航空工程进展范文

导语：如何才能写好一篇航空工程进展，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】航空工业;复合材料;成型工艺

1.复合材料

复合材料不同于传统的工艺材料，是将两种或者两种以上具有不同性能和形态的组分材料经过复合手段的组合而得到的一种新型的多相材料。各种组分材料能够在性能上取长补短，获得良好的协同效应。复合材料自20世纪40年展以来，因其具有的普通传统材料所不具备的高比强度、高硬度、耐疲劳、破损安全性高和可设计性等各项突出的性能，很快获得了广泛的应用。根据结构特点的不同复合材料又能分成纤维增强、细粒等多种复合材料。

2.复合材料在航空工业中的应用

由于复合材料的热稳定性强，又具有高比强度和高比刚度、可设计性等优良的性能，成为航空工业制造中常用的4大材料之一。常用于航空航天这种尖端技术所用的复合材料是经过改良的先进符合材料，用于航空工业设计的是以各种不同的高性能纤维为增强材料的先进复合材料。根据聚合基不同得到的材料性能也有所差异。由于树脂基复合材料其突出的高比强度和高比刚度使其成为最早应用于航空工业并且保持最大应用量。但该材料工作温度受限于400℃，飞机发动机上的大量零部件需要再长期的高温环境中工作，因此常用碳复合以及陶瓷复合而成的耐高温性能优越的金属基材料。使用的复合材料在航空工业制造中所占比重大，所应用的部位有垂直和水平尾翼、机身和机翼蒙皮。复合材料性能和制造技术在不断改进以更好的应用于未来的航空工业中。

3.航空工业复合材料制件成型工艺

传统的复合材料结构的制造过程大多由人力完成,这种手工操作方式致使制件的精度难以保证，而且耗费巨大，生产效率低下。所以降低复合材料制件工艺的成本致使了自动化生产技术的发展。尤其在航空工业中，制备复合材料制件过程需要具有高度的自动化以及较好的质量控制，降低模具成本并且要缩短生产周期。这些要求都需要先进的制件成型工艺来保证达到。用于航空工业的复合材料制件成型的工艺有：编制技术；固化工艺；铺带技术；非热压罐技术等。下面就常用的重要工艺的发展进行简要的阐述。

3.1常用于复合材料预成型的工艺

3.1.1编制工艺

编织工艺中包含有编织、针织、经编等工艺。

编织工艺一般分为二维和三维两种不同的工艺。能够运用于精细复杂形状的制件成型，传统的二维工艺在航空工艺的应用主要由飞机进气道和机身J型隔框等这种制造较为复杂的零件。但是该技术编织的构件厚度方面强度低，为了克服该问题促使了三维编织工艺的出现和发展，该技术在未来的飞机制造业中具有很大的应用潜能。

针织工艺

针织是较为传统的工艺，该工艺得到的复合材料抗冲击力强，方向强度好，并具有较大的伸长性，能够用于非承力的复杂形状构件的制造。借助于该工艺将定向纤维加入材料中能够增强特定部位的机械性能。

经编工艺

经编工艺其实真正采用的是针织技术，之所以称为经编是将采用经向针织技术，该工艺获得的多层编织物中的纤维能够定向，并且能节约铺放的纤维，经济效益高。该技术并没有广泛的应用于航空工业制造中，但是正在研究将该技术运用到次承力以及主承力构件的制造中。

3.1.2缝合和穿刺工艺

缝合工艺取代了传统的机械连接方法，得到的纺织复合材料是将多层的二维材料织物用高性能纤维以及工业用的缝合技术缝合得到，采用的高性能纤维贯穿厚度方向因此材料的抗分层能力、抗剪切力、抗冲击力等性能提高，从而缝合复合材料能够提高材料的整体性能。运用在航空工业中的大型军用运输机的机体结构件的制造不仅大大减轻了机体重量并降低了制造成本。

穿刺工艺。虽然该技术无法用于制造预成型体但是在很多方面是优于缝合技术的，该技术避免了高成本缝合机的使用，一般采用真空袋热压或者超声技术把薄的削片穿刺进为固化的二维碳纤维复合材料板中，从而组合成三维的加强复合材料。而且制得的复合材料不受尺寸的限制，这使得该技术能够广泛的对飞机制造中局部的材料进行加强。

3.2复合材料零件成形的工艺

3.2.1纤维缠绕工艺

该工艺是复合材料自动成型的最初工艺形式，该工艺主要用于圆形及椭圆零件，如火箭发动机壳体。该技术已经发展较为成熟，但是无法用于非圆柱结构件的制造成型。

3.2.2树脂浸渍工艺

该综合工艺中的关键工艺在于三维编织及缝合等技术预成型、编织缝合工艺、树脂流动模拟及控制等。该技术在航空领域常应用机雷达天线罩的制造。该工艺有高温要求。该技术采用的材料是树脂以及纤维预制体，在高温环境下树脂形成树脂膜或者稠状的树脂块填满三维编织获缝合成的纤维预制体，经固化得复合材料制件。

3.2.3自动铺放工艺

自动铺放技术是数控机床、材料工艺技术和软件技术的综合体，已广泛应用于现代飞机制造业中。但是由于受计算机技术的限制，现在的自动铺放技术虽在速度和精确度上有提高但是铺放面积仍是瓶颈问题。

3.2.4丝束铺放工艺

丝束铺放是近些年被高度重视的新技术。因为该技术集成了自动铺放的数控性以及纤维缠绕工艺的操作简单等一系列的优势。能够减少生产成本，并能制造复杂的无纤维角度限制的构件。必将在未来的航空工业中大有可为。

4.总结

复合材料在航空工业领域将日益发挥重要的作用，复合材料制件成型工艺在逐步的发展和完善的进程中，但是工艺中尚存的许多瓶颈技术如：成本过高、制件机械性能差等仍困扰着复合材料的大量应用。仍需要进一步的研究来解决工艺中的问题，使复合材料能更好的应用在航空工业领域。

参考文献

[1]沃丁柱.复合材料大全[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]赵渠森.先进复合材料手册[M].北京:机械工业出版社,2003.

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关键词：“工程材料学”；航空航天专业；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0124-03

“工程材料学”是航空主机类专业（包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业）的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时，但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任，对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践，对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。

一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响

材料学既是基础科学，也是应用科学。材料科学与技术的发展，解决了很多工程领域的关键问题，有力地推进了相关科学和技术的进步，使得材料科学成为最活跃的科学领域，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础，系统介绍材料科学的基础理论和实验技能，着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程，“工程材料学”具有较长的开设历史，在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求，特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施，对工程类课程建设的需求更加迫切，有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础，已发展成为一个由多个分系统组成的大系统，需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展，使得人们可以在更大的范围内探索天空，也使得飞行器的工作条件更加恶劣，工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点，还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展，为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能，“一代材料，一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中，要全面认识材料的性质和特点，才能挖掘材料的潜能，充分利用材料的特性，满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势，仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员，要了解材料科学与工程的发展方向和趋势，分析材料领域的发展对航空航天领域的影响，同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求，明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中，要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求，对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现，很多要求是相互矛盾的，比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能，需要对飞机进行一体化设计，要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求，对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中，各部门工程师都需要和材料系统密切配合，才能实现信息和资源共享，降低全系统的风险，提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是发展最快速的学科之一，在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异，促使“工程材料学”课程内容的不断充实。

“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能，使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主，如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上，木材占47%，普通钢占35%，布占18%。随后，以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表，很多优质金属材料被开发出来，使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能，也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地，这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后，复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构，而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件，减少零件、紧固件和模具的数量，降低成本，减少装配，减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地，复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力，提高了发动机、蒙皮等结构的性能，有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时，其他相关学科也取得了长足的发展，使得主机专业教学内容大幅度增加，“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。

二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求

“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课，是基础课与专业课间的桥梁和纽带，在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力，提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中，该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求，但随着航空航天事业的发展，专业分工越来越细，差异化特征也越来越明显，因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求，结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生，毕业学生的工作要求有所不同，对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言，不同专业学生也会有所区别，应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。

飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造，主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作，要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响，因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识，了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识，主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高，要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此，材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点，采用先进制造技术，实现设计要求，并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求，掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂，所用材料品种繁多，加工方法多样，工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用，其制造技术具有新颖性的特征，设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显，这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好，适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同，但课程基础一致。

该课程名称为“工程材料学”，即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程，把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程，学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识，学习材料研究、分析的基本方法，掌握材料结构与性能等基础理论，研究主要材料的制备、加工成型等技术，为更好地学习专业课程创造条件，为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见，在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上，更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念，提升材料方面的科学素质，扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件，是进一步发展的基础。因此，“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适，即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分，既满足了宽口径、厚基础的教学需要，又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求，促进了基础理论和专业应用的融合渗透，较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要，增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。

三、多管齐下建设丰富的教学环境

作为一门学科基础课程，“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案，结合卓越工程师教育培养的要求，注重与专业课程体系的融合，注重与工程实践教育的结合，注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上，要对课程的教学大纲和内容进行修订，与相关教学环节有效整合，拓展教学活动的空间，营造良好的学习环境和氛围，加强与后续课程及实践活动的联系，解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。

“工程材料学”在第四学期开设，是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中，“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础，认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用，有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线，介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库，从材料发展的角度再次审视航空航天的进步，结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理，会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中，有好多课程与“工程材料学”密切相关，如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等，如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍，可以使学生更好地综合分析相关概念，加深理解。在主机类专业培养方案中，“工程训练”是集中式的工程能力培养环节，其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主，包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等，每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中，材料是加工对象，对材料的性能等的介绍很简单，学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中，针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍，从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性，可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能，通过感性认识来体会材料变化的规律，把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果，还能让学生把材料的知识学活，留下更深刻的影响，更好地发挥学生的潜力。

航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作，通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划，“工程材料学”先行开设。因此，在相关课程设计中，有目的地提出材料问题，引导学生在更广的范围里选材，在更加深入的层面上分析材料性能，可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性，帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力，克服课程知识的碎片化倾向。

四、结语

航空航天是现代科学技术的集大成者，该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学，才能实现教学目标，提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展，极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容，按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中，应根据不同专业的培养要求，深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向，形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构，提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系，以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节，以“工程材料学”课程为中心，注重课程的纵向推进和知识的横向联系，不断加深对材料学的理解和掌握，培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。

参考文献：

[1]朱张校，姚可夫.工程材料[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]周风云.工程材料及应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[3]王少刚，郑勇，汪涛.工程材料与成形技术基础[M].国防科技出版社，2016.

[4]闫康平.工程材料[M].化学工业出版社，2008.

[5]于永泗，齐民.机械工程材料[M].大连理工大学出版社，2010.

Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors

WANG Tao，ZHOU Ke-yin

（College of Material Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

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【关键词】结冰包线；发动机引气系统；结冰条件

0 引言

运输类飞机适航标准25部1419条款中规定，如果申请结冰条件下的飞行验证，飞机必须能在其附录C确定的连续和间断的最大结冰状态（即结冰包线）下安全运行。飞机防冰系统的设计和验证需要表明对规章附录C结冰包线的符合性。

机翼防冰系统一般由发动机热气提供热源。当在结冰条件下，发动机引气系统供给空调系统和防冰系统热气；当在非结冰条件下，仅供给空调系统热气。因此，在结冰条件下的发动机引气设计和验证，仅需要表明结冰包线内发动机引气系统满足空调、防冰系统的温度和压力需求。

1 结冰包线和结冰条件的实际应用

1.1 结冰包线的适用性

适航标准25部附录C规定的结冰包线主要由液态水含量、水滴平均有效直径和环境温度等决定，包括连续最大结冰条件和间断最大结冰条件。结冰限制包线有2种表现形式，一种是由液态水含量、水滴平均有效直径和环境温度表示，另一种由环境温度和高度表示。两种表现形式可确定云层液态水含量同水滴直径及高度间的相互关系。

这些结冰条件根据美国FAA等组织在北美等地区的结冰云层数据测量统计获得，已经得到FAA、EASA和CAAC适航当局认可，为国际公认的结冰气象条件。同时，根据咨询通告AC20-73A，适航当局认为附录C的结冰包线可以覆盖99%的结冰条件。即，认为结冰条件和适航标准25部附录C规定的结冰包线一致。

1.2 结冰探测系统结冰告警和结冰条件的关系

结冰探测系统作为辅助飞行员判断结冰条件的一种手段，飞行环境处于结冰条件内时，结冰探测系统应发出结冰告警时。某结冰探测系统为磁致伸缩结冰探测系统，有较高的灵敏度和准确度[1，2]。其通过布置在机头两侧风挡下的结冰探测器探测结冰条件，当任一支结冰探测器探测到结冰发出结冰告警时，即认为飞机遇到结冰条件。同时，为使结冰探测系统先于防冰部位结冰，早期探测到结冰，起到结冰探测作用，保证结冰探测的安全余度，结冰探测器的安装位置也应进行精确分析和验证[3]。

2 自然界超出附录C包线的结冰条件

2015年夏天飞行期间共遭遇了7次结冰告警。结冰告警时环境温度较高，笔者整理了结冰告警发出时对应的飞行高度、环境温度，在附录C结冰包线中示意出飞行高度-环境温度点。从图1可以看出，结冰告警时：

a）飞行高度约为17700ft时，环境温度约为-8.2℃（总温6.8℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-14.4℃、-11.7℃

b）飞行高度约为20700ft时，环境温度约为-7.3℃（总温9℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-20.5℃、-16.7℃；

c）飞行高度约为21700ft时，环境温度约为-12.3℃（总温7℃），对应间断最大、连续最大结冰包线的环境温度为-22.7℃、-20℃；

d）飞行高度约为23600ft时，环境温度约为-15℃，对应间断最大结冰包线的环境温度约为-26.5℃；

e）飞行高度约为24200ft时，环境温度约为-15℃（总温5℃），对应间断最大结冰包线的环境温度约为-26.8℃；

f）飞行高度约为24600ft时，环境温度约为-13.2℃（总温9.8℃），对应间断最大结冰包线的环境温度为-28.7℃；

g）飞行高度约为29100ft时，环境温度约为-25.2℃（总温-2℃），对应间断最大结冰包线的环境温度约为-36.4℃。

无论在间断最大结冰条件还是在连续结冰条件中，结冰探测系统发出结冰告警时的环境条件均超出附录C结冰包线。也就是说，超出附录C结冰包线的结冰条件在自然界环境中是真实存在的。

3 总结

通过实际飞行过程中结冰探测系统告警时的环境进行总结，并和适航规章25部附录C结冰包线进行对比，发现自然界中存在超出CCAR25部附录C结冰包线的结冰条件。因此判断目前的通常做法：在结冰条件下的发动机引气设计和验证，仅需要表明结冰包线内发动机引气系统满足空调、防冰系统的温度和压力需求，是不充分的。发动机引气系统设计和验证时应充分考虑超出结冰包线的环境条件。

【参考文献】

[1]张杰，周磊，张洪，叶林.飞机结冰探测技术[J].仪器仪表学报，2016-12：1578-1586.

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关键词： 可续航探测飞行器； 混合动力系统； 914型航空发动机； 太阳能电池

中图分类号： TN602?34； TP274 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）04?0132?04

Design of hybrid power system for sustainable detecting aircraft

XING Linlin， GAO Peixin

（Flight College， Binzhou University， Binzhou 256603， China）

Abstract： Since the air transportation hybrid power system is very difference from the referable land transportation and marine transportation hybrid power systems， the previously?designed hybrid power systems for the sustainable detecting aircraft have a certain problem. Therefore， a hybrid power system for sustainable detecting aircraft with strong climbing ability and strong energy optimization ability was designed. The system depends on the aircraft engine and solar cell to supply the energy for the sustainable detecting aircraft. The 914?type fuel aircraft engine supplies the energy for the sustainable detecting aircraft during start， stop， rise and fall. The multiple solar cells are paralleled in the system in the detecting process to supply the energy for the sustainable detecting aircraft. The model function of the solar cell and flow chart of the system energy consumption acquisition are given in System Implementation section in the paper. The experimental result shows that the hybrid power system has strong climbing ability and energy optimization ability.

Keywords： sustainable detecting aircraft； hybrid power system； 914?type aero?engine； solar cell

0 引 言

由汽车领域首先提出的混合动力系统，是近些年科研组织的重点关注项目，其已被广泛应用于陆运和海运领域。将混合动力系统应用于可续航探测飞行器，是一项极具发展前景的项目[1?3]。混合动力系统虽能够有效增强可续航探测飞行器的各项飞行性能，但在实际应用中，由于可参考的陆运和海运混合动力系统与空运混合动力系统存在较大差别，科研组织对其设计方向往往存在偏差，使曾设计出的可续航探测飞行器混合动力系统无法拥有较强的攀升能力和能量优化能力。因此，设计一种拥有强攀升能力和强能量优化能力的可续航探测飞行器混合动力系统，对我国空运技术领域有着重要意义[4?6]。

曾设计出的可续航探测飞行器混合动力系统都或多或少地存在一些问题。如文献[7]设计DA36E可续航探测飞行器混合动力系统，该系统采用串联式设计，以电动机为系统的主要供能设备，并利用发电机进行系统辅助供能，极大地缩减了可续航探测飞行器的能耗，但整个系统的能量优化能力却不高。文献[8]设计“灰面鹫”可续航探测飞行器混合动力系统，该系统依靠锂电池和燃料电池，为“灰面鹫”可续航探测飞行器提供了强劲的攀升能力，但系统的能量优化能力较弱、耗能较大。文献[9]设计基于燃料电池和锂电池的续航探测飞行器混合动力系统，该系统是对文献[8]中系统的改进，其在维持原系统攀升能力的同时，大力改进了“灰面鹫”可续航探测飞行器混合动力系统的能量优化能力，是当今社会较为成熟的续航探测飞行器混合动力系统。但该系统的造价昂贵，维护成本也不低，无法对其进行大面积推广。

1 可m航探测飞行器混合动力系统设计

1.1 系统整体设计

可续航探测飞行器混合动力系统依靠发动机和太阳能电池为可续航探测飞行器供应能量。图1是系统结构图。

由图1可知，可续航探测飞行器混合动力系统的发动机主要依靠燃料为其提供能量，太阳能电池则主要依靠太阳能为其提供能量。可续航探测飞行器混合动力系统的设计原理是在发动机供能的基础上，将太阳能电池收集到的太阳能经由发动机转换为可续航探测飞行器能够利用的机械能，以减少燃料使用，实现节能减排。

1.2 发动机设计

发动机是可续航探测飞行器混合动力系统的主要能源供应装置，其能够将其他形式的能转换成机械能供可续航探测飞行器使用。可续航探测飞行器混合动力系统选用ROTAX公司生产的914型航空发动机，该发动机被广泛应用于轻型飞行器中，其优势有目共睹。914型航空发动机拥有电子启动功能和双重保护电子点火，其最大转速为5 800 r/min，输出功率为73.5 kW，独立干式机油箱容量为3 L，以上参数保证了914型航空发动机能够为可续航探测飞行器提供较强的起飞能力和攀升能力。在可续航探测飞行器的启停、攀升和下落过程中，由于此时的能耗波动较大，可续航探测飞行器混合动力系统主要依靠914型航空发动机为可续航探测飞行器供应能量。而在波动较为平稳的探测过程，系统主要利用太阳能电池为可续航探测飞行器供应能量。当914型航空发动机或太阳能电源损坏时，两者也能够互相供电，以维持可续航探测飞行器的正常运行。914型航空发动机同太阳能电池切换电路如图2所示。图2中的a，b，c，x分别代表电路轴线的固定齿轮，齿轮公转和自转方向在不同可续航探测飞行器中不同的选择；z1～z4代表电路中齿轮变速设备的专用齿轮。当变速设备的专用齿轮运转时，914型航空发动机和齿轮a也会跟随一同运转。由于齿轮a，b，c三者互为相切安装状态，故齿轮b，c也会同时运转。太阳能电池根据变速设备的转速确定自身该何时开始工作。

1.3 太阳能电池设计

太阳能电池是维持可续航探测飞行器持续探测的基础设施。太阳能电池的型号多种多样，可续航探测飞行器混合动力系统对太阳能电池的要求主要有：太阳电池应具有较强的能量转化能力和抗干扰能力，且其制作、运行成本应被尽量压缩。因此，选用薄膜型太阳能电池。薄膜型太阳能电池不但能够满足系统的以上要求，其安装牢固，能够防止可续航探测飞行器在飞行过程中，受到冲撞造成太阳能电池的掉落情况。图3是薄膜型太阳能电池的供能电路图。

图3中，虚线框内的箭头方向表示太阳光能粒子的流向。当阳光照射到薄膜型太阳能电池上，粒子的规则流向会产生电流，电路中的电压表能够实时读出薄膜型太阳能电池中半导体的总电压，该总电压能够间接显示出太阳能电池为可续航探测飞行器供应的能量。在实际应用中，通常将多个薄膜型太阳能电池连接起来，共同为可续航探测飞行器供应能量，如图4所示。

由图4可知，薄膜型太阳能电池组在本质上相当于多个二极管并联，并联方式能够有效分摊太阳能电池电路中因太阳强光强产生的高电流，其在保护电路元件的同时，为可续航探测飞行器供应了更多的能量，也增强了可续航探测飞行器混合动力系统的能量优化能力。

2 可续航探测飞行器混合动力系统实现

2.1 太阳能电池模型函数设计

可持续探测飞行器混合动力系统实现部分构建了太阳能电池模型，可更好地分析系统性能。设太阳能电池中二极管的输出电流为，电路总电流和二极管分路电流分别为，，总电压为，电路总电阻、二极管电阻和支路总电阻分别为，，，则有：

式中：是电路品质因数；是太阳能电池的使用周期；是可续航探测飞行器混合动力系统的保守力做功。

若想进一步求取太阳能电池模型，应先计算出太阳能电池电路内部的各项基本指标。软件将其各项客观指标构建出太阳能性能函数，如下：

在太阳能电池电路中，式（2）～式（4）中，代表电路中两个电容；代表电路短路电流；代表电路功率极大值处的实时电流值；代表电路断路电压；代表电路功率极大值处的实时电压值。，，，的大致范围值可由太阳能电池说明书提供。在可续航探测飞行器混合动力系统的实际运行中，太阳能电池的以上参数也能够较为简便地被获取。由行器在高空中受到的辐射较多，而辐射会对太阳能电池的电流产生不良限制，故在太阳能电池模型中排除掉辐射对电流的影响，得到太阳能电池的最终模型函数为：

式中：代表飞行器受到辐射的实时强度值；代表太阳能电池受到辐射的实时强度值。

2.2 系统能耗获取流程

可续航探测飞行器混合动力系统利用耦合分析方法获取系统能耗，在可续航探测飞行器混合动力系统的运行初期，软件会对系统的初始能耗参数进行设定，该参数规定了系统能耗范围，软件会对不符合该范围的系统不正常行为加以遏制。在获取系统能耗的过程中，耦合分析方法根据探测飞行器的故障能耗对系统总能耗的影响力，对探测飞行器故障能耗首先进行预测，如图5所示。

由图5可知，耦合分析方法对系统的实时能耗预测，是以太阳能电池模型函数提供的数据为基础，兼顾发动机能耗测量值进行的。系统总能耗预测值是根据系统实时能耗预测值求得的。将系统总能耗预测值与系统的初始能耗参数进行对比，若满足设定范围，则该预测值即为系统的最终预测结果；若不满足范围，软件则会重新开始预测各能耗。当获取到特定数量的能耗值，能耗获取流程随即停止。

3 实验验证

实验验证本文所设计的可续航探测飞行器动力混合系统，较比以往设计出的可续航探测飞行器动力混合系统来说，具有更强的攀升能力和能量优化能力。在曾设计出的可续航探测飞行器动力混合系统中，基于燃料电池和锂电池的续航探测飞行器混合动力系统虽价格昂贵，但系统性能相对较高，故选取该系统与本文系统进行系统攀升能力和能量优化能力的对比实验。实验中，将基于燃料电池和锂电池的续航探测飞行器混合动力系统称作“验证对比系统”。

3.1 攀升能力验证

在可续航探测飞行器动力混合系统攀升能力的验证中，实验利用两种方案对本文系统和验证对比系统进行了验证，实验给予可续航探测飞行器5条环境不同的探测轨道。方案一中，实验给予本文系统和验证对比系统相同的攀升能量，令安装了两系统的可续航探测飞行器在相同轨道环境下同时进行攀升，记录下两系统攀升到1 000 m的用时，如图6所示；方案二中，实验给予本文系统和验证对比系统相同的攀升时间，记录下两系统的攀升距离，如图7所示。如图6、图7所示，验证对比系统的攀升时间曲线和攀升距离曲线的波动幅度较大，可见轨道环境对该系统的攀升性能影响较大。其1 000 m的平均攀升时间为3.2 min，相同情况下的平均攀升距离为4.5 km；本文系统的攀升时间曲线和攀升距离曲线的波动幅度^小，可见轨道环境对本文系统的攀升性能影响较小。其1 000 m的平均攀升时间为2.2 min，低于验证对比系统的平均攀升时间1 min。相同情况下本文系统的平均攀升距离为6.2 km，高于验证对比系统的平均攀升距离1.7 km。

基于以上结果能够预测，若在实验中增大固定变量数值，两系统实验结果的差值将进一步拉大，验证了本文系统拥有较强的攀升能力。

3.2 能量优化能力验证

在混合动力系统中，一旦燃料耗尽，可续航探测飞行器的飞行安全即受到威胁，因此必须将混合动力系统中的额外能有效转化成机械能。为了验证可续航探测飞行器动力混合系y的能量优化能力，应从其能量转化效率和耗能量两方面入手。实验在相同条件下，令安装了本文系统和验证对比系统的可续航探测飞行器攀升到10 km，并记录下两系统的能量转化效率和总耗能量，如图8、图9所示。

由图8可知，本文系统能够较好地实现能量转化，其平均能量转化效率为89%，且转化稳定性较强。验证对比系统的能量转化效率在可续航探测飞行器飞行的前10 h数值较高且较为稳定，但在更长时间得飞行过程中，其能量转化效率大幅度降低。由图9可知，本文系统的耗能量远低于验证对比系统的耗能量。且本文系统耗能曲线的抗干扰能力更强，其波动幅度不超出180 W・h。以上两个结论能够验证本文系统拥有较强的能量优化能力。

4 结 论

本文设计一种拥有强攀升能力和强能量优化能力的可续航探测飞行器混合动力系统，该系统依靠发动机和太阳能电池为可续航探测飞行器供应能量。在可续航探测飞行器的启停、攀升和下落过程中，914型航空发动机利用燃料为其提供能量；而在探测过程中，系统将多个太阳能电池并联起来，共同为可续航探测飞行器供应能量。软件设计太阳能电池模型函数，以及系统能耗获取流程图。实验结果表明，所设计的混合动力系统拥有较强的攀升能力和能量优化能力。

参考文献

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篇5

关键词： 温度传感器； 结冰速率传感器； 融冰传感器； 结冰速率解算器； 融冰解算器

中图分类号： TN911.7?34； V267+.31 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）15?0105?03

Maintenance practice of icing detection system for an aircraft

DU Guang?ming1， WANG Shu?wei2

（1. Flight Test Center of AVIC GA Huanan Aircraft Industry Co.， Ltd.， Zhuhai 519040， China； 2. Air Defense Forces Academy， Zhengzhou 450052， China）

Abstract： An aircraft is a new type one， which was independently developped in China. It has open vitrification cockpit and advanced avionic systems， and installed an international level icing detection system which was independently developped in China. The composition， working principle and maintenance practice of the new icing detection system are elaborated， and some relevant suggestions are given.

Keywords： temperature sensor； icing speed sensor； thawing ice sensor； icing rate solver； thawing ice solver

0 引 言

飞机在结冰气象条件下飞行时，可发生飞机结冰现象。飞机结冰是指飞机机体表面某些部分聚集冰层的现象，它主要由云中过冷水滴或降雨中的过冷雨碰到飞机机体后凝固形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。只要有适当的空气湿度，在5 ℃时就会产生结冰现象[1]。机翼前缘结冰，破坏了飞机的气动外形，使飞机的阻力增大，升力减小，飞机的操纵性、稳定性下降；在旋翼和螺旋桨桨叶上结冰，破坏了桨叶表面的光滑，结冰一开始，就出现了附层面的紊流化，极大地增加了翼型阻力，使拉力特性变坏，效率降低，会造成飞机和动力装置的振动；发动机进气道结冰，可能会使发动机进气量减小而造成发动机停车；风挡结冰，降低了风挡的透明度，妨碍目视飞行；天线结冰，可能发生机械折断，影响通信或造成通信中断，这些因素均可能造成意外事故[2]。飞机结冰引起的主要损失是航空器损坏、人员伤亡和飞机飞离结冰大气层所消耗的燃油费。据美国国家交通安全部估算，在1982年至2000年间，美国约有819人死于与飞机结冰相关的事件[3]。某型机上安装的国内自主研发的国际上比较先进的结冰探测系统，具备完善的上电自检测功能和故障定位功能，具有飞机结冰后灯光告警提示、结冰强度和结冰位置显示功能。为了详细地说明该结冰探测系统，下面就从系统的组成及功用、系统的工作原理及使用维护实践依次进行阐述，并提出了相关意见和建议。

1 结冰探测系统的组成及功用

结冰探测系统由1个温度传感器、1个结冰速率传感器、4个融冰传感器、1个结冰速率解算器、1个融冰效果解算器和1个飞机结冰告警灯（红）组成，系统的自检测结果、结冰强度及结冰位置通过机上的发动机指示与空勤告警系统上的相关画面显示。温度传感器的主要功用是探测飞机外部的环境温度，给结冰探测系统输入温度信号，当温度低于5 ℃时系统介入工作，当温度高于5 ℃时结冰探测系统停止工作[4]。结冰速率传感器的主要功用是在结冰探测系统工作的状态下，根据结冰速率传感器上的结冰情况及冰层厚度向结冰速率解算器输出信号，结冰速率解算器对输入的信号进行分析、处理，输出飞机结冰的告警信号及弱/中/强的结冰强度信号。融冰传感器的主要功用是在结冰探测系统工作的状态下，根据融冰传感器上结冰的情况向融冰效果解算器输出有无结冰的信号，由融冰解算器经结冰速率解算器通过数据总线发送至发动机指示与空勤告警系统，最终在其上的相关画面显示。

2 结冰探测系统的的工作原理

结冰探测系统的工作原理方框图如图1所示。

图1 结冰探测系统工作原理方框图

在结冰探测系统电源接通之后，系统进行自检测，自检测结果在发动机指示与空勤告警系统的相关画面上进行显示，显示画面如图2所示。白底黑字为自检测正常，白底红字为自检测故障。自检测结束且自检测结果均正常后，结冰探测系统进入到待命状态。

图2 结冰探测系统自检测画面

2.1 温度传感器的工作原理

温度传感器的核心部分是一个热敏电阻——铂，不同的温度对应不同的电阻阻值，输出的是电阻信号[5]。

2.2 结冰速率传感器的工作原理

结冰速率传感器是一种平膜式结冰传感器[6]，具有弱、中、强三级结冰强度报警信号的输出功能，报警阈值设定点和阈值点增量均可由人工设定或系统软件设定。该传感器基于固体的谐振频率随着质量和刚度的变化而改变这个原理，使用一个在谐振频率振动的膜片测量结冰。传感器膜片上冰的沉积引起膜片刚度和质量的改变，刚度的增加使膜片谐振频率增加，质量增加影响与其相反。由于结冰造成的刚度增加影响比质量增加影响大，故使得振动膜片的谐振频率增加，而当水或其他液体附着在膜片上时，使质量增加但不增加刚度，谐振频率降低。因此，通过监测振动膜片的谐振频率的改变，可以判断是否有冰结成及冰厚的大小，输出的是频率信号。

2.3 融冰传感器的工作原理

融冰传感器是一种平膜式结冰传感器[6]，具有是否结冰告警信号的输出功能。该传感器基于固体的谐振频率随着质量和刚度的变化而改变这个原理，使用一个在谐振频率振动的膜片测量结冰。传感器膜片上冰的沉积引起膜片刚度和质量的改变，刚度的增加使膜片谐振频率增加，质量增加影响与其相反。由于结冰造成的刚度增加影响比质量增加影响大，故使得振动膜片的谐振频率增加，而当水或其他液体附着在膜片上时，使质量增加但不增加刚度，谐振频率降低。因此，通过监测振动膜片的谐振频率的改变，可以判断是否有冰结成，输出的是频率信号。

2.4 融冰效果解算器的工作原理

对1号至4号融冰传感器输出的频率信号进行分析与处理[7]，当频率信号达到融冰解算器设定的结冰报警阈值时，输出对应的融冰传感器结冰的信号，并将结果经由结冰速率结算器输出至发动机指示与空勤告警系统并通过其上的相关画面进行显示，如图3所示。

图3 结冰强度显示画面

2.5 结冰速率解算器的工作原理

对温度传感器输出的电阻信号进行分析与处理，当温度低于5 ℃时发出结冰探测系统介入工作的指令，当温度高于5 ℃时发出结冰探测系统停止工作的指令。

对结冰速率传感器输出的频率信号进行分析与处理[7]，输出二路信号[8]：

（1）当频率信号达到结冰速率解算器设定的弱/中/强结冰强度报警阈值时，输出一路对应的弱/中/强结冰强度信号，并将结果输出至发动机指示与空勤告警系统并由通过其上的相关画面进行显示，如图3所示。

（2）当结冰速率解算器输出一种对应的弱/中/强结冰强度信号时，输出另一路信号用来点亮飞机结冰告警灯（红）。

2.6 结冰探测系统的工作原理

在结冰探测系统接通电源、自检测结束且自检测结果均正常后，结冰探测系统进入到待命状态。温度传感器将温度信号（假设温度低于5 ℃）输出至结冰速率解算器进行分析与处理，结冰速率解算器发出结冰探测系统工作的指令，结冰探测系统进入工作状态。结冰速率传感器将结冰速率信号（假设“强”结冰）输出至结冰速率解算器进行分析与处理，结冰速率解算器将“强”结冰的信号通过数据总线输出至发动机指示与空勤告警系统，点亮发动机指示与空勤告警系统上的相关画面（见图3）“强”字。同时，结冰速率解算器输出信号将飞机结冰告警灯（红）点亮，提醒飞行人员注意。飞行人员看到飞机结冰的告警信号后按操作程序接通相关除冰设备进行除冰，在除冰过程中融冰效果解算器对1号至4号融冰传感器输入的信号进行分析与处理，当频率信号在融冰解算器设定的结冰报警阈值时，输出对应融冰传感器位置结冰的信号，并将结果通过数据总线传输至结冰速率解算器，由结冰速率解算器通过数据总线输出至发动机指示与空勤告警系统上的相关画面（见图3）进行显示。

3 结冰探测系统的使用维护实践

结冰探测系统完善的上电自检测功能和故障定位功能，先进的飞机结冰后灯光告警提示、结冰强度和结冰位置显示功能，在装机后多年的使用维护过程中发现了诸多优点，但同时也存在部分缺点。

3.1 结冰探测系统的优点

3.1.1 故障定位准确，维护工作量低、效率高

在某次飞行前准备的过程中，机务人员按照结冰探测系统的正常操作程序进行检查，结果自检测画面中“3号融冰传感器”呈现白底红字的故障现象。随后，将结冰探测系统进行了多次下电后重新接通，上述故障仍然存在。因为1号至4号融冰传感器分别安装在飞机左、右机翼和右、左平尾的前缘，更换时必须拆下对应位置的前缘，工作量非常大。为了慎重起见，采用了参照融冰传感器资料对比测量3号和4号融冰传感器对应管脚间电阻值的方法，结果发现3号融冰传感器有2个管脚间的电阻值大大偏离了资料上规定的数值且与4号融冰传感器对应管脚间的电阻值相差甚远。经过系统自检测和电阻值测量，最终判定3号融冰传感器故障，更换后系统上电自检测结果正常，飞行过程工作正常。

这个实例足以说明：结冰探测系统先进的系统自检测及故障定位功能[9]，在飞机的使用维护过程中大大降低了维护人员的工作量，为排故人员指明了故障点，使维护人员少走弯路，提高了工作效率。

3.1.2 操作检查程序简单，检查结果直观、方便

结冰探测系统的操作检查程序非常简单：

（1）给系统提供+28 V DC和115 V/400 Hz AC电源；

（2）接通系统的电源开关；

（3）在发动机指示和空勤告警系统相关显示画面上查看系统自检测结果。

与该型机的原型机上安装的电导法结冰传感器的结冰探测系统相比，减少了需在发动机试车的状态下，用导电的水和干冰人为制造结冰结果的操作程序，降低了操作风险，节约了生产成本。

3.1.3 告警方式醒目，灯光和文字相得益彰，便行人员掌握实际结冰位置

参照结冰探测系统的工作原理：当飞机结冰时既有飞机结冰示灯（红）燃亮的灯光提示，又有发动机指示和空勤告警系统显示画面上结冰强度的文字提示，融冰传感器还能够指出具体结冰的位置[9]，便行人员掌握飞机的结冰强度及实际结冰位置。与该型机的原型机上安装的电导法结冰传感器的结冰探测系统相比，弥补了在飞机结冰后只有飞机结冰示灯（红）燃亮的灯光提示而无法知道结冰强度及实际结冰位置的不足。

3.2 结冰探测系统的缺点

3.2.1 地面无法模拟飞机结冰后系统的工作情况

系统在地面进行维护检查时仅能查看到系统的自检测结果，不能像该型机的原型机上安装的电导法结冰传感器的结冰探测系统那样可以人工模拟飞机结冰后系统的工作情况[10]。参照结冰探测系统的工作原理：结冰速率传感器和融冰传感器输出的是频率信号，5个传感器的安装位置非常高且间距甚远，不可能在5个传感器上均进行人工模拟结冰现象，从而也无法模拟飞机结冰后系统的工作情况。此外，系统的自检测结果与飞机结冰后系统的工作情况仍存在一定的差异。

3.2.2 存在自检测定位不准、虚警的情况

参照结冰探测系统的工作原理：结冰速率传感器和融冰解算器输出的是频率信号，温度传感器输出的是电阻信号。频率信号在传输过程中尤其是在飞机这样的电磁环境极为复杂的系统中的传输过程中极易受到外界电磁环境的干扰，极易产生虚警信号[4]。在该型机某架飞机的试飞过程中，当时的天空根本不具备结冰的条件，但系统连续3天多次出现了“强”结冰的虚警信号。为了排除此虚警，维护人员在地面多次对系统进行了通电检查，均未出现自检测故障的现象。参照结冰探测系统的工作原理：“强”结冰信号是由结冰速率传感器输出的信号经结冰速率解算器分析和处理后，经数据总线输出至发动机指示和空勤告警系统并由其相关画面显示出来的。于是采用了参照结冰速率传感器资料，与另外2个新出厂的结冰速率传感器对比测量对应管脚电阻值的方法，最终断定原装机的结冰速率传感器故障，更换后进行系统通电检查和飞行验证均工作正常，虚警消失。

3.2.3 系统的安装和电缆的长度有严格的要求，不同机种的互换性差

参照系统的工作原理：结冰速率传感器和融冰解算器输出的是频率信号，这种信号在传输过程中极易受到干扰和衰减，因此系统对传输电缆的长度有严格的要求，这就造成了不同机种的互换性差的结果，不利于该型结冰探测系统的推广和使用。

4 意见和建议

参照结冰探测系统的工作原理，结合结冰探测系统在使用维护实践中发现的优点和不足，提出以下几点意见和建议：提高系统在不同机型间的互换性，推广系统的应用范围；提高系统的可靠性，降低系统的虚警率；研制出性能可靠的具有结冰仿真功能的配套的地面试验设备。

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篇6

关键词：计算机实训室；科学管理；管理正能量

中图分类号：TP308

进入二十一世纪以后，随着计算机科技的发展和进步，计算机技术在航天化工、冶金冶炼、医疗卫生等方面都占据了不可缺少重要地位，当然也进入大学的校园里，在职业教育中也是不可避免地进入数字模拟化教学的高新教育领域，故计算机实训室是职业学院不可缺少的重要战略要地。其功能的发挥不仅关系到计算机基础教学的进展情况，也直接影响到了学生进入工作岗位后的工作能力。目前职业教育进行实训教学已经非常普及了，并成为职业素质教育不可缺少的重要组成部分。那么，如何科学管理与维护实训室的设备，为学生提供一个良好的学习环境，在教学中能够提高教学质量，充分发挥其功能，这是实训室管理人员应该去思考的问题，计算机实训室的使用为教育教学开创了辽阔的科学远景，但是也存在着一些弊端和一些不和谐的因素。

1 职业院校计算机实训室的现状

1.1 实训室的时间和内容单一

实验室按课程设置依附于课堂教学，缺乏创新。操作性和验证性实验还是占多数，学生被束缚在教师制定的框架中，只能按照设计好的模式步骤去实验，极大地限制了学生创新思维能力的提高。就是老师课堂上要学生干什么就干什么，学生并不能按照自己的想法自由地做实验，平时学生完全处于一种被动的状态，在考察学生的学习成果方面，实训室的评估机制的欠缺。现行的实训室上机考试主要还是考核学生对规定内容的掌握程度，它对于学生掌握所学知识有作用，但是距离通过实验室教学全面提升学生的素质、培养其相关的技能尚有很大差距。所以在很大程度上限制了学生综合实验的兴趣以及能力的培养和提高。学生对实训室必定缺少兴趣。

1.2 实验室的建设难以统一，管理水平不高。

实验室建设缺乏统筹安排和经费困难，随着职业教育的不断深入，每个学科或是工作岗位都需要模拟化自动化。所以，学生在进入工作岗位之前都应该利用模拟化实训的设备或程序有机会接触到以后可能涉及的相关专业的工作岗位，从而实现学习和工作经验的无缝链接。所以各个系部都申请建设了很多用于各个学科的计算机实训室，但是由于经费投入机制的不健全，缺少在实验室建设和发展长远规划，使实验室的建设难以进入良性循环，产生了很多的经费浪费现象。另外，实验室管理人员人手有限。同时，学生数量的增多，尤其使得计算机的设备、耗材，往往因此而不能得到及时的维护，损耗快，造成了一定的资源浪费。还造成了一种现象：因为缺乏管理的规范，有时会被一些学生顺手牵羊，因而在一定程度上造成了计算机实训室财产的丢失。因此，计算机实训室的科学化管理是一个势在必行和亟待解决的问题。

2 实训室队伍的科学管理的办法

2.1 实验室科学管理的意义

实验队伍是院校教学队伍的重要组成。职业教育学院的实验活动中，主要分为教学活动和实训活动。教学活动大致分在课堂的书本教学和在实训基地的实践教学，前者是进行知识的传授；后者是培养学生的解决实际问题的能力。世界航空工程的先驱者的冯・卡门教授有句名言：“科学家研究已有世界，工程师创造未来的世界。”前者是在于发现，后者是在于发明和创新。作为实践教学和理论教学这两方面，它们是高等职业教育紧密联系的重要组成部分。学院的实验基地是开展实验教学、学生实验活动和进行学习研究的场地。在这里，必然需求一支有丰富的实践经验的实验管理队伍，这样一支队伍的水平高低直接影响到教学水平和科研水平的高低。因此建设高水平的队伍是保证职业素质教育的重要环节。

2.2 计算机实训室管理人员的素质需要不断提高。

计算机实训室管理人员基本是由专职或是兼职从事实验教学的教师构成。在职业教育的院校里。实训室的管理人员占主导地位。他们从事教学管理，制定实验室的规划、制度。掌握计算机系统中软件的安装技巧，并增强自身的法律意识支持正版软件，保护知识产权，还要对实验室的硬件设备要有所深入的了解。对每一台的学生机进行安装和维护，定期进行设备的清理，掌握计算机的克隆技术和还原卡的使用。在当代随着计算机硬件技术的不断提升，每一个管理人员都应该与时俱进，掌握现代社会的发展脉搏，跟上计算机设备发展的步伐，不能在工作岗位上做井底之蛙，能做到不断接受新事物的特性。我称其为管理正能量。

2.3 实验室管理人员的考核制度与方法

实训室管理员的工作是一个反复繁杂的工作，首先，每一个实训室的管理人员每天都需早到，做好课前的准备。晚走，做好清理工作。天津冶金职业技术学院计算机中心要求将《计算机实训室管理员制度》、《学生上机制度》、《任课教师上机制度》予以公示，此外，每个管理人员每天提前五分钟上班。下班后要对自己所管辖的范围进行全方位的检查，要确定安全以后才可以下班，由于实训室的设备使用率高和学生的不当操作会引起各种的故障，为了不妨碍学生上课，实验室管理员就要加班加点地寻找设备故障原因，并及时地排除各种故障，使教学实训得以顺利进行。

2.3.1 管理方法

（1）科学的安排实验室。计算机实训室要承担各种实验课程、考试和课程设计课。为了避免课程设计的班级和实验课的班级发生冲突，更合理地使用资源。需要安排实验的老师根据课程进度预约实验室，管理老师在根据情况安排实验室。这样就能做到统筹规划，既能保证完成各种教学任务，又能充分利用现有设备。

（2）建立实验室日志。对于在实验教学过程中机器出现的问题，要及时给予处理，配合理论课教师指导学生上机实验的顺利完成。理论老师根据机器的使用情况填写实验室日志，即便于实践教学课程建设和研究，也便于机房管理人员维修。做到早发现早修理，以保证每节实验课的顺利进行。

（3）建立设备管理账目。设备账目管理主要包括对现有设备的台账管理、设备的维护保养、废旧设备的再利用等。实验室的设备数量较大、项目繁杂。如计算机、服务器、交换机等。在对现有设备的保管上，不管物品大小、贵重都要认真填写清单，包括价格、数量等条目，以便及时核对，防止机器及其附属设备的丢失以及损坏。

（4）建立学生管理队伍，协助管理实验室。从学生中挑选计算机水平高且热爱机器维修的学生组成管理队伍，对他们进行计算机知识的培训。学生参与实验室管理，提高了机器的完好率和利用率，缓解了机房管理人员的工作压力，管理人员从一些繁琐的日常维护工作中解脱出来，这样实验室在教学任务重、机器故障率高的情况下，经过师生的共同努力，较好地完成了实验教学任务，保证了教学的正常进行。

3 总结

计算机实训室的管理和维护具有很强的实践性，不仅要有熟练的操作技能，还要有较好的理论素养。这就要求实训教师必须不断学习新的技术和理论知识，在实训教学中不断总结、提高，只有这样才能跟上计算机技术发展的步伐，将管理和维护工作做好。

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