造概述、飞机相关零部件的加工制造、复合材料在飞机制造方面的应用、现代飞机的装配、数字化设计与制造。每部分内容各有侧重，因此选择的案例也各不相同。

飞机制造概述部分的教学内容主要包括飞行器的基本概念、飞机研制的一般过程、飞机产品的特点、现代飞行器制造的先进技术及其关键技术。对于飞行器的基本概念，应以导弹和火箭的用途为案例，说明导弹即非航空器、亦非航天器，从而说明飞行器包括航空器、航天器、火箭和导弹。

飞机的研制过程从生产实际的角度来看，可分为工艺准备、毛坯制备、零件加工、装配总装和检测试飞五个阶段。以模线-样板法为例，讲解飞机制造前如何进行工艺准备。以上世纪90年代常用的钛合金、镁合金、铝合金为例讲解飞机零件毛坯的制备，与此同时，此处还应简单提及复合材料的应用，使授课内容紧跟科技前沿，并为后续讲解复合材料相关内容作铺垫。零件加工以钣金零件成形、机械加工和非金属材料加工为例，说明现代飞机零件加工技术的发展方向是新材料、高精度、数字化、新技术，但也应明确金属材料在今后一段时间仍然是飞机结构材料的首选。以A380和B787为实例讲解飞机的装配和总装，重点强调在二者在总装过程所犯严重错误，引以为戒。从数学的角度出发，通过对概率与数理统计相关内容的回顾，使学生了解飞机的检测也要用到数学知识，理解基础知识的重要性。

通过A380和B787的零件数量、军机的复杂外形、机翼的结构、MD-82所用飞机结构材料的各类和所占比例等数据的简介，让学生深刻体会到飞机作为迄今为止人类制造的最复杂的机电产品之一，具备零件种类和数量多、外部形状复杂且精度要求高、个别零部件尺寸很大、新结构和新材料应用较多等特点。

通过对涡轮加工、A400M机翼加工、A380后段机身加工、B737-700壁板加工和CAD/CAM应用的简介，让学生了解现代飞机制造所需先进技术包括数控和高速加工、复合材料成形、整体结构件加工成形和数字化制造及装配，它们也是现代飞机制造所需关键技术。

飞行器零件的制造主要讲解飞机钣金零件的制造，此处涉及的工艺主要包括冲裁、弯曲和拉深。在讲解冲裁工艺时，要辅以常见计算实例，让学生认识到所需基础知识并不难，同时也要理解生产一线的相关工作也会用到简单的计算。

针对于复合材料零件的成形与制造技术，在回顾复合材料的相关基础知识，并讲解复合材料零件成形方法和检测手段的基础上，以A380和B787-9的机身生产为例，说明复合材料零件的成形方法如何应用于飞机制造。

飞机装配工艺涉及零部件连接方法、互换与协调、总装和机场工作等内容。对于零部件连接方法，以飞机分解为例讲解设计分离面和工艺分离面两个概念。在此基础上，以波音和空客的经典机型为例，讲解机身分段的标准从起初以设计分离面为基准，发展到以设计分离面为基准，而现在进一步发展为以市场需求和进口国相关法律法规为基准。

对于互换与协调，首先，应以零件的装配为例说明互换的一定协调，但协调的不一定互换;其次，要以飞机零件的装配计算实例（如图1和图2所示）为例，让学生理解独立制造原则和相互联系制造原则之间的区别及具体计算方法。

图1所示实例为按独立制造原则制造A和B两个相互配合的零件时，LA、LB两零件需相互协调尺寸的制造与协调路线，它们的原始尺寸误差均为0.1mm，在尺寸传递过程中，LA单独制造环节总数为2，各单独制造环节的误差均为0.01mm，LB单独制造环节总数为3，各单独制造环节的误差均为0.005mm。LA和LB的协调误差计算如下：

图2所示实例为按相互联系制造原则制造A和B两个相互配合的零件时，LA、LB两零件需相互协调尺寸的制造与协调路线，它们的原始尺寸误差均为0.05mm。在尺寸传递过程中，两尺寸的公共环节总数为3，各公共环节的误差均为0.01mm，LA单独制造环節总数为3，各单独制造环节的误差均为0.001mm，LB单独制造环节总数为2，各单独制造环节的误差均为0.001mm。LA和LB的协调误差计算如下：

飞机总装和机场工作这部分教学内容先讲解总装的基本概念和工作内容，此处以某客机总装厂房和停机坪的工艺布置为例。机场工作内容包括：总装配车间验收飞机、飞机地面试验、飞行前检查、飞行试验。

以无人机检测大飞机外观为例，讲解总装验收和飞行前检查;以静力试验、全尺寸疲劳试验、结冰试验、溅水试验、地面滑行试验、航空发动机试验为例，讲解飞机地面试验;以新机首飞和调整试飞为例，讲解飞行试验。

飞机数字化制造技术包括飞机数字化设计、制造、装配和检测四方面内容，而并行工程将上述四个方面的内容有机地结合在了一起，使它们能够同时进行。此处以F-35联合打击战斗机为例进行讲解。该机型在设计制造时，采用并行工程，使全世界5万名技术在不同的时间和地点同时开展工作，并进行高效协作，设计与制造同时进行。通过制造过程中反应出的问题改进设计，再将改进的设计重新用于制造，大大提高了工作效率。

2  结语

本文以现代飞机制造技术课程为例，在学生的技能达到一定水平的前提条件下，通过案例教学激发学生对所学专业的兴趣，建立大局意识，养成从全局角度出发分析和解决实际问题的习惯。对于培养新一代具备一定理论基础的航空产业所需生产一线技术人员具有借鉴价值。

参考文献：

[1]肖冬.现代飞机数字化制造技术之研究[J].科学技术创新，2020（15）：183-184.

[2]康与云，冯桂芳，尹玉亮.地方高校《现代飞机制造技术》课程建设研究与实践[J].教育教学论坛，2017（48）：133-135.

[3]于洪，郭巧荣，刘礼平，蔡舒妤.《现代飞机制造技术》优质课程改革探索[J].教育教学论坛，2017（07）：79-80.

[4]郭巧荣，于洪，徐建新.《现代飞机制造技术》教学实践与探索[J].中国科教创新导刊，2012（34）：190.

[5]李艳华，蔺国民.现代飞机关键制造技术浅析[J].航空制造技术，2009（04）：60-63.

[6]黄领才，刘秀芝.现代大飞机复合材料应用与制造技术浅析[J].航空制造技术，2008（10）：46-48.

[7]潘文宏.浅谈高职高速加工技术课程的项目式教学[J].南方农机，2019，50（13）：198.

[8]徐岩.关于飞行器制造工程专业《模具CAD/CAM》教学的思路[J].南昌高专学报，2007（01）：65-66，72.