2021年7月-2022年6月,北京航空航天大学与安世亚太科技股份有限公司合作开展飞机总体设计课程数字化教学资源建设项目,罗明强老师担任项目负责人。
项目深化“产教融合、校企合作”,将企业优势、科研成果与人才培养相结合,开展了以“飞机总体设计”课程为依托的数字化教学资源建设,取得了以下主要成果和创新点。
一、项目主要成果
1.飞行器概念设计教学软件
能够对飞行器设计从总体方案生成、分析到优化全过程支持,可以根据设计要求在很短时间内完成总体方案的布置,并计算出几何、重量、气动等特性,最后利用方案设计和综合特性分析结果对飞行器进行数字化综合集成验证。
2.飞机设计基础数据资源平台
完成了“飞机总体设计”课程数字化建设所需的基础数据资源平台搭建,内容涵盖700余架国内外典型飞机实例、30余个导弹实例、100余个发动机实例、250余个舰艇实例,支持SEACD软件进行方案设计。
3.飞机总体设计教学视频资源
完成了“飞机总体设计”6大部分的20个章节的录制,并结合飞行器概念设计软件,完成了7个教学视频的录制,形成Schema教学版2个(军机+民机),为学生和年轻教师提供了有效飞机概念设计架构参考。
4.全生命周期模型/数据/资源集成平台
形成了一个连接飞行器虚拟仿真实验各类模型、数据、知识、软硬件等资源的“数据总线”包含近1000个飞机总体概念设计方案、支持师生协同设计,构建师生虚拟共同体,实现创新实践过程可视、可控、可反思、易积累。
5.飞行器设计仿真云平台
结合飞行器全流程研发管理和全生命周期模型驱动模型,将飞行器概念设计虚拟仿真系统、安世亚太公司PERASIM等多款自主研发的国产工业软件进行融合,实现了飞行器的云化设计,形成了集高校、科研院所、优质企业为一体的协作共享仿真云平台。

6.产学合作协同育人模式
面向国家和工业界真实需求,将工业软件自主可控的思想融入教学与实践,运用飞机总体设计课程数字化教学资源,以“共研一架飞机”为牵引,推动专业课程、跨学院联合的创新型人才培养模式改革与实践。
二、创新点
1.建立了支撑飞行器概念设计的数字化“新平台”
围绕飞机总体设计课程数字化教学资源建设需求,开发了飞行器总体布局、客舱布置、风挡设计、货舱布置、气动仿真、客舱虚拟评估、多学科协同设计、基础数据库等10余个专业模块,并借助云技术实现资源云化共享。
2.形成了“多源融合”的协同育人“新机制”
依托“新平台”,融合北航科研资源与安世亚太科技股份有限公司等优秀企业先进的国产自主工业软件、先进开发技术和开发经验,紧扣国家重大需求,形成产教融合、科教融合、校企联合的协同育人新机制。
3.构建了以共研一架飞机为牵引的“新模式”
以产学合作协同育人为基础,以“共研一架飞机”为牵引,以“飞机总体设计”课程为依托,持续开展竞争性团队课程设计和跨学院团队毕业设计,推动形成面向航空航天发展新阶段创新型人才新模式。

项目成果助力教师成长、有效支撑了专业课程的教学、支撑跨学院联合的创新性人才培养模式探索与实践。项目相关教师运用发表了多篇高水平论文、专利和教学改革、人才培养相关教学论文,并在各级别教师教学竞赛、课程建设屡获佳绩。北航国家级线下一流课程“飞机总体设计”课程每年约有300余人参与,实现了学生能在短时间内完成方案设计阶段的各项任务并提出多个高质量的总体设计方案。学生运用数字化教学资源创新设计的成果获得全国性设计竞赛国赛金奖、北京市特等奖等奖项,并得到歼-15总师孙聪院士等行业专家的高度评价。学校以数字化资源平台为支撑,推动以“共研一架飞机”为牵引的跨学院团队毕业设计模式,首届团队毕设面向“智能协同无人机”,由航空学院、动力学院、电子信息工程学院、自动化学院等4个学院的19名教师和27名学生组成,并荣获2022年北京市普通高等学校优秀本科生毕业设计(论文)。成果也在浙江大学等多所高校飞机总体设计课程中获得应用。
项目的开展有效的促进了教学内容和课程体系的改革,提高了教学水平。接下来“飞机总体设计”课程将继续依托现有资源,不断创新课堂教学方式,并通过校际联合实现国内外优秀课程的资源整合和推广,形成一套较为科学、系统、全面的数字化教学体系。