机务专业无人机飞行控制课程建设思考

机务专业无人机飞行控制课程建设思考

黄婧丽张翔宇

海军航空大学青岛校区  青岛   266041

摘要：本文系统地介绍了为什么要开设飞行控制类课程，如何设定课程体系内容，与其他课程内容区别等问题，为无人机飞行控制类课程的建设梳理了经验。

关键词：无人机专业；职业教育；控制课程

一、为什么要开设飞行控制类课程

航空类院校作为航空人员的摇篮，一直以航空为底色。学员在进入专业学习阶段之前，接触的内容大部分是基础课程，如电工技术、自动控制等，有一定的知识积累，但是对飞机仍然不是很了解。而飞行控制是一门系统介绍什么是飞机，如何全过程控制飞机飞行的课程，有助于加深学员对飞机以及飞行控制的认识，是把航空特色落脚到实处的最直接体现。更进一步，只有从宏观上解释了这些内容，才能从本质上理解各个设备之间的交联逻辑，才能判断不同飞行阶段飞机各个部件的协同关系。只是单独分立地学习各个部件不利于加深学员对飞机整体以及内在相互协作机制的理解。机务人员的作用是保障飞机飞行安全，虽然不需要直接操纵飞机，但是如果不了解飞机控制飞行的机制，不了解各个部分在不同阶段如何协调配合以及什么才是正常工作状态，如果这些都不甚了解，何谈保障飞机，有再多的传感器数据，也是管中窥豹，尤其是在当前无人机内部设备高度集成化的情况下，很难打开具体器件进行维修，而于之对应的是，系统自检测常常提供虚假报故点，因此更关键的是故障综合研判。飞行控制对机务维护，特别是机载特种设备的维护特别重要，所以它一直以来都是机务专业的核心主干课。

二、如何设定无人机飞行控制课程体系内容

总体上，在课程内容设置上应注重顺应职业教育的特点，合理设定课程难度，避免课时过多，原理讲的太深。但更重要的是注重知识的体系性构建。为了使学员具有初步的岗位任职能力，可以与飞机型号培训有所联系，但同时更要符合院校教育的特点，有所区别，总体上层次应高于型号培训，不能就型号讲型号。接装培训讲的是装备的使用，主要是功能的介绍。作为院校教育，应在此基础上更深入地提炼背后的知识体系，不是内容的大杂烩，应以知识体系模块划分，模块与模块之间有承接性，不是独立存在，毫无关联，每个模块的内容最后落脚到对应装备的功能、使用与维护。通过体系性地建设，环环相扣，才能使学员更容易理解厂家为什么要这样设计每个部分的功用，每个部分功用背后的逻辑时什么，避免简单地死记硬背，使得学员走上岗位以后不管接触什么型号的飞机，知识体系都是兼容的，达到提升学员能力的目的。

2.大多数院校将飞控与导航作为并列的两个知识体系来讲解，实际上，导航可以看作飞行控制闭环中的一部分，是飞行控制系统的一个反馈，飞控与导航不应是并列的结构，应把导航纳入到综合控制的一个整体闭环之中，作为整体系统的反馈以及飞控分系统来讲解，这样更有利于学员对无人机整体的把握和认识，也更符合无人机的特点。导航这部分内容主要讲解惯导、卫星导航、差分导航、组合导航等，

3.纵观国内外有人机、无人机，固定翼型飞机均为绝对主流，直升机由于其飞行距离短，飞行速度慢等特性，受到诸多限制，应用范围十分有限。我们当前固定翼型无人机是主力，并且在可预见的将来，固定翼仍然还会是主干力量，因此授课时，固定翼飞行控制部分内容不能丢。直升机控制与固定翼飞行控制有区别，但是也都是基于自动控制理论，可以将直升机控制作为一部分插入，完全能够满足职业教育的需求。

三、与其他课程内容区别

1.与有人控制的区别

座舱与人机交互、人工操纵系统、人工操纵系统与舵机的连接以及人工操纵系统与自动操纵系统的切换，这些都是有人机飞控需要解决的重要问题，在有人机飞控课时中占很大一部分比重，而无人机没有这部分内容。并且，由于无人机的功能定位与有人机不同，所以整体技术需求也不相同：有人机飞控很大程度上是为了满足高机动性，如经典的増稳、控制増稳以及当前先进的直接力控制等等；而无人机，不管是单机、多机还是集群，主要目的是为了替代飞行员，满足无人驾驶的需求，体现的是自主和智能的特点。无人机绝不是简单的去掉座舱，绝不仅仅是一种特殊的机型而已，发展方向与有人机有较大差异，无人机专业学员学习有人机飞控会浪费大量时间。

2.与无人机概论课程的区别

无人机系统概论的定为应为从总体上解决无人机是什么、干什么的问题，后续专业课解决无人机怎么做的问题。无人机系统概论是进入专业课学习的第一门课程，应着力使学员能够从感官上直接对无人机有一个总体和清晰的认知。主要内容可以包括但不限于：无人机的历史、现在、未来、类型，当前无人机，无人机的特点等等。除此之外，值得注意的是，无人系统概论版本很多，但是都不能直接拿来用。这是因为要适应我们的岗位需求，职业特点。可以增加无人机应用，以及无人维修保障体系、现状、保障模式机制、维修保障技术的介绍。通过上述内容，使学员从整体上对无人机有了直观的认识，是怎么保障无人机的，进一步加深学员对无人机探索的兴趣，为后续专业课的开展奠定良好的基础。如果在这门课程中把主要精力都放在对各分系统的介绍，一方面对教员能力要求过高，另一方面不能加深学员对无人机总体上的把握，会让学员雾里看花、走马观花，提升不了对无人机探索的兴趣，达不到开设本课程的原本目的。

无人机之所以能够实现无人，离不开控制、导航技术的发展。控制、导航技术是其核心技术之一，是设备高集成度大背景下机务人员维修保障的着力点，也是从自动化向自主化、智能化转变的集中体现。打造这样一门专门的无人机综合控制课程，能极大地推动无人机专业顺应时代发展方向。

收稿日期：xxxx-xx-xx.

基金项目：国家自然科学基金面上项目（资助号：62271498）；山东省自然科学基金（资助号：ZR2020QF071）；山东省高等学校青年创新团队（资助号：2021KJ061）.

作者简介：黄婧丽, 女,讲师,博士.

通信作者：黄婧丽，E-mail:huangjingli_hy@163.com