推荐给DTC 2022参赛人员的在线课程

作为第四次工业革命的通用目的技术，数字孪生体专业化分工还未形成，工业4.0研究院自2019年开始举办“数字孪生体挑战赛”（DTC，Digital Twin Challenge），力求把相关知识和经验分享给参赛成员或团队。

为了便于参赛成员或团队真正掌握“降维策略”，结合到工业4.0研究院正在开展的飞机项目，DTC 2022主题确定为“机身数字孪生体”（ADT，Airframe Digital Twin）。DTC 2022的第一阶段赛事已经启动了。

有意参与数字孪生体挑战赛的个人或团队，均可以把团队名称、定位和成员介绍等编写为PPT，发送到邮箱：innobase@qq.com（邮件标题写明团队名称）。

针对第一阶段赛事要求，推荐拟参赛个人或团队学习：

在线课程一：航空航天概论

授课教师：杨超

北航航空科学与工程学院教授(二级)，飞行器设计学科博士生导师，教育部新世纪优秀人才，北京市教学名师，《航空航天概论》国家级精品课/国家级精品视频公开课/国家级精品资源共享课/国家级精品在线开放课程/中国大学MOOC课程负责人与主讲教师，北京市《航空航天概论》本科优秀育人团队负责人。

北航五系飞行力学学士（1989）、航天科技集团空气动力技术研究院空气动力学硕士（1992）、北航五系飞行力学博士（1996）毕业留校工作。曾任北航五系副主任（2000－2003）、航空科学与工程学院党总支书记（2003－2008）、院长兼北京航空航天博物馆馆长（2008－2016）。目前任北航冯如书院院长、航空器先进设计技术工信部重点实验室主任；兼任教育部航空航天类专业教学指导委员会委员（2013－2017）、中国力学学会理事及流固耦合分会主任、中国空气动力学会空气弹性分会副主任、中国航空学会高级会员及浮空器分会副主任/飞机总体分会委员、《航空学报》/《空气动力学》/《气体物理》/《飞行力学》等期刊编委。

课程链接：

https://www.icourse163.org/course/BUAA-89007

航空航天是人类拓展和探索大气层及宇宙空间的产物，代表着最先进的科学技术领域。航空航天概论主要讲述了航空航天基本概念、航空航天发展概况、飞行器的飞行原理、动力系统、构造及其机载设备等方面的基本知识、基本原理和常用技术。

通过课程的学习，对航空航天的基本知识和基本技术有一个比较全面的了解，同时也可以掌握航空航天技术的最新发展动态和发展趋势，是了解航空航天知识的重要窗口。

1 航空航天发展概况

1.1 航空航天的概念、分类及作用

1.2 世界航空航天技术发展

1.3 中国航空航天技术发展

2 升力与阻力的产生

2.1 流体流动基本规律

2.2 飞机的升力

2.3 飞机的阻力

3 飞机气动布局及飞行性能

3.1 超声速飞行特点

3.2 飞机飞行性能

3.3 飞机操纵性与稳定性

4 直升机飞行原理与航天器飞行原理

4.1 直升机的飞行

4.2 直升机的操纵

4.3 航天器飞行原理

5 航空器动力装置

5.1 活塞式发动机

5.2 涡轮喷气发动机

5.3 其他航空发动机

6 航天器动力装置

6.1 液体火箭发动机

6.2 固体火箭发动机

6.3 非常规火箭发动机

7 飞行器导航与制导

7.1 导航与飞行控制

7.2 导弹的类型

7.3 导弹的制导

8 飞行器构造

8.1 飞机机体构造

8.2 飞机起落架

8.3 航天器构造

在线课程二：飞机结构设计

授课教师：程小全等（其他教师信息请查看课程网站）

工学博士，北京航空航天大学航空科学与工程学院教授。

• 1987年07月获西北工业大学飞行器结构强度专业学士学位；

• 1987年07月-1998年08月就职于中国直升机设计研究所升力系统室，主要从事直升机主桨和尾桨的强度设计与分析工作；

• 1992年09月-1998年06月获得北京航空航天大学飞行器设计博士学位；

• 1998年09月-2000年06月于北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点试验室做博士后；

• 2000年06月出站，同年09月后到北京航空航天大学工作至今，2000年09月晋升副研究员，2008年07月晋升为教授。

长期从事飞行器结构设计方面的教学与研究工作，主要研究方向包括复合材料结构设计技术、复合材料损伤容限分析与设计技术、结构修补技术、结构试验技术、先进飞行器结构设计技术研究等。先后承担过科技部国家重大专项、国家863项目、国家自然科学基金、航空科学基金、国防预研基金、国防预研等项目的研究，以及直-8、直-9、直-10、无人飞机、无人直升机、巡航导弹、战术导弹等多个型号设计分析工作，以及“985工程”学科建设任务。

长期担任陆航、海航、空军和武警直升机型号、火箭军导弹与发射装置型号评审专家，以及复合材料力学性能试验国家标准、国军标和CSTM标准的评审或评审组组长。

在国内重要学术期刊和国际会议上发表论文210多篇，授权专利8项，教材与专著11部。

课程链接：

https://www.icourse163.org/course/BUAA-1464040178

本课程通过飞机结构设计思想和方法、飞机（飞行器）外载荷和设计情况等内容，使学生了解飞行器（主要指飞机）结构设计思想的发展历史、结构设计要求以及结构设计在飞行器设计中的地位和最新进展，同时让学生对飞行器结构知识有较全面的了解，掌握结构设计的基本方法和思路，学会运用已学过的知识来解决工程实际问题，使同学们具备解决飞行器结构设计实际问题的基本能力。

本课程所有内容全部在北京航空航天大学航空航天博物馆内进行，面对实物采用研究、讨论方式开展教学。

1 概论

1.1 课程介绍

1.2 飞机研制的一般过程

1.3 飞机设计工程研制阶段

1.4 飞机结构设计的定义和原始条件

1.5 北航东南门外天桥设计工作流程展示与点评

1.6 飞机结构设计的基本要求

1.7 新机研制中结构设计的一般过程

1.8 飞机结构重量要求

1.9 北航东南门外天桥结构设计展示与点评

2 飞机结构设计思想和方法

2.1 飞机结构设计思想和方法

2.2 飞机结构设计思想发展学生展示

2.3 飞机结构设计思想发展展示点评

3 飞机的外载荷和设计情况

3.1 飞机的外载荷和设计情况

3.2 典型飞机情况和机动过载

3.3 过载的确定与理论最大过载

3.4 影响飞机过载的因素

3.5 飞机设计规范简介

3.6 飞机对称机动飞行包线学生展示

3.7 对称机动飞行包线展示点评

3.8 安全系数和极限载荷

3.9 课堂问答/安全系数定义

3.10 安全系数影响因素和全机强度试验

4 翼面结构分析与设计

4.1 翼面结构分析与设计引言

4.2 机翼的设计要求

4.3 机翼的载荷和内力

4.4 课堂问答/机翼内力分析

4.5 机翼主要受力构件及其结构

4.6 机翼典型结构形式概论

4.7 伊尔-28机翼根部帽型长桁展示及点评

4.8 机翼结构形式学生展示

4.9 机翼结构形式展示点评（上）

4.10 机翼结构形式展示点评（下）

4.11 结构传力分析学生展示

4.12 结构传力分析展示点评

4.13 传力分析的概念、目的

4.14 结构传力分析基本方法

4.15 结构元件的传力特点

4.16 平直机翼：结构传力分析案例

4.17 梁式机翼：气动载荷的传递

4.18 梁式机翼：集中载荷的传递

4.19 单块式机翼：传力分析学生展示

4.20 单块式机翼：传力分析展示点评

4.21 多墙式翼面：传力分析学生展示与点评

4.22 扭矩在多闭室中的分配

4.23 中外翼对接：机翼设计分离面

4.24 机翼机身对接：接头传力分析

4.25 机翼机身对接：接头传力与平衡

4.26 机翼与机身连接对翼面根部的影响

4.27 平直机翼复习问与答（上）

4.28 平直机翼复习问与答（下）

4.29 后掠机翼：结构与载荷特点

4.30 有侧边加强肋的单梁式后掠翼受力分析

4.31 翼梁在机身侧边弯折的双梁式后掠翼受力分析

4.32 纵向构件转折的单块式后掠翼分析展示（上）

4.33 纵向构件转折的单块式后掠翼分析展示（下）

4.34 纵向构件转折的单块式后掠翼受力分析点评

4.35 梁架式后掠翼的受力分析（上）

4.36 梁架式后掠翼的受力分析（下）

4.37 三角机翼：结构特点、分类与载荷

4.38 平行梁式三角机翼的受力特点

4.39 梁架式三角机翼的受力分析

4.40 平直、后掠、三角机翼小节

4.41 机翼结构设计：设计依据与结构形式选择

4.42 机翼结构形式的选择方法

4.43 机翼主要受力构件布置

4.44 主要受力构件的布置原则

4.45 机翼结构元件设计

4.46 机翼开口区结构设计

4.47 单块式机翼开口区结构设计

4.48 机翼结构刚度设计

4.49 机翼扭转扩大/操纵反效展示与点评

4.50 机翼弯扭颤振学生展示

4.51 机翼弯扭颤振展示点评

4.52 尾翼和操纵面结构分析与设计

4.53 全动平尾结构设计特点

4.54 Mig-17机翼结构修改方案一学生展示

4.55 Mig-17机翼结构修改方案二学生展示

4.56 Mig-17机翼结构修改方案点评

5 机身结构分析和设计

5.1 机身结构分析与设计引言

5.2 机身结构设计要求与载荷特点

5.3 机身的外载荷与内力特点

5.4 机身结构元件及其功用

5.5 典型机身结构形式与受力分析

5.6 机身结构布置与受力分析案例

5.7 加强框的受力分析和设计

5.8 刚框式加强框分析与设计（上）

5.9 刚框式加强框分析与设计（下）

5.10 腹板式加强框分析与设计（上）

5.11 腹板式加强框分析与设计（下）

5.12 开口区结构分析与设计（上）

5.13 开口区结构分析与设计（中）

5.14 开口区结构分析与设计（下）

5.15 机身与其它部件对接及龙骨梁结构

5.16 J-6机身与垂尾/机翼连接分析展示与点评

5.17 机身与垂尾连接处的结构特点

5.18 机身与前起落架连接分析展示与点评

5.19 与前起落架连接的机身结构分析

5.20 机身设计分离面的对接形式

5.21 机身气密座舱结构的设计特点

5.22 战斗机增压舱的设计特点与本章总结

5.23 机身引起的空难事故案例

6 起落装置设计

6.1 起落架设计引言

6.2 起落架的外载荷

6.3 起落架的结构形式和受力分析

6.4 带斜撑杆起落架的受力分析

6.5 摇臂式起落架受力分析展示与点评

6.6 小车式起落架分析展示与点评

6.7 起落架减震器的工作原理

6.8 起落架减震器的原理与结构

6.9 前起落架构造与收放机构

7 复合材料结构设计

7.1 复合材料结构概论

7.2 复合材料结构设计特点

7.3 复材结构设计选材-增强相

7.4 复材结构设计选材-基体相

7.5 复合材料的性能与表征技术

7.6 复材典型结构形式

7.7 翼面复合材料结构型式

7.8 机身复合材料结构型式

7.9 复材结构设计过程

7.10 复材结构设计的一般要求

7.11 复合材料结构设计值

7.12 复材结构设计步骤

7.13 层合板设计的一般原则

7.14 层合板设计的设计方法

7.15 层合板的厚度公差

7.16 铺层的角度公差与拼接

7.17 复合材料结构细节设计

7.18 复合材料结构连接设计

7.19 复合材料整体结构设计

7.20 复合材料结构试验技术

在线课程三：飞机总体设计（隐身飞机探究与设计虚拟仿真实验）

授课教师：刘虎

教授，博士生导师，万人计划青年拔尖人才。现任航空科学与工程学院飞机系主任、国家级精品课《飞机总体设计》负责人、“航空器先进设计技术工业和信息化部重点实验室”综合办主任、《航空学报》及《Chinese Journal ofAeronautics》青年编委、中国系统工程学会应急管理系统工程专业委员会副主任委员。

2000年以全系第一的成绩毕业于北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系（现航空科学与工程学院），获工学学士学位；2004年在北京航空航天大学取得飞行器设计专业工学博士学位；2006年完成在北航“虚拟现实技术与系统国家重点实验室”博士后流动站的博士后研究工作，并于同年留校在航空科学与工程学院任教。

主要研究领域为飞行器总体设计支持技术，包括基于体系化效能评估的多任务优化技术、基于虚拟现实的训练与决策支持技术等。承担和参加了包括工信部、科技部、中航工业、中国商飞、装发部、空军等数十个科研项目。获国防科技进步三等奖一项（排名第一），已授权及受理专利十余项。

课程及实验室链接：

http://saed.buaa.edu.cn

该课程设置了“1套系统、2个层次，6个阶段、12个场景”，其中，1套系统是指可在网页、PC客户端、移动终端及虚拟现实硬件终端运行的虚拟仿真系统，2个层次是指隐身飞机认知探究与隐身飞机设计分析，6个阶段包括隐身基本原理认知、飞机隐身技术探究、隐身飞机识别测试、隐身飞机布局设计、飞机空战对抗实验以及飞机突防对抗实验。12个场景是对6个阶段的进一步细分，也是实验中12个知识点和超过60个操作步骤的载体。

“飞机总体设计”是一门面向飞行器设计专业学生的专业课程，该课程2007年获得北京市精品课称号，2008年获得了国家级精品课称号。本课程作为飞行器设计专业的必修专业课，其目的是通过飞机总体设计、尤其是飞机概念设计流程的全面介绍，使学生掌握这一阶段涉及的基本概念、主要思想、基础理论及方法，并且了解现代的飞机总体设计方法与技术。课程重视以综合的总体设计问题为引导，培养学生的创新能力和团队合作精神，使学生能够在设计小组中利用已学知识积极主动地解决问题，并且为今后从事飞机设计相关研究或实际工作打下基础。

考虑到航空航天设计是需要团队协作的系统性工程，而协作不仅对工业界至关重要，在高校之间通过相互交流也必将起到取长补短、互相促进的作用，为整体性地提高我国航空航天设计人才的培养水平起到积极的作用。为此，本门课目前正在大力推进以校际间联合为特色的航空航天设计课程联盟的建设，籍此，通过与国内外高校的航空航天类课程进行联合，不仅能够吸收国内外的教学优点，还可以将一些优秀、前沿的设计理念和手段为工业界所用。