航空工程論文范文

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第1篇

[關鍵詞]飛機設計；全壽命周期成本；并行工程

一、航空工業飛機成本問題的提出

作為航空工業的主要產品，飛機研制項目具有周期長、技術新、耗資大、風險大的特點。過去我國飛機研制都屬政府投資，設計與生產脫節，風險由國家承擔，飛機設計研究所因長期以來受軍工系統傳統的研發采辦管理機制所限，造成了對飛機成本意識的淡漠。設計研究所的目標是設計出滿足上級要求的飛機，沒有將飛機成本作為設計參數進行嚴格控制，因此，飛機的工藝性，飛機的成本以及飛機的銷量等等因素在飛機設計時考慮較少。

中國加入WTO已有5年之久，國內市場經濟不斷推進，融入世界經濟成為不可阻擋的激流。經濟全球化成為總的趨勢。航空工業的全球化是以武器系統的單一國家的模式轉向國際化的開發、生產以及市場營銷為基礎的，而且全球化的深度和廣度都在加強。在競爭日益激烈的市場環境中，民用飛機產業受到更加直接的國際市場沖擊。我國的航空工業要參與國際競爭，就要求變革現行管理體制和機制，并且在廣大工程技術人員心中樹立起技術經濟、成本效益的系統觀念。

二、飛機全壽命周期成本(LCC)工程

1.在飛機設計階段降低成本。現代成功的軍用飛機和民用飛機，不僅具有較高的性能和效能，而且給用戶在經濟上帶來效益。因此，飛機作為工程系統在多種方案優選決策時，很大程度上取決于其經濟性。要提高經濟效益，有效的辦法就是控制飛機的研制成本。

降低產品的成本有很多方法，它們分布在不同的設計階段。普遍認為，工程設計的早期階段是一個新產品在技術和經濟上取得成功最關鍵的一個步驟。通過研究設計對成本的影響表明，產品絕大部分的制造成本是在設計階段由所選定的原理解和結構化方式所決定的，而隨后的加工和裝配階段，對于降低成本而言，作用相對較小。有學者指出，產品中多達80%的成本在早期設計階段已經決定了，在這個階段我們可以獲得主要的成本節約。

2.飛機的并行工程設計思想。長期以來，新產品的開發大多沿用傳統的順序工程方法。產品總是從一個部門遞交給下一個部門(例如：設計開發部-工藝部-制造加工部-總裝測試部等)，由于傳統的順序工程設計方法在設計的早期不能全面考慮后續過程的多種要求，造成從概念設計到工藝過程設計的多次修改，產品開發周期延長。另外，產品順序工程方法中每一階段的成本都逐級放大，使得新產品成本成倍提高。

一架飛機設計得成功與否，應以是否達到效能-費用比最優來評判。要達到效能-費用比最優只能運用不斷涌現的新技術、綜合設計的思想和系統工程的設計方法才能得以解決。并行工程就是適合于系統工程的一種方法，強調綜合設計，強調各專業技術人員的協同合作。并行工程方法在產品的研制、開發和設計過程中充分利用高度發展的計算機輔助工具和技術集成以及信息集成系統，做到信息共享、信息交流，使開發和設計人員能大量采用集成技術，及時地完成產品及其過程(如生產、維護過程等)的設計和評價，可顯著地改善產品的設計質量和加快研制周期。

3.飛機全壽命周期成本(LCC)管理。鑒機研制、生產和使用保障等費用全面增長的嚴峻局面，美國國防部于20世紀60年代初提出了壽命周期成本的概念，并開始對飛機壽命周期成本進行研究。開展壽命周期成本研究的主要目的是揭示壽命周期成本發生、發展的規律，從而采取有效的方法對其進行控制。美國國防部認為，LCC是指政府為了設置和獲得系統以及系統一生所消耗的總費用，其中包括開發、設置、使用、后勤支援和報廢等費用。

在此之前，美國國防部對武器系統成本的定義主要是單件產品的成本。以后，隨著武器性能的不斷提高，不但武器系統的研制、生產成本日益增大，而且由于武器裝備的日趨嚴格，促使武器系統的使用與維護費用也空前上漲。1962年，在美國國防部長的報告中披露：1961年美國國防預算至少25%用在維修費上，并且得出結論認為把全部壽命周期內的維護費壓縮到最低才是產品研制的基本思想。因此，1966年6月美國國防部開始正式研究武器系統的全壽命周期成本(LCC)，并在1970年開始使用LCC評價法，要求武器系統的使用部門在作出采購決策時，不但要考慮是否買得起，更要考慮在整個全壽命周期內是否用得起。

LCC克服了傳統企業成本管理僅注重降低生產制造成本的局限性，將企業成本管理的視角向前延伸至研發設計階段，拓寬了成本管理的視野。它強調“產品成本是研發設計的結果”，就統籌考慮產品的可生產性、可靠性、可維修性等要求，減少在設計后期發現錯誤而導致的返工，從而大大縮短產品開發周期、降低制造成本、節約使用與維護費用的目的。它將重點放在產品的開發設計階段。在激烈競爭的買方市場中，企業要在市場競爭中獲勝，必須堅持以市場為導向，注重產品的顧客化，將成本管理的重點放在面向市場的設計階段。LCC管理正是從這一角度出發，強調以顧客為中心的思想，即LCC的計算是從客戶的角度進行的，不僅考慮了生產同時也考慮了使用者的耗費，確定有利于提高成本效果的最佳設計方案。

飛機的壽命周期指該型飛機從論證開始直到退役為止的整個周期。我國規定，飛機的壽命周期可分為研制階段、采購階段、使用保障階段、退役處置階段。飛機壽命周期成本是指在預期的壽命周期內，為飛機的論證、研制、生產、使用、維修與保障、退役所付出的一切費用之和稱為飛機的壽命周期成本。以時間可分為：研究、發展、試驗與鑒定費用、生產費用、地面保障設施與最初的備件費用、專用設施費用、使用保障費用、處置費用等。

4.飛機全壽命周期成本分析方法和蘭德DAPCAIV模型。目前，壽命周期成本分析的方法主要有類比法、參數法和工程估算法三種。

類比法是建立在與過去類似的工程項目進行比較，并根據經驗加上修正而得出費用估計。參數法是通過一定的數學方法建立起系統費用與系統的測度(尺寸、性能等)之間的關系[這樣建立起來的關系式稱為費用估算關系式(CostEstimateRela-tion，CER)]。工程估算法是利用工作分解結構自下而上地估算整體費用。由于參數法可用于研制早期階段，而這一階段的決策對整個壽命周期費用有重大影響，因此，成為人們研究的重點，并在實踐中加以應用。波音公司可以用其現在飛機的費用估算關系式毫無困難地、非常精確地估算新噴氣客機的費用。

美國蘭德(RAND)公司受美國軍方委托在飛機壽命周期費用分析領域開展了大量的研究工作。1967年提出關機發展與采購費用(DevelopmentandProcurementCostsofAir-craft，DAPCA)分析的第一種模型DAPCAI，之后數次改進，模型的最形式是DAPCAIV。DAPCA模型在飛機壽命周期費用分析領域有相當的影響力。DAPCAIV模型通過工程、工藝裝備、制造、質量控制等小組來分析估算研究、發展、試驗與鑒定及生產所需的工時，然后將這些工時乘以相應的小時費率，就可得到一部分發展與采購費用；通過發展支援、飛行試驗、制造材料和發動機制造等方面的費用直接得到另一部分發展與采購費用。

蘭德DAPCAIV模型中工時、費用的計算公式如下：

工程工時：HE=0.88W0.777ev0.894Q0.163

工藝裝配工時：HT=1.22W0.777ev0.696Q0.263

制造工時：HM=1.6IW0.82ev0。484Q0.641

質量控制工時：0.076HM貨運飛機

0.133HM其他飛機

發展支援成本：CD=7.96W0.630ev1.3

飛行試驗成本：CF=461.13W0.325ev0.822FTA1.21

制造材料成本：CM=1.90W0.921ev0.621Q0.799

發動機生產成本：CEng=1.548[0.0097Tmax+243.25Mαmax+0.54tti-2228]

研究、發展、試驗與鑒定費用+生產成本=

HERE+HTRT+HMRM+HQRQ+CD+CF+CM+CEngNEng+Cav

式中：We——空重(N)；

v——最大飛行速度(km/h)；

Q——產量；

FTA——飛行試驗機架數(一般為2～6架)；

NEng——總產量乘以每架飛機的發動機臺數；

Tmax——發動機最大推力(N)；

Mαmax——發動機最大馬赫數；

tti——渦輪進口溫度(K)；

RE，RT，RM，RQ——綜合費率(即人工小時費用，包括職工的工資和津貼、日常開支和管理費用等)；

Cαv——航空電子設備費用。

三、飛機全壽命周期成本工程與飛機設計發展趨勢

現代飛機優化設計越來越追求對各類綜合設計要求的尋優，如長壽命、可靠性高、經濟性好、工藝性以及維修性好等。作為本文研究的重點，飛機的全壽命周期成本應當作為飛機設計的多個目標之一，融入到飛機設計的主要參數之中。

飛機優化設計是一個多目標的綜合優化設計過程。從現代飛機設計的并行工程概念上看，設計過程要計入飛機全壽命周期的綜合因素。飛機總體設計是一個復雜的系統工程，覆蓋了多個學科的內容，需要把物理、數學、空氣動力學、飛行力學、控制原理、材料和工藝、經濟學、發動機構造與原理、機械設計、結構力學等學科以及其他應用科學的基礎科學的知識綜合在一起。它包括了大量的設計變量，性能狀態變量，約束方程，各個系統模型相互交叉影響，各個設計目標對設計變量的要求相互矛盾，子系統的構成可能是由不同領域的專家甚至在不同地點來操作運行的。因此需要發展一種高效適合于像飛機這樣的復雜工程系統設計優化的方法。

從以上分析飛機設計的特點來看，未來發展呈現出多學科優化設計和面向系統設計的趨勢。

1.多學科設計優化(MultidisciplinaryDesignOptimiza-tion)。多學科設計優化是解決由相互耦合的物理現象控制的，由若干不同的交互子系統構成的復雜工程系統設計的有效方法。多學科設計優化技術在提供變量、約束、性能間交互作用和耦合信息的基礎上實現同時滿足各學科和系統約束的設計，具有對各種設計方案迅速進行折中分析的能力。多學科設計優化已成為研究的熱點，而且不僅僅是學術研究，已經用于工程實踐。如在飛機改型設計中，以最小重量和成本代價對現有飛機實現改變設計要求，迅速計算出設計參數對性能的影響，有效控制壽命周期成本。

多學科設計優化利用計算機網絡技術集成各個學科(子系統)的知識，應用有效的設計優化策略，組織和管理設計過程，充分利用子系統之間相互作用產生的協同效應，獲得系統的整體最優解。多學科設計優化通過并行設計縮短設計周期，這與現代制造技術中的并行工程思想是一致的。

2.面向系統設計。現代飛機設計是一個極復雜的系統工程，決定了飛機設計方法是建立和研究大型復雜系統的功能性規律最一般的描述及對其分析和綜合的方法。其有別于以往設計方法的特征是：綜合優化準則的應用；描述整個系統本質特征的數學模型的應用；數學優化方法、計算機技術的廣泛應用。

作為設計對象的現代飛機具有高度的層次結構，而無論是軍用飛機還是民用飛機，都是由機體平臺、動力系統、機載設備、控制系統等構成的。可以把飛機分成若干個完成各種功能的子系統，將這些子系統總和在一起就決定了它的有效性能；這絕不意味著各個子系統是完全獨立的，飛機的各系統是相互聯系和相互制約的。

飛機設計中設計過程可分為若干階段，而飛機則可劃分成子系統和各部件。這就決定了飛機設計的理論基礎為系統工程的科學，其目標是建立和研究大型復雜系統的功能性規律最一般的描述及對其分析的綜合方法。

面向系統的收集方法是在充分考慮影響系統完成任務和達到指定目標的所有因素的基礎上對系統進行研究。以數學模型為基礎，系統設計的問題可歸結為：總的目標函數在多種約束條件下的優化問題。

第2篇

長期飛行的航天器環境是一種特殊類型的生態環境，適合屬于特殊物種的細菌和真菌的生長發育和繁殖。細菌和真菌主要駐留在空間室內裝飾物和結構與設備材料的表面。這些地方聚集著有機化合物和空氣冷凝水，足以讓各種異養微生物(如霉菌青霉、曲霉、枝孢菌)生長和繁殖。在航天器長期飛行期間，菌群的數量變化和結構動力學特性不是線性的，在生物群落激活和停滯的交替期間呈現出一個波形周期變化，變化周期由內部生物機制的自我調節能力和外部空間環境控制。菌群激活期間，充滿著醫療和技術風險，顯著地影響著飛行安全和硬件的可靠性。微生物可以輕易地借助航天員或者貨運飛船進入空間站，同時迅速適應空間站內的環境并四處蔓延，微生物主要來源及在載人航天器中可能存在的位置如圖1所示。前蘇聯科學家曾經在“禮花”號空間站與“和平”號空間站內發現上百種對人體和空間站設備有害的致病細菌和微小真菌。“和平”號空間站曾發生過微生物“蠶食”電纜的事故。國際空間站上也發現了危險的微生物，這些微生物可能導致設備發生故障，可能會對空間站結構造成災難性后果。它們不僅會損傷金屬，也會損傷高分子聚合物制成的設備，進而可能導致技術故障。2003年國際空間站內，細菌堵塞了3套艙外航天服的冷卻泵，航天員不得不使用穿脫更為麻煩的備用服裝完成了太空行走，造成問題的細菌生活在作為冷卻液的水中。研究人員對空間站的水樣進行分析后曾發現，空間站自身冷卻系統內細菌數量增加的速度遠比預料的快，這讓人擔心細菌有可能腐蝕冷卻系統最為脆弱的組成部分。根據各種體外研究，空間微重力環境促進微生物的生長。不同的細菌在空間或在地球上模擬的微重力試驗表明，重力變化可能直接或間接地影響它們的生長和微生物的代謝和生理，例如增加自身的抗藥性和毒性，改變生物膜增長方式等。長期暴露于高劑量的空間電離輻射中，也能影響微生物的代謝和生理。除了封閉和微重力條件外，還存在各種未知因素影響微生物的生長，如熱交換影響，磁變影響，細胞懸浮，營養物的濃度梯度、毛細特性、流體行為等均可能引起生物體的遺傳和生物學特性的變異反應，這導致了某些微生物最終變得更難消除。因此，空間環境條件可能會促進微生物生長的這一新特征，并且增加了損害航天員健康和導致環境惡化的風險，影響生命支持系統的穩定性。

2空間應用系統生物安全工程技術體系框架

空間應用系統生物安全工程技術體系覆蓋了在空間應用有效載荷的工程研制過程中應遵循的生物安全要求、分析、設計防護以及評價等各項技術范疇，其總體框架如下圖2所示。圖中可以看出，在空間有效載荷產品研制過程中，空間生物安全在工程上首先需要解決的是空間生物安全要求指標問題，然后根據生物安全要求，結合空間應用的需求情況，對應用系統的生物危害材料進行危害等級的識別，再依據危害等級的識別結果確定相應的安全性包覆等級，作為空間實驗載荷設備的生物安全性設計準則要求，依據此設計準則開展相應的安全性設計防護;在采用了必要的防護措施同時，有效載荷對于生物危害還應具備有效的監測手段，確保空間應用實驗過程中的生物危害可檢測。最后，空間應用載荷在上站之前，應對生物安全問題進行風險評估，其結果將作為空間科學實驗載荷上站安全性認證的重要考核內容之一，從而為工程決策提供安全性方面的依據。

2空間應用系統生物安全的工程設計要素

2.1空間應用系統生物安全指標要求借鑒實驗室生物安全標準以及國際空間站有關生物安全的經驗，生物安全指標主要是指針對微生物的最低可接受閾值，相關指標又可細分為飲用水、食品、艙內空氣、表面四個主要方面，其中，飲用水、食品以及艙內空氣的最低可接受閾值與航天員的醫學要求密切相關。對于表面的生物安全要求，涉及艙內艙體內表面、艙內平臺設備和有效載荷設備表面等多個方面，其可能的影響除了傳染到航天員(航天員有可能接觸的情況下)，影響航天員健康外，另一個重要的影響就是對硬件設備的腐蝕和侵蝕，最終導致硬件設備的失效或者污染艙內環境。因此，對于空間應用系統設備，應提出明確的表面生物安全指標要求，該要求可以參照空間站平臺的表面微生物最低可接受閾值要求，也可根據空間應用系統載荷研制的特點和使用需求單獨提出。另外，對于影響實驗任務成功的可致病的病原體(包括植物可致病病原體和動物可致病病原體)也應根據實際情況提出有針對性的指標要求。空間應用系統生物安全相關指標體系框架如圖3所示。圖中涉及的植物可致病菌主要是寄生性病菌，病原體有病毒、類病毒、支原體、衣原體、立克次氏體、細菌、真菌、藻類、線蟲和高等植物，其中以細菌、真菌、病毒、支原體和線蟲誘發的病害較普遍和嚴重，尤以真菌性病害為最，如水稻的瘟病、小麥銹病、棉花的萎蔫病等。各種病原體的生理、生態、增殖方法和生活史以及侵染寄主的方式、途徑和時期各不相同。可根據具體實驗樣品和實驗要求確定需要檢測的植物可致病菌。動物可致病菌主要是微生物，包括原生動物、細菌、真菌、病毒、支原體、酵母等，其中細菌和真菌污染是最常見的，如各種沙門氏菌等。可根據具體實驗樣品和實驗要求確定需要檢測和加以控制防護的動物可致病菌。以微生物污染為主要檢測對象，包括原生動物、細菌、真菌、病毒、支原體、酵母等，其中檢測重點為細菌和真菌。空間站微生物主要存在于艙內氣體、食品、水、艙體材料、硬件設備表面以及有效載荷等地方，因此，其微生物控制的要求也應根據這些方面進行規定。例如，國際空間站微生物控制的指標要求如表1所示。我國空間站工程微生物控制定量要求主要參照國際空間站制定，在我國載人航天工程一期和二期階段，未對微生物控制提出明確的定量要求，在載人空間站階段，提出的初步醫學要求中，也僅僅對空氣和物體表面微生物控制提出了限值，與表1中國際空間站的相關規定是一致的，而對于食品和水未作明確規定。

2.2空間應用系統生物安全等級的識別開展空間生物安全防護設計時，首先應對生物危害的等級(或稱生物安全等級，BiosafetyLev-el，BSL)進行識別，根據不同的危害等級制定不同的設計防護策略，避免設計上的冒進所帶來的安全患，或者設計過于保守而帶來的資源浪費和技術瓶頸。根據NASA的生物安全小組的工作經驗，所有有關生物學的材料都要進行生物危害識別，對識別出的生物危害材料都要分配一個生物安全等級［18］。因此，生物危害材料生物安全等級的確定是生物安全工程設計的首要出發點。NASA的JSC中心針對空間應用項目的生物安全等級制定了專門的規定［19］，如表2所示。空間生物安全等級主要來源于地面公共衛生系統和實驗室生物安全的相關標準，在空間上用時考慮了空間環境可能帶來的影響，由于空間飛行獨特的環境和條件，BSL-2微生物又被分為兩類，BSL-2(中等風險)和BSL-2(高風險)。主要是由于在微重力環境下，微生物氣溶膠可能比在地球1g重力下具有更大的風險，對于地面上BSL-2等級的微生物在空間應用時可能產生更嚴重的后果。因此，在對空間生物安全等級的規定上進行了適應性修改，其原則為:對于地面上可能導致災難性后果(高致病性)的微生物(BSL-3和BSL-4)禁止在太空項目中使用;對于地面上可能造成中等危害后果的微生物，其在空間環境影響下可能帶來更嚴重的后果，甚至是災難性的，因此，地面上BSL-2級微生物在太空中又分為中等危害和高危害兩類。我國載人航天工程目前采用的生物安全等級劃分標準主要遵照現有的國內實驗室生物安全防護等級相關規定，對于空間生物安全等級尚無具體的標準進行規定。因此，合理的劃分生物安全等級對于工程中遴選生物樣本和明確有效的控制措施具有重要的意義。

2.3空間應用系統生物安全包覆等級的識別與設計

2.3.1空間應用系統生物安全包覆等級的確定工程實踐中，在已明確了有效載荷生物安全等級BSL的基礎上，需要根據生物安全等級確定相應的包覆設計等級(LevelofContainment，LoC)要求。兩個重要的原則是:1)生物安全防護的包覆等級不得低于其生物安全等級;2)存在多種微生物的情況下，其包覆等級應根據生物安全等級最高的生物樣品來確定。我國空間站空間應用規劃了多項有關生物、生命、生態、醫學等應用與科學領域實驗項目。以當前規劃的有關生命科學研究的實驗平臺為例，確定其初步的生物安全包覆等級，如表3所示。

2.3.2空間生物安全設計準則空間應用載荷生物安全控制的優先級主要包括五個層次(見圖4)。工程設計實現過程中，有效載荷研制單位應根據識別出的生物載荷的生物安全等級確定相應的防護設計準則，遵循以下原則:1)生物材料的選擇上，應在滿足科學實驗需求的前提下，盡量選擇危害等級低的生物材料和樣品;2)生物實驗載荷的生物包覆等級應與其生物安全等級相對應，不得低于其生物安全等級;3)對于具有致病性或可能導致設備故障的主要微生物應具有實時監測或者離線檢測能力;4)包覆設計應按照最小風險控制或者故障容限，或者兩者相結合的設計準則進行設計，如金屬結構采用較高的安全系數要求;采用多層密封包覆等;5)包覆設計應考慮最大使用條件下進行設計，并采用試驗的方法驗證;多層包覆設計時，應對每層包覆手段的有效性進行獨立驗證;6)采用物理隔離的方式進行包覆設計時，應滿足密封設計要求，如所有泄漏路徑均采用軟密封件，墊片或其他密封材料進行雙重密封;金屬零件沿著所有接口有兩個密封(如蓋);流體連接器內部和外部的雙道密封;電連接器外部雙道密封和引腳周圍雙密封等;7)采用密封設計時，需要考慮容器材料與有害生物質的相容性設計與驗證問題;8)采用多層包覆設計時，應盡量采用組合式包覆形式，即不同形式的隔離方式，如物理隔離與負壓相結合，確保各級包覆是相互獨立的，不會發生關聯失效;樣本操作用手套箱采用在手套故障的情況下保持負壓的雙故障容限的設計等;9)對于有限壽命的生物危害防護措施，如HEPA過濾器，應具有有效的壽命預測手段，以便采取定期的更換或者清洗消毒等措施。

2.4空間生物危險的監測空間微生物的監測是實施微生物控制的前提條件。目前對于載人航天工程領域，較為先進的微生物監測技術主要包括以下幾項:1)非培養核酸技術(基于PCR聚合酶鏈反應);2)三磷酸腺苷生物發光技術(ATP);3)生物傳感器，直接激光檢測;4)流式細胞術方法;5)基質輔助激光解析/電離飛行時間質譜(Matrix-AssistedLaserDesorption/IonizationTimeofFlight(MALDI-TOF)massspectrometry);6)微觀方法(MicroscopicMethods)。傳統上，環境和人員的微生物監測主要集中在采用基于培養技術的細菌和真菌。然而，在空間環境中，采用大量的分子、生化和理化實驗系統，建立在非培養技術基礎之上。采用單一的監測技術往往難以滿足微生物監測的需求，因此，在工程實踐中，空間科學實驗載荷研制單位應根據自身產品的特點，結合各種檢測技術的優缺點，合理選用生物檢測技術。生物檢測技術選用參考表如表4所示。另外，空間科學實驗載荷應重點監測BSL-2級以上的微生物。根據國外的經驗(ISS，MIR)［10］，空氣中主要的細菌種類為金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌，內表面主要的細菌種類為金黃色葡萄球菌和芽孢桿菌等;真菌主要為青霉屬和曲霉。在監測點設置方面，對于密閉的實驗培養箱，應從空間應用的需求出發，對于影響實驗效果的入口端應設置微生物監控裝置，防止艙內空氣和水源中的有害微生物影響實驗效果;同時對于出口端同樣需要設置微生物監控裝置，防止科學實驗產生的有害微生物污染艙內大氣環境和熱控管路。

2.5空間應用系統生物安全風險評估國際空間站上，有效載荷生物材料的生物危害風險評估在發射前必須進行，評估生物有害物質的標準包括微生物的特性，感染劑量，微生物的存量、感染途徑，以及與實驗協議相關的危害。識別出的所有有害微生物被分配一個生物安全等級(BSL)。有效載荷安全審議小組參照BSL為每個有效載荷制定必要的防護等級。空間應用生物安全風險評估的實施流程如圖5所示。

3結論

第3篇

[關鍵詞]民用航空 卓越航空工程師 培養方案 培養模式

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-5843（2013）06-0164-04

[第一作者簡介]于麗君，中國民航大學中歐航空工程師學院院長、副教授（天津300300）

中國教育部與歐洲工程大學教育研究聯盟于2010年9月4日在上海共同簽署了《關于中歐工程教育合作的諒解備忘錄》，寄望中歐共同面對挑戰，攜起手來，在聯合培養工程人才、促進工程教育資源和成果共享、共同加強工程教育研究、加深科研領域的合作等方面開展多層次、寬領域的工程教育交流與合作，不斷提高中歐雙方的工程教育質量。“中歐工程教育平臺”是我國實施“卓越工程師教育培養計劃”的重要行動之一。中國民航大學中歐航空工程師學院是“卓越工程師教育培養計劃”試點單位之一，培養重點是中國民航行業發展所需的高端人才。

一、“卓越航空工程師計劃”的國際平臺

為了充分借鑒法國工程師精英教育培養模式與經驗，系統地引進法國精英大學預科和航空工程師教育的優質資源，為國家民用航空業培養精英航空工程技術與工程管理人才。2007年經我國教育部批準，由中國民航大學與法國航空航天大學校集團（GEA）合作成立中外合作辦學機構――中歐航空工程師學院。

卓越航空工程師教育學制6.5年。入選卓越航空工程師教育培養計劃的學生在相應學習階段學業期滿成績合格者，獲得中國民航大學工學學士學位；在第四年通過我國碩士研究生統一入學考試，經過兩年半專業課程學習達到碩士課程要求，獲得中國民航大學工學碩士學位，同時獲得由法國國家工程師學銜委員會（CTI）認定的工程師文憑。首批卓越航空工程師在2007至2010年考入中國民航大學理工類的學生中，按照從高分到低分的原則（考慮地區差異）推薦大約400名高分學生參加由中法雙方組織的數學和英語考試，根據成績選拔出200名學生參加英語口語考試及面試，最終選拔i00名優秀學生進入中歐學院學習。卓越航空工程師培養全過程特別注重多元文化的融合，注重培養學生的國際視野、團隊合作精神與溝通能力，使學生具有很強的外語語言能力（英、法）和綜合文化素養。

二、“卓越航空工程師計劃”的組織及政策支持

作為中外合作辦學機構，中歐航空工程師學院嚴格按照國家《中外合作辦學管理條例》實施辦學。在學院組織機構設立、校企聯合辦學、引進法方優質資源并整合校內優質資源、選送中方專業教師赴法國進修、設立學生校外實習基地等各個環節建立一整套管理方案，旨在確保實現卓越工程師培養方案的組織實施與落實。

（一）建立政府、行業和學校共同協作的組織指導體系

成立執行委員會。該委員會是一個中法聯合委員會，分別由中法雙方大學校長、民航局人事科教司主管領導、使館教育參贊、航空企業代表各8人組成，同時，公共部門和行業顧問在委員會內設有代表。主席由雙方輪流擔任。委員會每年舉行一次重要會議，聽取項目組工作報告和企業咨詢委員會意見報告，為學院建設和戰略發展作重要決策。

成立企業咨詢委員會。該委員會成員由中歐雙方各航空企業高級人力資源或機務工程部副總裁組成。中方合作企業包括：中國國際航空公司、中國南方航空公司、中國東方航空公司、中國海南航空公司、AMECO中德合資飛機維修公司（國航一漢莎航）、中國民航空中交通管理局（ATMB）；法方企業包括：空客公司（AirBUS）、歐宇航（EADS）、歐洲直升機公司（EUROCOPTER）賽峰集團（SAFRAN）、泰雷茲集團（THALES）。該委員會每年舉行一次會議，委員會主席由中法企業代表輪流擔任。委員會專家代表承擔專業課程設計指導、選派企業專家承擔教學課程、協助安排學生企業實習等工作。同時，各企業代表積極參與并協調組織學院的航空新技術專題論壇等相關工作。

（二）培養具有國際化視野的高水平師資隊伍

預科階段師資培養。在整個預科階段，法國高等教育部派數學、物理各兩名具有高水平預科教學經驗的教師全程參與并指導教學，中方配備數學物理專職教師團隊系統學習法國預科教學體系，參與并輔助教學。同時，中方教師完成一輪國內教學任務學習后，被派往法國預科合作伙伴學校深入學習教學方法和教學內容，學習時間為6個月，通過上述培養過程使中方數理老師最終完全能夠勝任預科精英階段的教學工作。

工程師階段師資培養。通過“引進來走出去，內外結合”的培養方式，建設一支具有一定民航業工程實踐經歷的高水平專、兼職專業課教師隊伍。首先聘請法國三所知名航空院校的教授和著名中歐航空企業專家承擔工程師階段主要課程的講解，同時安排高水平的教授和年輕骨干教師一起參與和輔助教學。其次選派相關專業的老師赴法國航空類院校做為期6個月的訪問學者，近距離親身體驗法國航空工程師培養體系的特點，同時系統學習法國的工程師培養理念并了解相關實踐教學條件。最后通過選拔優秀畢業生赴法國讀博士深造，培養后備師資，做到中法航空類院校各層次學歷聯合培養的無縫對接。

教師實踐工程能力的培養。學校每年撥付專項經費用于教師能力培養與提升和企業兼職教師的聘用。建立以專業為單位的跨學院教學團隊，確定團隊教師的遴選標準，明確“卓越計劃”教學基本要求與標準，采用“做中學”和“學中做”結合的方式，開展國際國內院校、企業及研究院所的教師交流培訓，加強教師“雙能力”培養，打造一支高水平專、兼職工程教育師資隊伍。

法國優質教學資源和理念的吸收、消化和整理。通過中法教育合作論壇和教學研討會，引導和組織參與授課的預科和工程師教學團隊，在吸收消化理解法國教學資源和理念的同時，結合我國行業特點和發展需求編寫能滿足“卓越航空工程師培養計劃”的成體系的預科及民航工程類專業課教材。

（三）出臺具有可操作性的支持政策

決策層制度支持。成立“卓越計劃運行工作委員會”，校長任主任，負責研究“卓越計劃”的總體發展規劃和資源分配等重大問題，制定“卓越計劃”日常運行的各類管理規定和實施辦法，協調工作中出現的各類問題。

實施三個計劃。（1）“工程教育改革重大研究計劃”。每年撥付專項經費重點支持工程教育改革中的基礎性、綜合性、戰略性問題研究。圍繞專業建設、人才培養模式改革、產學研培養機制、體系建設、資源建設、隊伍建設、課程建設、教學手段和方法、工程認證、評估體系、保障體系等加強研究，開拓創新，推進改革。（2）“優質課程資源建設計劃”。每年撥付專項經費開展課內外優質教育資源建設，推進綜合化、實踐化、專題化改革。建立由規劃教材、CBT、專項網絡資源（專項網站）等組成的立體化教學資源體系，豐富完善課外教育資源，開展網絡課程、視聽體驗館、工程訓練項目庫、工作坊和產學研項目轉化交流中心等建設。（3）“工程實踐（驗）資源建設計劃”。加大工程實踐教育基地投入，成體系開展試點專業學科和專業實驗室建設，建立完善工程教育實踐資源系統，開展校外實習基地建設。

推行兩個加強。（1）加強學生企業學習階段保障。試點專業生均年投入不低于2 000元，支持學生完成企業階段學習。此項經費主要用于學生企業實習（實踐）期間的交通、食宿、保險費用，企業工程技術人員兼職講課及畢業設計輔導等。（2）加強“卓越計劃”日常管理。學校每年投入100萬元支撐“卓越計劃”日常工作運行。此項經費主要用于聘請校外專家，以及監督、檢查和評估等環節發生的相關費用。

三、“卓越航空工程師計劃”教育培養方案

卓越航空工程師培養方案嚴格按照法國精英預科和精英航空工程師兩階段計劃制定，同時結合我國大學辦學指導思想和社會主義大學生行為道德規范和培養定位，培養德才兼備的卓越航空工程師。

（一）兩個階段教育

精英預科教育3年期間，由法國高等教育與研究部和法國駐華使館文化處共同支持，與法國最著名的大路易學校和貝爾威學校合作，完成高強度的數學、物理、法語、英語強化及其他課程教學。同時，法國航空航天大學集團對預科階段數理教學內容提出教學建議。該階段特別注重培養學生深厚的數理基礎和嚴謹的治學態度，為工程師階段全面系統的航空工程專業學習打下良好的數理基礎。

航空工程師教育階段3.5年，與法國國立民航大學ENAC、法國國立航空航天大學ISAE、法國國立機械與航空技術大學ENSMA合作建立（上述三所大學分別隸屬于法國交通部民航局、國防部和教育部，共同組成法國航空航天大學校集團，GEA）。學院專業課程設計積極聽取中歐雙方合作航空企業的教學內容指導意見，共同確定基礎課程、專業課程、企業實習與實踐等各環節的教學培養方案。中法雙方大學教授、中歐航空企業專家共同承擔數學、推進系統、電子學、結構與材料、計算機科學、人文與社會科學等相關教學工作。學生通過課堂學習、實驗室學習與研究和企業實踐等綜合環節，完成精英工程師培養的全過程。本階段特別注重培養學生掌握系統、綜合的航空工程技術知識和管理知識，具備較強的創新能力和工程實踐能力，培養學生勇于探索未知、開創未來的不畏困難、堅韌不拔的優秀意志品質。

（二）兩方面素質要求

知識結構要求。預科學習第一年，重點學習社會科學知識和法語，具備一定的文學、歷史、哲學、藝術、法律（經濟法與航空法律）等方面的綜合知識，有良好的思想品德修養和健康的心理，有良好的社會常識與外事禮儀基礎知識。預科學習第二、三年為數理基礎知識學習，培養學生掌握深厚的數理基礎知識，具備較強的應用科學方法分析問題、解決問題的能力。工程師階段的前兩年，系統學習學科基礎理論和專業基礎知識，培養學生掌握系統、綜合專業理論并應用理論原理和方法進行實驗與研究的能力。工程師階段第三年第一學期，強化專業知識學習，重點學習掌握飛機推進系統、結構與材料、機載系統、通訊、導航與監視系統等專業知識。

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技能素質要求。具有熟練地使用中文、英語、法語三種語言進行航空工程專業業務交流的能力；具備航空工程師應具備的綜合的知識體系，具備較強的工程實踐和科研能力；具備較好的團隊合作精神；具有寬廣的國際視野和勇于創新、不斷進取的堅強的意志品質；具備良好的心理素質和身體素質。

四、“卓越航空工程師計劃”校企聯合培養模式