“飞行力学”课程是为飞行器设计与工程专业设置的专业必修课程之一。该课程以一般力学为基础，结合空气动力学[1]和自动控制等理论，研究飞机在不同环境下的飞行规律[2]。

一、课程特点及问题分析

（一）授课对象特点及需求分析

本校“飞行力学”课程开设于大四上学期，授课对象面临就业、创业和考研等多种选择。从就业和创业方面考虑，该课程注重培养学生从飞行现象和实际工程中提出问题、分析问题和解决问题的能力，为从事飞行器设计与工程技术工作奠定基础。此外，为使学生在掌握本专业基础理论、基本知识和技能的基础上顺利完成毕业设计，该课程还可为学生进行初步科学研究训练奠定基础。

（二）课程现状及存在问题分析

目前已有多所院校开设了“飞行力学”相关课程，但本校课程教学主要存在以下几方面的问题：（1）教材选择受限，满足本校及本专业定位和特点[3]的现有教材数目较少、难度不适中。（2）课堂教学形式较为传统，课程考核方法较为单一。（3）学生到课率、课堂积极性及参与度不高，这一现象在考研学生中尤为突出[4]。

二、侧重基本科研素质培养的课程教学探索

（一）课程教学改革探索的基本内容

针对上述问题，尝试以基本科研素质培养为侧重开展“飞行力学”课程教学改革探索，其内容包括：（1）在基于现有教材讲授基本教学内容基础上，通过补充飞行剖面描述等相关科研内容将所讲授内容综合运用。（2）在课堂教学中增加翻转课堂环节，让学生在进行文献调研、应用所学知识完成初步科研内容的基础上，将成果在课堂中进行展示，并作为最终成绩考核依据的一部分。（3）通过文献查阅、科研软件学习与应用等内容，提高考研学生的课堂兴趣、参与度及成就感，从而提高授课成效。

（二）基本科研素质培养的主要内容

考虑到授课对象科研基础薄弱、科研意识淡薄等现状，基本科研素质培养主要包括以下几个方面[5]：（1）科研意识培养方面，注重培养学生的专业知识综合应用能力及创新意识，培养学生的文献查阅能力，并使学生在现有科研成果的基础上举一反三，熟悉基本科研过程，树立基本科研意识。（2）科研方法培养方面，在培养学生文献查阅与资料收集能力的基础上，锻炼学生的科研软件学习与应用能力，并通过讲授与实践相结合的方式，培养其撰写科技论文的基本能力。（3）科研精神培养方面，通过设定合适的选题，激发学生的科研兴趣，使其完成从被动学习到主动研究的思想转换，并通过分工合作等形式进一步培养其团队合作精神。

三、应用举例

（一）典型机动中的飞行剖面描述

以飞机为研究对象，“飞行力学”的主要教学目的是使学生掌握飞机坐标轴系的转换关系，建立作为质点的飞机在平飞、爬升（上升）、俯冲（下降）、盘旋（转弯）、起飞及着陆中的运动规律及动力学方程，并理解作为刚体的飞机在三维空间各力矩作用下的平衡、稳定及操纵问题等。

以客机为例的大多飞行过程中都会包含上述阶段，且在各个飞行阶段里还可能存在不同程度的气流扰动，而这些运动都可以表示为飞机质心在三维空间内的平动和飞机绕质心的姿态运动，从而建立飞机运动规律随时间的变化，并分别根据质点动力学和刚体动力学建立飞机质心运动和姿态运动的动力学方程。对战斗机而言，除上述基本机动外，还可以对爬升与俯冲、快速拉起、眼镜蛇机动、尾冲机动等典型及过失速机动中的运动学及动力学进行描述。

因此，通过对典型飞行剖面的描述，可使学生对飞机重心、作用在飞机上的力和力矩、典型机动过程及过载、坐标轴系的转换等专业知识进行综合运用。此外，通过对飞行剖面中各个典型阶段的过渡等进行运动规律的描述及动力学方程的建立可锻炼学生的逻辑思考和推导能力。

（二）与其他学科或科研方向交叉应用

失重飞机为在地球表面进行微重力科学实验提供了很好的平台，它通过在空中沿抛物线轨迹飞行来实现对失重环境的模拟，每个架次可以连续进行多次抛物线飞行[6]。根据“飞行力学”所学知识，可对飞机从起飞、爬升、平飞、空中机动（抛物线飞行）及着陆整个过程中的运动规律进行描述，建立飞机质心及俯仰角变化规律。基于此运动规律可对多种微重力实验进行数值仿真，以微重力流体实验为例，图1所示是失重飞行中液体形态的计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）仿真结果。在此基础上可通过调整飞行参数，通过不同飞行参数下的CFD仿真结果为失重飞机飞行任务剖面的设计和优化提供参考。

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