飞行器动力工程论文
随着科学技术的发展,进入空间和探索空间的需求也变得越来越强烈。下面是学习啦小编为大家整理的飞行器动力工程论文，供大家参考。
飞行器动力工程论文范文一：动力定位模拟器在海洋工程中的应用
[摘 要]动力定位系统(DP)广泛应用于海洋工程中，与此相对应的DP操作人员的需求不断增强，对近海工程船舶的安全航行研究也需加强。本文初步探讨动力定位模拟器在DP操作员培训和DP船舶的安全航行评估中的应用。
[关键词]动力定位 海洋工程 航海模拟器
中图分类号：U664.82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)34-0152-02
前沿
探索海洋、开发海洋、利用海洋、保护海洋，是当前全球发展的新热点和竞争的新舞台。当前，我国也在大力发展海洋产业，特别是船舶工业和深海油气开采事业。但在海洋工程船舶或平台的装备、技术水平和操纵人员水平等方面仍存在差距，以及对其安全航行或操作的评估研究也需进一步提高。
1 动力定位系统简介
动力定位系统(DP)于上世纪 70年代后期由美国海军研制成功， 起初主要应用于潜水艇支持船、军用海底电缆铺设等作业。从上世纪 80年代初开始， 随着北海油田、墨西哥湾油田的大规模开发， 动力定位系统被广泛应用于油田守护、平台避碰、水下工程施工、海底管线检修、水下机器人 (ROV)跟踪等作业。尤其是90年代以来， 随着海上勘探开发逐步向深水(500m～ 1500m)和超深水 (1500m以上)发展，几乎所有的深水钻井船、油田守护船都装备了动力定位系统。
动力定位可以定义为：此系统通过专用的、灵活的推力自动控制船舶，使其保持自身的位置和航向。该系统不仅能精确、灵活地使船舶保持或离开当前位置，还可以克服水深或水下设备的限制。根据不同配置， 动力定位系统可分为 3级。中国船级社 (CCS)的 DP船级符号为 DP- 1， DP- 2和DP- 3。
从DP结构图(如图1)可以看出DP系统较复杂，主要包括三个系统：动力系统、推进系统和DP控制系统。
动力系统是给整个动力定位系统提供电力的。一般的船舶电站可兼作动力系统，但应满足一些特殊要求。推力器系统是动力定位系统执行部分，常用电动机或柴油机驱动的推进器。
主推进装置(包括其舵系统)可兼作动力定位系统的推力器，在船舶进入动力定位运作模式时，由动力定位系统的控制器进行控制。为提高定位能力，主推进装置可设计为全回转推进器，例如 Z 型推进、SSP推进等。 一般各推力器的工作组合应产生横向、纵向推力及回转力矩。
动力定位控制系统包括控制器和测量系统。 控制器为动力定位系统总的控制部分，一般采用计算机控制的方法。 测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等，测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态，以及风向、风力、流速等环境条件，通过接口输入到控制器中。 控制器根据人工输入的船位和艏向，对测量系统提供的数据进行分析和运算，给出推力器的控制指令。
动力定位控制系统执行的功能为：
* 给出推力器的控制指令;
* 测量船舶的船位、艏向等船舶状态;
* 测量风向、风力等环境条件;
* 接收各种操纵指令的人工输入;
* 动力定位系统的故障检测及报警;
* 动力定位系统工作状态的显示
2 动力定位模拟器的应用
DP模拟器是 DP 操作员培训的主要设备，船型和视景与实船和实际交通环境分别具备高度相似性，芬兰Navis、挪威的Kongsbergmaritime 都已经研制出船舶动力定位模拟器。DP模拟器设备由仿真器和传感器两大部分组成。仿真器部分由 DP 操作员站(主从各一台)、导师工作站、三维可视显示设备、以太网交换机、视频分配器、报警答应机和多个船舶模型组成。传感器部分包括差分 GPS、电罗经、风速风向仪等。 目前国内DP模拟器主要依靠进口。
2.1 DP操作员培训
DP操作员在DP系统中担任重要角色，其不仅要能够精确操纵船舶比如港内航行或锚泊钻井平台等，而且也需面对DP系统中复杂的信息，一直监控该系统并能察觉到系统异常或变化且给出正确适当的应对措施，比如风流传感器失灵或恶劣海况的情况。在实际操作该系统时，经常要接近钻井平台或其他昂贵设备，因此对DP操作员(DPO)来说，要保证能采取安全有效的操作。
对于DP系统来说，一旦发生故障时非常危险的，这要求DPO对DPS要非常熟悉，并且能快速作出反应来应对突发故障。因此DPO的主要任务是异常事件处理(AEM)，包括：发现异常事件，判定根本原因所在，采取适当的操作措施使系统回归正常安全模式。 探讨和发展利用DP模拟器开展DP操作员的培训，可以对海洋工程产业提供一定程度的人才支持。
航海学会(Nautical institute)制定出DPO的培训方案。该培训方案分为岸上培训课程和海上DP实习。
岸上培训课程包括入门课程和模拟器课程(DP操作、DP警报和应急程序操作等)。每门课程都要持续4到5天。入门课程主要是根据模拟的DP系统学习基本理论和基本操作，包括DP原理、DP构成、环境传感器和辅助设备、DP系统实际运行、位置参考系统、动力和推进、DP操作等。 模拟器课程是在完成60天海上实习后开展，主要包括DP操作、DP警报和应急程序操作等。
海上实习分为主动(Active)DP训练和被动(Passive )DP训练。
目前，国内DP操作员的培训主要依靠国外的培训机构来完成，这些培训机构根据自身设备和区域特点制定出基于操作和情景课程。Kongsberg课程内容包括原理和操作：
* DP定义、构成，DP可靠性和各等级要求;
* DP的功能和原理;
* 各种DP船舶及DP操作，传感器及其使用;
* 位置参考系统简介和DP系统所用的位置测量; * 船舶性能，DP重要性分析和DP性能分析;
* 推进与操纵系统;
* 动力系统和断路预防;
* DP作业操纵流程和DP系统操作流程;
* DP事故学习;
* DP系统使用原则。
Nautitec提供动力定位的定义、操作和设备的简介：
* 近岸工程的发展历程;
* 海洋工程船舶及推进系统;
* DP功能和操作，DP等级1-3;
* DP操作员培训;
* 风险评估;
* 模拟器实操练习。
Navis Engineering 课程详细介绍DP系统的构成及其操纵原则：
> DP系统构成;
> DP原理和DP操作模式;
> 位置参考系统及传感器;
> 动力产生、分配和管理;
> 船舶性能和可靠性;
> 标准和操作指南;
> DP船舶事故分析
当然，也可以根据公司或客户的需求来设计培训内容，比如应急培训、故障探测和单独训练、偶发事件应对培训和公司特定程序培训等，不断丰富和发展DP模拟器在海洋工程中的作用。
2.2 航行安全评估应用
系统仿真能够对现有系统或未来系统的行为进行再现或预先把握，为拟建工程的设计和安全运作提供科学的依据;为港航管理部门对港航工程的管理决策提供依据，以取得较好的经济效益;为港航工程营运和驾引人员的进出港航行、靠离泊操纵提供建议性方案。模拟研究在增强船舶航行和营运安全、提高港区和航道的经济效率、改进交通管理等方面将发挥愈来愈重要的作用。模拟研究所采用的二维视景对港区和航道的交通管理等方面可发挥重要的作用;而模拟研究采用三维视景，船长、驾驶员、引航员就能全视景看到航道和泊位实景，产生一种真实感，为驾引人员事先熟悉航道和泊位，为航行安全提供了保证。
航海模拟器在国内外许多通航评估、码头工程 、 海事分析等方面的论证工作种得到广泛应用 。模拟器自身有如下特性：
1) 模拟环境和实际水域环境的一致性
2) 模型船与参考原型船的操纵特性具有相似性
3) 模型船采用了完整的船舶运动仿真数学模型
4) 模拟操船的方案与实际船舶航行、靠离等操纵方案基本一致
DP模拟器不仅拥有上述优点而且还能够提供锚操作和拖带模块，这些决定DP模拟器在航行安全研究中应用的可行性和科学性。利用DP模拟器的高级训练功能可以开展锚操作或钻进平台的拖带和定位试验，为海洋工程提供一定的安全支持。
结束语
DP模拟器作为一种先进的技术手段，应该充分发掘和拓展其功能。今后可不断完善培训细则来指导DP操作员培训;依据DP模拟器的特点及DP船舶或者平台所处环境等制定合理的模拟方案，让DP模拟器更好服务于海洋工程。
参考文献
[1] 赵春波.航海模拟器仿真研究在港航工程评估中的应用.中国水运.2007(4)：5
[2] Jalitha Wills.Dynamic positioning Simulator.2007.
[3] Dymanic position operator’s training and certification scheme. the Nautical Institute.2014.
[4] T.Samad and A.M.Annaswamy.Dynamic Positioning System for Marine Vessels.The Impact of Control Technology.2011.
[5]李文华，宋健等.船舶动力定位系统.2011.
[6] Guide for dynamic positioning systems.ABS.2013.
[7] AMC.Dynamic?Positioning?Familiarisation Course(Offshore?Project?Crew).
飞行器动力工程论文范文二：飞行器制造工程专业教学方法改革模式研究
【摘要】中国民航大学飞行器制造工程专业自2008年获得国家教育部的批准以来，经过六年的探索与改革，形成了一套科学合理的新型专业课程教学模式，激发学生的学习积极性和自觉性，产生一批具有专业特色鲜明的教学改革成果。
【关键词】飞行器制造工程专业 教学方式方法改革
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)03-0238-02
在对民航单位大量调研分析的基础上，运用“大工程观”先进教育理论，凝练专业人才培养的民航特色，对现有专业人才培养模式进行了深度改革，形成行业特色鲜明的飞行器制造工程专业人才培养方案，并且此方案在执行实践的过程中，根据深入调查研究得到不断的完善，此方案已在学生培养过程中，有计划有步骤地贯彻执行。具体的改革思路如图1。
具体建设方案和相关的技术路线说明如下：
1.改进教学方式
在遵循教学规律的基础上，积极以教学团队为单位组织教师研究和探索与课程教学内容相适应的教学方式、方法和手段。更新观念，以因材施教为原则，在三年的建设期间，反复实践与课程教学内容相适应的启发式、研讨式、问题式，案例式等现代教学方法，充分调动学生学习的积极性，激励学生自主学习。以教学团队为单位组织教师研究和探索的具体教学方法：
(1)引导发现法：采取启发式教学，引导学生积极思考，激发学生探索问题、分析问题、解决问题的潜能。在教学中，对于一些容易混淆的概念，一些知识点在个案中的运用分析，一些通过分析而进行归纳的基本理论和原则等方面的问题，可以在教师的启发、引导下，以学生为中心，通过学生的积极参与来进行教学。这样，使学生在课堂上变被动为主动，既有利于提高学生学习的积极、主动性，又有利于对学生分析、处理问题的能力的培养。
(2)案例教学法：本着部分专业实践性较强的特色，加强理论和实践的结合力度，在教学中实施案例教学法。具体的实施有两种方法：一是穿插式案例教学。在系统讲授原理的过程中，可以穿插一些实际案例，引导学生思考，使案例与理论相互印证，增强学生对理论的理解和运用能力;二是案例分析方法。在教师进行系统的理论讲解以后，布置相应的案例内容，鼓励学生在课堂上或课后进行思考，这样通过从具体到一般或者从一般到具体的演绎与分析，可以培养学生理论思维能力以及解决实际问题的能力。同时，这种理论联系实际的方法可以活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣，从而提高教学效果。
(3)讨论教学法：采取讨论式教学，给予学生充分发表自己的见解和表现自己的才干的机会。在教学中，对于一些有争议的疑难问题、一些可能有所创新或具有独特见解的新课题等，采取讨论式教学方法进行教学。开展课堂专题讨论和调研报告两种方式。讨论式教学的形式，既可以是小组讨论、演讲或辩论，也可以通过小组讨论后派代表在全班演讲等。
(4)项目教学法：以学生为中心，以项目单元任务为驱动的教学方式。其方法是：教师的教学与学生的学习都是围绕着一个具体目标，基于单元项目任务，在强烈的求知欲的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作学习，并在完成既定任务的同时又产生新的任务。这种教学法，能很好地培养学生的自主学习能力和相对独立的分析问题、解决问题的能力。
(5)其它教学活动：聘请行业内资深技术与管理人员为学生进行专业讲座;配合系部举办与本专业密切相关的课外实践活动，如创新计划、创业大赛等。学生也可参加教师的研究课题，或自行设计课题并请教师给予指导。在实践过程中，学生在指导教师及航空企业工程师的启发下，针对学科发展和工程现象提出科学或技术性问题，培养获取知识能力、研究和创新能力、工程实践技能。并通过项目设计将整个课程体系有机的、系统的结合起来。在完成科研后，通过提交论文，可获得相应的学分。
2.完善教学手段
利用多媒体、互联网、虚拟现实技术等手段在教学中的应用。如现场工程实际问题的分析、解决方案的制定和具体实施过程视频，结合课程教学内容进行演示教学;利用虚拟现实技术开发虚拟维修案例，丰富案例教学，以此调动学生学习积极性激励学生自主学习，并提高学生的知识综合运用能力和实际动手解决问题的能力。
3.建立本科生参与科研的机制和相应的管理体系
综合实践能力训练平台建设─即借鉴国内外机务实践经验，建立面向生产岗位的实践能力培养体系;创新能力训练平台─即设立与学科竞赛相关的实验能力综合训练选修课程，鼓励学有余力和有兴趣爱好的学生选修，培养和挖掘学生的自主创新能力。相应的管理体系的必须以激励学生的创新精神为指导原则。
4.强化实践教学环节
通过前期广泛征求民航企事业单位对飞行器制造工程专业人才培养的意见，深入分析本专业实践教学现状及人才培养的特殊性和专业特色，借鉴国外先进工程教育理念，拟定飞行器制造工程专业实践教学环节综合改革建设方案和技术路线。
根据实践教学的总体教学目标， 在本科培养计划中，从学生入学到毕业有针对性地构建完整的实践教学体系， 制定出实践教学的计划和内容， 达到全面培养学生实践创新能力的目的。通过三年实践教学综合改革，最终建成四个专业实训平台，分述如下：
(1)基本实践能力训练平台 目前，我校国家级实验教学示范中心――中国民航大学工程训练中心，拥有总价值7500多万元的多类飞机19架、多型发动机40余台和B737模拟机等仪器设备，具有再现和模拟航空维修实际生产的实践教学环境，实现了“零距离”的先进飞机维修工程训练。同时，飞行器制造工程专业拥有23个校外学生实习基地。一方面有力地保障了学生实践技能的培养效果。另一方面，增强了校企之间的技术交流;另外，我校波音、空客和赛峰三个民航特色资料室，为专业实践教学提供了极为丰富的技术资料，是其他兄弟航空院校不可比拟的。 基本实践能力训练平台建设，将以民航局特有专业和国家级实验教学示范中心建设为契机，通过引进、自主开发和消化创新等手段，完善、改进和建设实验设备，加强国家级实验教学示范中心建设;同时，广泛消化吸收国内外先进民机维修实践经验，建立面向企业的实践能力培养体系和长效管理机制。
(2)综合实践能力训练平台 专业综合性实验室建设是专业人才培养体系的重要组成部分，在引导学生理论联系实际、培养学生的实践能力和技能水平方面发挥着不可替代的作用。一方面，以提高学生工程实践能力为目的，以本校中欧工程师学院实验室建设为契机，开发综合性、创新性实验项目;另一方面，可在原有实验室或拟建实验室的基础上整合现有实验项目，独立设置既满足基本教学要求又训练学生综合实验能力的综合性实验。
改革传统的专业实习教学方法，实行校企“双导师制”，邀请实践经验丰富的企业工程师指导学生实践。同时，改革传统的实习考核方式，启发学生提出问题、带着问题去实习，鼓励学生在实习中发现并思考问题。
(3)创新能力训练平台 实现学生科技创新平台的建设，增设研究性实验课程，要求学生根据不同的研究目的， 在理论知识的分析指导下， 自己设计实验程序并进行实验，处理实验数据， 得出一定的实验结论， 使学生的独立思考能力、实验动手能力和知识的综合应用能力都得到全面的锻炼;设立与学科竞赛相关的实验能力综合训练选修课程，鼓励学有余力和有兴趣爱好的学生选修，培养和挖掘学生的自主创新能力。
另外，鼓励在校学生参加国家及省部级各类竞赛活动(全美数学竞赛、数学建模竞赛、全国航空航天模型锦标赛、投影制图竞赛、全国航空航天锦标赛科技创新和大学生课外学术科技作品竞赛等);尽可能引导更多的学生参加各类飞行器创新设计与制作大赛(全国航空航天模型锦标赛和空客公司“放飞梦想”新型飞机设计大赛等)，成绩争取位居天津市同类专业前列，以充分体现学生创新精神及实践能力。
(4)科研成果孵化平台 结合国家自然科学基金、民航局科技基金、民航企业科技项目等机务重大科研项目的研究，将新的研究成果渗透到专业教学的理论和实践环节中，保持教学内容的新颖性和先进性，促进教学水平的整体提高。
①将民航新概念、新技术、新方法引入日常课堂教学活动中，确保教学内容的先进性;
②自主开发和研制具有新功能和新技术的机务设备，开发新的实验项目，并将其应用于实践教学活动中，提高学生实践水平。
综上所述，飞行器制造工程专业的教学方法综合改革，着力突出工程教育特色，强化学生动手能力和创新思维培养，构筑了一套适应行业发展需求、理论与实践紧密结合的飞行器制造工程专业教学体系。
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