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【国家级】火箭气动设计与轨迹控制仿真实验

学院:航空航天学院 专业:航空航天类  试用账号:游客 试用密码:游客

(体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍)

实验方案设计思路:

    实验设计是以厦门大学“嘉庚一号”带翼回收火箭为平台开展飞行试验科学研究为范例开展。亲身参与嘉庚一号项目的相关专业老师得到启迪灵感,最终依托厦门大学“双一流”校级重大项目、厦门大学虚拟仿真实验教学中心和福建省新型先进空天动力工程研究中心的相关教学和科研资源建设而成“火箭气动设计与轨迹控制仿真实验”。  

    实验通过近真实的虚拟环境,关键的技术环节,原汁原味的还原了研究团队在进行“嘉庚一号”火箭设计阶段,就确立了“带翼回收火箭”这一超前的先进设计概念,最终给火箭“插上翅膀”,“从无到有”地实现了带翼回收可重复使用火箭技术的过程。基于嘉庚一号火箭原型机,学生科研通过气动特性仿真和飞行轨迹仿真完成相关飞行任务,真正完成了以虚拟仿真实验研究项目为牵引背景的新一代多学科复合型“双一流”人才培养计划,形成育人、教学、科研、产业相互促进、协调发展的格局。

教学方法创新:

    “火箭气动设计与轨迹控制仿真实验”以学生为中心,学生主导实验过程,操作实验装置。指导教师讲解实验方法和步骤,并对实验过程加以引导,结合标准飞行任务和约束飞行任务与学生进行讨论。

    特别是“火箭气动设计与轨迹控制仿真实验”是一种半开放式的仿真平台,对于约束飞行任务的设置以及新型火箭气动外形的设计,均具有一定的不可预见性。如果相关参数设置不当,可能会出现无法进行仿真计算或者仿真计算的结果不合理等一系列后果。这就要求学生具有独立解决问题的能力,勇于解决问题的决心,开拓创新的意识。通过对未知因素的摸索,最终设计合理的火箭气动外形并完成相关飞行任务,整个过程将大大增强学生对知识获取的兴趣和实际解决工程问题的能力。

评价体系创新:

    平台建立完善的反馈机制,对参加实验学生各方面的建议、评价与反馈信息,进行全面系统的统计分析,为指导教师改进和完善实验提供参考,提高教学效果。

对传统教学的延伸与拓展

    该项目实现了信息技术与实验教学的深度融合,以项目化教学的形式将气体动力学、飞行力学、航空航天概论等理论课程与实践有机结合在了一起。项目实验教学法是一种教与学的模式,是师生共同实施一个完整的项目而进行的教学活动,更有有利于促进学生主动积极的完成学习要求。

    该项目实施以来,已经服务了我院飞行器设计与工程专业80余名学生。经反馈调查,大部分学生完成了该实验,并反馈实验教学效果良好。同学们通过仿真项目更加了解了身边厦门大学“嘉庚一号”火箭的相关知识,极大地提高了学生的学习兴趣和对专业知识的掌握,大幅提升学生的专业素养和工程经验,是传统教学模式的有效延伸和崭新拓展。

厦门大学

实验负责人
尤延铖

教授

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