航空航天工程专业基础课程

1.课程名称:飞行器结构

课程简介:

本课程是飞行器设计专业方向的专业课,有两部分组成。第一部分侧重讲授飞行器结构设计所必需的力学基本概念、基本理论和基本分析计算方法,第二部分侧重于讲授结构设计理论、方法和设计过程。在课程的第一部分,主要课程内容包括:典型飞行器结构受力特征,薄壁元件(梁、杆、板、壳、桁架、刚架)的力学分析,重点关注强度、刚度和稳定性分析。在课程的第二部分,课程内容包括飞机结构、导弹结构和空间飞行结构设计三个主要部分,附加部分运载火箭结构设计的内容。根据本科阶段的教学特点,以打基础为主要目的,建立飞行器结构设计的基本概念。考虑目前的技术发展状况和航天航空专业的特点,以讲授设计方法、设计理念和关键设计技术为主,进行案例教学,通过典型的实际飞行器结构设计介绍,讲解系统设计问题和需要考虑的方面。


2.课程名称:空天工程计算

课程简介:

《空天工程计算》是航空航天专业的必修课程,其教学目标旨在为学生打下良好的数值分析基础,使学生掌握有限单元法、有限体积法、有限差分法等方法的基本理论和典型问题的求解方法,并初步掌握基于上述方法的空天工程数值分析软件的使用,从而初步具备利用数值手段求解空天科学与工程问题的能力。通过课程教学力图使学生达成的学习成效包括:运用数学、物理、力学知识解决问题的能力;编写程序和利用数值方法求解偏微分问题的能力;设计数值实验和对数值求解结果分析的能力;初步利用工程软件求解实际问题的能力;团队合作精神,终生学习意识。课程团队包括刘岩副教授、李启兵副教授、张宇飞副教授,负责人为刘岩副教授。

课程内容包括五章:第一章为绪论,着重介绍计算方法发展的简要历史、偏微分方程的分类等内容,并概要介绍课程体系。第二章为有限单元法,着重介绍杆单元和桁架、梁单元、常应变单元、等参元、线弹性问题的强形式和弱形式、线弹性问题的有限元法求解格式、数值积分与高斯积分、线性方程组的求解、有限元程序设计初步、结构分析软件与实例分析等内容。第三章为有限差分法,着重介绍差分的基本概念、差分逼近精度、差分格式稳定性、格式耗散及频散特性、非线性及多维问题有限差分求解、瞬态及稳态热传导方程的有限差分法求解等内容,并穿插介绍常微分方程初值问题的求解。第四章为有限体积法,着重介绍有限体积方法的基本原理、一维非线性对流扩散方程的有限体积法求解、Euler方程及Navier-Stokes方程的有限体积法求解、流动与传热分析软件与实例分析等内容。第五章为空天工程计算前沿与典型应用,着重介绍无网格法等新型数值方法概论、多场耦合问题求解概论等内容。


3.课程名称:理论力学

课程简介:

《理论力学》是学生学习的第一门理论与工程相结合的力学基础课,对培养学生的思维能力、综合分析问题和解决问题能力具有重要的意义。主要内容有:1.点的运动学,包括向量描述法, 直角坐标描述法, 自然坐标描述法, 极坐标描述法;2.刚体运动学,包括刚体的运动形式,刚体运动的矢量-矩阵描述法,刚体平面运动,和刚体定点运动;3.复合运动,包括点的复合运动和刚体复合运动;4.几何静力学,包括力系的主矢量与主矩,力系的等效与简化,受力分析与刚体平衡,平面力学的平衡方程,考虑摩擦的平衡问题,刚体系的平衡;5.分析静力学,包括约束及其分类,虚位移,虚位移原理,广义坐标与广义力,势力场中的平衡方程;6.质点动力学,包括质点运动方程,质点在非惯性坐标系中的运动,相对地球的运动;7.质点系动力学,包括质点系动量定理,质点系动量矩定理,质点系动能定理,质点系普遍定理的综合应用;8.分析动力学,包括达朗贝尔原理,达朗贝尔-拉格朗日原理,第二类拉格朗日方程,拉格朗日方程的首次积分;9.动力学专题,包括刚体动力学,变质量质系动力学,机械振动基础,哈密顿原理与正则方程,根据各系的特点任选其中1-2项内容。


4.课程名称:流体力学与空气动力学

课程简介:

通过讲授流体力学和空气动力学的基本概念、基本理论和实际应用,为学生进入航空航天专业中与流动相关的专业进一步学习、开展科学研究或是工程设计打下坚实的知识基础。本课程内容涉及流体力学和空气动力学的基本理论知识。课程内容分为15章:引言,流体静力学,流体控制方程的积分形式、微分形式,量纲分析与相似性理论, 管道粘性流动,边界层流动,无粘势流理论,可压缩流动基本理论,小扰动理论,低速翼型理论,低速机翼理论,超声速翼型理论,超声速机翼理论,高超声速流动等。


5.课程名称:自动控制原理

课程简介:

通过本课程的教学,使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语,学习并掌握古典控制理论的基本分析、设计方法,初步了解现代控制理论的基本概念和方法,针对航天航空特色,以飞行器控制为对象,讲授空间飞行器控制系统设计的基本原理和方法,为后续的理论课程和专业课程的学习打下坚实的理论基础。主要教学内容有:1.概述:自动控制的一般概念、分类、发展概况及基本要求。2.控制系统的数学模型:傅里叶变换与拉普拉斯变换、时域数学模型、复数域数学模型、结构图与信号流图。3.线性系统的时域分析法:线性系统的性能指标、时域分析、线性系统的稳定性分析及稳态误差的计算。4.根轨迹法:基本概念、系统性能的分析。5.频域分析法:典型环节与开环系统频率特性、频域稳定判据、频域稳定裕度。6.线性系统的校正方法:常用校正装置及其特性、串联校正、前馈校正。7.线性系统的状态空间分析与综合:状态空间描述、可控性与可观测性、线性定常系统的反馈结构及状态观测器、李雅普诺夫稳定性分析。8.典型空间飞行器的控制器设计。使用教材为:1.自动控制原理基础教程,胡寿松主编,科学出版社;2.空间飞行器姿态控制系统,杨大明,哈尔滨工业大学出版社。