“智能+交互式”双转子发动机分解装配教学系统建设与研究

0 引言

党的十九大报告提出深化产教融合重大改革任务[1]。习近平总书记和李克强总理对航空发动机发展作出重要指示，坚持创新发展，走出一条航空发动机自主发展道路；坚持人才为本，培养造就一批创新领军人才、科技专门人才和高技能人才。随着航空工业的快速发展，双转子发动机作为高性能航空发动机的重要类型，对飞行器动力工程专业技能培养环节而言，分解与装配技术对于航空器的维护、修理以及教学培训具有重要意义。传统的发动机分解装配教学方式存在效率低、成本高、安全风险大等问题。为解决上述困境，国内各大航空类高校不断开展探索与研究。

南京航空航天大学能源与动力学院引进和建立先进的齿轮传动风扇发动机板装系统，建立“航空发动机拆装”实习课程混合式教学模式，提出基干振装系统开发虚拟振装仿真平台的解决途径[2]。中国民航大学航空工程学院结合三维注册融合、手势识别交互、空间映射网络和远程指导标注等关键技术，提出一种基干混合现实的航空发动机辅助维修学习系统[3]。滨州学院机电工程学院阐述多元教学、多元互动、多元评价的开放式教学模式，打造以技能素质为培养核心的线上教学资源[4]。江苏航运职业技术学院以典型部件的装配与维修作为牵引，结合工程实际，将理论与实训相结合的传统教学模式转变为理论、虚拟装配仿真、项目实作融为一体的理虚实一体化教学模式[5]。上海工程技术大学利用VR虚拟维修教学平台来对涡喷六发动机进行拆装，并在教学维修过程中严格按规范和维修手册执行[6]。

本研究立足我校飞行器动力工程人才培养方案，依托航空发动机实习实训中心四条航空发动机装配线，基于学院高水平师资队伍，结合学院可实现双转子教学环节这一现状，搭建“智能+立体交互式”教学模式，建设面向应用型人才培养的双转子发动机（WP7）分解装配教学系统。将单转子分解装配实践教学综合系统内容全部融入到双转子实践教学中，同时，在其基础上，去其糟粕取其精华，改进实践教学手段方法，进而实现反哺实习中心师资队伍建设、提升学生工程实践能力的目标。

1 建设双转子发动机分解装配教学系统

根据学院已搭建的“产-学-研-教”四位一体教学模式，将CAPP实践教学系统、行迹化管理、工装立体回转库教学平台、无损检测试验、同轴度检测试验、滑油打靶试验、然滑油虚拟交互系统等全新模块融入实践教学中。

“双转子发动机分解装配教学系统”是为培养学生掌握双转子（WP7）航空发动机分解与装配、过程中涉及的试验与测试、生产现场管理、分解装配工艺等内容的教学模块，具有很强的工程综合应用性。为此，搭建“智能+立体交互式”教学模式，建设航空发动机分解装配实践教学综合系统。将单转子分解装配实践教学综合系统内容全部融入到双转子实践教学中，同时，在其基础上，改进实践教学手段方法，形成分解装配实践指导文件与WP7分解装配工艺图谱，进而实现反哺实习中心师资队伍建设、提升学生工程实践能力的目标。积极开展多元化的现场教学，采用教师为主导、学生为主体的多元化实践教学模式。

航空发动机分解装配实践教学综合系统开发既考虑高技术人才培养定位又符合行业需求。依托双转子发动机结构及工艺文件，融合航空发动机各岗位内的丰富案例，总结归纳出适合学生学习的课程体系，采用真实的生产环境，结合场景化的企业案例，建立包含双转子发动机零部件信息、分解装配步骤、常见故障及处理方法等内容的数据库与知识库。这些资源可以为教学提供丰富的素材和参考依据，同时形成双转子发动机分解装配实践指导文件，规范航空发动机分解装配流程，帮助学生更好的学习和应用相关产品，提高专业技能。

在分解装配实际环节中，将学生分为工作小组，参与航空发动机装配生产节拍中各个环节的角色分工，完成从工艺设计、生产计划、实际操作、质量检查、现场管理等生产环节，并进行可视化设计。实验方面，让学生在课堂上自己设计实验过程，教师加以协助与更正，从而加深学生对相关知识的掌握和理解。如上所述，不仅能够调动学生的学习兴趣，也以可激发学生积极、主动地思考问题，提高学生自主分析、解决问题的能力。

图3 双转子发动机分解装配实践教学综合系统设计方案

2 搭建“智能+立体交互式”教学模式

采用“智能+”等教学手段，科学统计并量化体现学生实际操作的主动性和积极性以及规范性，建立交立体互式协同评价平台，进而形成制度准则，从而提升学生创新思维和创新能力及工程实践能力。同时，实习实训中心配备多种智能设备，例如：燃滑油教学系统、密封教学系统、虚拟仿真教学系统，为将上述设备与实习实训环节有效融合，搭建“智能+立体交互式”教学模式，完善教学环节。

图4 建立建立交立体互式协同评价平台路线图

开展“智能+”教学。在飞行器动力工程专业的教学实习中采用双转子发动机虚拟分解与装配系统，实现“智能+”教学。开展交互式教学。邀请企业专家团队或企业工程师来校进行相关知识的讲解，结合工程实际与工艺规程，迭代“智能+”教学模块，结合相应双转子结构与原理等专业知识点，形成智能协同知识管理数据库，提高学生积极性。

图5 建立智能协同知识管理数据库路线图

在智能协同知识管理数据库中，将双转子发动机相关知识点融入进系统中，不仅可以促进学生对专业知识的掌握、能力的获取、课程的对接之外，还可以深入理解实验实践环节的相关知识点，包括但不限于设备信息、实验流程及实验分析方法。同时，在实践的过程中，全程贯彻现场管理，实时监控操作进度。

图6 航空发动机分解装配教学环节现场管理系统示意图

（a）当日整体工作安排 （b）现场实习人员负责人 （c）分解装配工作进度

图7 航空发动机分解装配教学环节现场管理系统功能展示

3 结语

通过双转子发动机分解装配教学系统的建设，改变传统教学过程中追求知识体系全面性的特点，以理论知识的实际工程需求为出发点，通过工程应用背景实现知识体系的课堂导入，解决双转子航空发动机分解装配与实际脱节的问题；改变目前航空发动机分解装配教学以的单转子为主体，知识不更新，与产业脱节严重这一现状；改变目前实践教学不足的局面，采用“智能+”等教学手段，促进航空发动机分解装配实践教学面向应用型人才的培养；再用全新智能+立体交互式教学手段，使知识、技能有机融合、相辅相成，开展“智能+交互式教学”，结合工程实际与工艺规程，迭代教学模块提升学生动手操作能力和创新能力。

参考文献：

[]1 彭志伟，李光辉，郭宇峰等.新工科背景下矿冶类专业工程实践教育改革[J].高教学刊， 2022， 8（30）：150-153

[2]徐颖，周标，张天宏，等.“新工科”背景下“航空发动机拆装”课程改革探索[J].工业和信息化教育， 2021， （06）：30-33+38.

[3]何振鹏，赵福星，辛佳，等.基于混合现实的航空发动机辅助维修学习系统[J].中国民航大学学报， 2025， 43（04）：43-49

[4]黄晓明，李家兴，刘晓亮，等.“飞机装配工艺”课程线上教学模式探索[J].滨州学院 学报， 2022， 38（06）：34-38.

[5]刘思佳.《飞机与发动机装配与修理》课程教改模式研究[J].内燃机与配件， 2020，（22）：247-248.

[6]石承玉，邱峰，施新宇，施浩.基于 VR 的涡喷六航空发动机维修教学平台的设计与模拟排故应用[J].电脑知识与技术， 2021， 17（4）：13-14.