實驗簡介

航母艦載機是國家重大發(fā)展戰(zhàn)略之一，是增強國防綜合實力、推行深海防御戰(zhàn)略和威懾敵對勢力的有效手段，也是高難度、高風險、多學科綜合化的系統(tǒng)工程，尤其是艦載機著艦技術更是被譽為“刀尖上的舞蹈”，是一個國家科學技術綜合實力的集中體現。并且航母艦載機工程中不斷涌現的先進人物和事跡更是大學思政教育的生動教材。       南京航空航天大學飛行控制課程群教學團隊，依托“導航、制導與控制”國家重點培育學科，從上個世紀90年代初開始，一直致力于艦載機著艦引導與控制核心技術的研究，先后承擔了多項國防重大預研課題，并與航空工業(yè)集團和船舶工業(yè)集團下屬研究機構開展了廣泛深入的合作，建立了多個數字仿真及半實物仿真科研系統(tǒng)，積累了從艦載機飛行控制律設計、著艦引導系統(tǒng)建模、甲板運動、艦尾流等著艦環(huán)境建模、彈射/攔阻裝置建模等系列化的虛擬仿真資源，為本項目的建設奠定了堅實的基礎。       本實驗課程共計4學時，主要面向自動化和探測、制導與控制專業(yè)主干核心課“飛行控制系統(tǒng)”以及面向全校各工科專業(yè)的新生研討課“艦載機著艦引導與控制”開設，也是研究生專業(yè)課“現代飛行控制系統(tǒng)”、“飛行綜合控制系統(tǒng)”等課程實驗的核心內容。在實驗課程設計中，為了培養(yǎng)與工業(yè)部門無縫對接的卓越人才，遵循著艦控制系統(tǒng)研究規(guī)劃、設計以及實施的標準化流程，以“艦載機著艦縱向飛行控制律設計”為核心，構建了從艦載機自然特性分析、多回路控制律設計以及綜合仿真優(yōu)化為主線的實驗流程，涵蓋了從基礎認知、設計性、綜合性及創(chuàng)新性不斷遞進的虛擬仿真實驗。力求滿足從本科生到博碩士研究生，甚至部分非本專業(yè)青年教師理論學習與創(chuàng)新實踐的需求，甚至為艦載機飛行員，研究機構技術人員培訓提供理論與實踐教學平臺。       本實驗課程具有完全自主知識產權，可向航空院所、高校及社會開放，團隊成員將竭誠做好教學保障工作，全力支持線上答疑、交流。

設計原則

在實驗項目設計中，為了與相關工業(yè)部門實現無縫對接，遵循數字飛行控制系統(tǒng)工業(yè)部門規(guī)劃、設計以及實施的標準化流程，以“艦載機精確著艦飛行控制系統(tǒng)設計”為實驗任務，構建了從基礎部件認知、控制理論分析、綜合仿真驗證為主線的豐富的實驗模塊，涵蓋了從基礎認知實驗、設計性實驗、綜合性實驗等不同階段的虛擬仿真實驗，力求可以滿足從無基礎知識的本科生到有知識儲備的博碩士研究生（甚至部分非本專業(yè)青年教師）理論與實驗課程學習需求，并能支撐其進一步的創(chuàng)新性研究，甚至為艦載機飛行員，研究機構技術人員培訓提供理論與實踐教學平臺。

實驗目的

  本虛擬仿真實驗目的如下：

      （1）針對在校本科生和研究生，通過配合理論課程教學，建立從基礎知識認知與儲備，核心知識學習與實驗驗證，知識開拓與創(chuàng)新實踐逐層遞進式的實驗教學模式。

      在基礎知識認知與儲備階段，可以通過艦載機三維虛擬實物模型，了解艦載機的操控原理、飛行控制基本組成與原理、慣導/大氣傳感器、飛行控制計算機、舵面作動器、座艙操控設備等實際設備的組成與原理，配合課堂知識，為學生提供進一步的工程知識積累。

      在核心知識學習與實驗驗證階段，要求學生將課堂理論知識搬到實驗中來，實驗項目為學生提供艦載機氣動數據，供其完成艦載機建模、線性化分析、以及飛行控制基本控制結構和參數設計，并通過數字仿真驗證是否滿足品質規(guī)范要求。在此過程中學生逐步具備獨立完成基本飛行控制律設計和仿真驗證的工作，是從學習過程到設計過程的轉變，以提高學生的實際動手能力。

      在知識開拓與創(chuàng)新實踐階段，在課程所布置任務的驅動下，完成復雜環(huán)境、不同引導方式下艦載機著艦飛行控制系統(tǒng)設計，通過虛擬仿真項目中的不同場景設置，完成著艦綜合性飛行試驗驗證，滿足試飛前的飛行品質規(guī)范要求。此實驗過程是將理論知識推向實際工程應用的關鍵一環(huán)，通過本實驗模塊的訓練，可以對整個飛機系統(tǒng)進行全面認識，同時也對研究機構得工程化實踐過程進行深入了解。

      （2）針對艦載機飛行員以及工程技術人員，為其提供提升理論水平驗證平臺

       艦載機飛行員以及工程技術人員在日常訓練或設計過程中具備了相關領域豐富的工程實踐經驗，但往往在認識上存在片段化和零散性，缺乏系統(tǒng)性理論的指導，造成思維固化，阻礙其進一步開拓進取。本虛擬仿真平臺依托理論課程知識體系建設，因此可以為艦載機飛行員以及工程技術人員工程經驗升華與系統(tǒng)性學習提供理論與實踐交互驗證平臺，進而提高其理論水平，推動工程技術人員的創(chuàng)新性研究。

實驗要求

本項目通過對實驗任務和實驗完成要求的設置，主要目的在于拓展學生學以致用的能力，充分激發(fā)學生對艦載機著艦系統(tǒng)的學習興趣和積極性，體驗到探索解決問題的樂趣。探究式教學過程同時也是學生掌握知識、訓練綜合技能、養(yǎng)成探究和創(chuàng)新思維方法的重要過程。

項目將任務驅動式教學方法、交互體驗式教學方法和探究式教學方法綜合運用于各個實驗環(huán)節(jié)，使學生循序漸進地開展“基本原理學習->綜合能力訓練->創(chuàng)新能力培養(yǎng)”的實驗學習過程。