0106621029《空气动力学基础与飞行原理》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程名称（中文）：空气动力学基础与飞行原理
课程名称（英文）：Fundamentals of Aerodynamics and Principles of Flight
课程类别：□通识必修课 □通识选修课 □学科基础课
R专业必修课 □专业选修课 □实践性环节
特殊课程类型：混合式课程
学分：2 总学时：32
线上学时：0 线下面授学时：32
先修课程：大学数学、大学物理
适用专业：大二到大四理工科
二、课程简介
《空气动力学基础与飞行原理》是“低空经济与飞行系统”微专业的核心通识课。本课程系统阐述飞行器如何产生升力并实现稳定与控制等基本原理，内容紧密联系低空飞行器的典型场景。旨在帮助学生构建飞行器的系统性认知，培养其分析与飞行相关物理现象及工程问题的初步能力，为未来在低空经济领域的学习与发展奠定坚实的理论基础。
三、课程目标
表1 课程目标与毕业要求指标点支撑的对应关系表
毕业要求 | 分解指标点 | 课程目标 |
工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题，具备运用工程原理对复杂工程问题的关键环节进行建模、分析和解释的能力。 | 掌握解决复杂工程问题所需的数学、自然科学与工程科学等工程基础知识，能够将这些知识用于飞行器气动特性与飞行性能问题的推演与分析。 | 掌握空气动力学与飞行原理的核心基础知识，理解流体基本属性、伯努利方程及翼型绕流等基本概念，能够定性分析升力、阻力等空气动力的产生机理与变化规律及其对飞行器设计的影响。 |
设计/开发解决方案：对低空飞行器复杂工程问题进行识别、表达与分析，针对复杂工程问题设计解决方案，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 | 能够根据低空飞行器飞行性能和稳定性等特定需求，设计/开发满足性能与安全要求的解决方案。
| 综合理解和初步运用空气动力学和飞行原理专业知识解决低空飞行器中存在的技术问题，并针对低空飞行器中存在的技术难题提出自己的解决思路。
|
了解中国国情与粤港澳大湾区特点，具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到责任担当、贡献国家、服务社会。 | 理解航空技术发展对社会进步与国家安全的重要意义，恪守航空工程师的职业操守与社会责任。 | 拓宽专业视野、提升专业素质，树立安全规范、科技自强的专业信念，增强服务低空经济国家战略的使命担当。 |
四、教学计划安排
第一讲 课程导论
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：飞行器的主要结构（重点）；
（2）第2课时：飞行原理的基础概念（重点）；
（3）第3课时：飞行环境与空气物理特性（难点）；
3. 课程思政点（有填，没有不填）
学习服务低空经济国家战略的使命担当。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
认识不同飞行平台的差异性
6. 课外学习要求（有填，没有不填）
第二讲 伯努利定律和空速测量
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：伯努利定律（重点）；
（2）第2课时：伯努利定律的应用（重点）；
（3）第3课时：空速的测量与总-静压系统（难点）；
3. 课程思政点
学习伯努利的批判性思维和创新精神。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
课题讨论：伯努利定律在空速测量系统中的应用。
6. 课外学习要求
浏览流体理论相关网站，进一步了解和复习伯努利定律和空速测量原理。
第三讲 二维翼形气动特性
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：风洞试验与气动力系数（重点）；
（2）第2课时：二维翼型绕流特征（难点）；
（3）第3课时：翼型升力的产生原理（重点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
课堂讨论：二维翼型升力和阻力的产生机制及其在飞行器的设计指导作用。
6. 课外学习要求
浏览风洞试验网站，进一步了解和复习低空飞行器翼型绕流特征。
第四讲 边界层与三维机翼效应
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：二维翼型的升力线特性（重点）。
（2）第2课时：边界层与阻力及翼型力矩特性（难点）。
（3）第3课时：三维机翼的翼尖效应（难点）。
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）掌握二维翼型零升迎角、升力线斜率概念；
（2）了解边界层类型对摩擦阻力/压差阻力的影响；
（3）理解三维机翼周边诱导流场的现场和产生原理；
6. 课外学习要求
第五讲 飞机气动特性与飞机尾流
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：翼型三维效应与飞机气动特性（重点）；
（2）第2课时：飞机尾流（难点）；
（3）第3课时：尾流与地面效应（难点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）掌握诱导阻力的产生原理，掌握展弦比、平面形状（削尖比）、后掠角的概念以及干扰阻力和全机阻力组成；
（2）理解飞机构型、风场条件对尾流发展的影响；
（3）了解地面效应的产生和影响；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，进一步了解和复习飞机气动特性与飞机尾流对安全性的影响。
第六讲 螺旋桨空气动力学基础
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：螺旋桨工作原理与几何参数（重点）；
（2）第2课时：飞机定距桨的推力和空速-效率曲线（重点）；
（3）第3课时：恒速螺旋桨的原理和结构（难点），螺旋桨的附加效应（难点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）理解螺旋桨拉力的产生原理，桨叶角与桨叶迎角，延展向的桨叶角分布；
（2）掌握螺旋桨推进效率定义，提升功率吸收的方法，推进效率随空速变化关系；
（3）了解反扭矩/陀螺效应/滑流效应/斜吹效应；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，进一步了解和复习螺旋桨空气动力原理。
第七讲 失速特性和增升装置
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：失速成因与现象，二维失速现象：操纵迟钝/抖振/滞回，三维/全机失速现象：掉翼尖/上仰/深度失速（重点）；
（2）第2课时：改善失速特性的气动手段，原始设计手段：翼型/扭转/边条，补充 边界层动能：固定缝道和前缘缝翼（重点）；
（3）第3课时：典型后缘增升装置：简单/开裂/富勒/开缝襟翼的原理，典型前缘增升装置：克鲁格/变弯度前缘襟翼和前缘缝翼的原理（难点）
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）掌握二维和三维/全机失速现象；
（2）理解改善是速特性的气动手段以及典型的后缘和前缘增升装置；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，进一步了解和复习飞行器的失速特性和增升装置的应用。
第八讲 飞机飞行性能
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）飞机平飞性能和速度稳定性（重点）；
（2）飞机的升降和空速控制（重点）；
（3）飞机的定常水平盘旋性能（难点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）掌握定常平飞中的升力和阻力特性；
（2）掌握定常爬升/下降状态的受力分析和油门控高、杆控速度的操纵要领；
（3）掌握定常盘旋状态的受力分析以及飞机盘旋的三个要素；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，进一步了解和复习飞行器的飞行性能和前沿技术。
第九讲 飞机的稳定性
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）第1课时：飞机的空间运动与稳定性以及飞机的操纵性和配平（重点）；
（2）第2课时：单独机翼和机翼尾翼组合体的纵向静稳定性（重点）；
（2）第3课时：航向和横向静稳定性及其影响因素（难点）。
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
（1）掌握静/动稳定性定义以及稳定性与操纵性的关系；
（2）理解实现纵向静稳定的条件；
（3）理解横航向稳定性，完成ppt测试和小组讨论；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，进一步了解和复习飞行器的稳定性和控制前沿技术。
第十讲 低空飞行器制造与应用
1. 课时数：5
2. 见习内容或训练技能，重点、难点
（1）第1-2课时：多旋翼无人机结构件及装配产线见习（重点）；
（2）第3-4课时：多旋翼中型无人机火灾场景演示和分组实践（重点）；
（2）第5课时：固定翼和复合翼飞行器结构件及舵面控制（难点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
线下：企业见习/小组实践
5. 学生学习任务
（1）结合螺旋桨理论知识和无人机见习，加深对多旋翼气动特性和控制的理解；
（2）结合机翼理论知识和载人飞行器见习，加深对固定翼气动特性和控制的理解；
（3）结合低空飞行器的应用场景，思考适用不同场景的空气动力学优化方向；
6. 课外学习要求
浏览飞行器飞行网站视频，结合见习内容进一步了解低空飞行器旋翼和固定翼等部件的设计、加工制造及应用。
五、考核方案
（填写说明：1.课程考核方案包括过程性、终结性考核方式与评价标准。2.指向课程目标的考核评价是课程设计的难点。教师需围绕课程目标设计课堂表现、课后作业、单元小测验、课程实践及期中、期末考评等各种考核方式，评价主体可以是教师、学生互评、学生自评等。3.评价标准指学生达到合格或优秀等各级考核等第具有的能力水平。4.教师应设计科学的单项评价结果汇总方案，逐步提高学期教学过程中对学生学习表现和能力提高的评价在课程考核评定结论中的比重。教师需明确说明形成课程学习评定结论的方法。）
表2 课程目标、考核内容和评价依据对应表
课程目标 | 考核内容 | 评价依据及成绩比例（%） |
课堂小组讨论/实践 | 课外学习 | 思政话题讨论 | 期末课程论文 | 评价标准 |
目标一 | 主要空气动力学与飞行原理核心基础知识的掌握程度 | 10 | 5 | 0 | 30 | 45 |
目标二 | 分析和初步解决低空飞行器起落和平飞过程问题的能力 | 10 | 5 | 0 | 35 | 50 |
目标三 | 工程伦理、贯彻国家标准规范意识，以及融入生态文明发展观的意识 | 0 | 0 | 5 | 0 | 5 |
总计 | 20 | 10 | 5 | 65 | 100 |
表3 课程论文报告评分标准
观测点 | 评分标准 |
A（90-100） | B（80-89） | C（60-79） | D（0-59） |
主要空气动力学与飞行原理核心基础知识的掌握程度 | 主要空气动力学与飞行原理表述正确。 | 主要空气动力学与飞行原理表述比较正确。 | 主要空气动力学与飞行原理表述基本正确。 | 主要空气动力学与飞行原理表述错误较多。 |
解决问题的方案正确性、科学合理性 | 方案分析过程完整，科学可行，有理有据，条理层次清晰；理论计算过程完整，公式引用及作图正确规范，结果正确；合理地考虑了其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 方案分析过程较完整，较科学可行，有较充分依据，条理层次较清晰；理论计算过程较完整，公式引用及作图较正确规范，结果较正确；较为合理地考虑了其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 方案分析过程基本完整，基本科学可行，有理有据，条理层次基本清晰；理论计算过程基本完整，公式引用及作图基本正确规范，结果基本正确；基本合理地考虑了其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 方案分析过程不完整，缺乏可行性及依据，条理层次不清晰；理论计算过程不完整，公式引用及作图错误较多且不规范，结果错误较多；未能合理地考虑其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 |
作业完成态度、规范性，贯彻国家标准规范意识及生态文明发展观的融入 | 按时完成，版面整洁美观，符号、单位等按规范要求执行；能正确、全面地引用相应施工标准/规范；全面融入了生态文明发展观。 | 按时完成，版面较整洁美观，主要符号、单位按照规范执行；能较正确、全面地引用相应施工标准/规范；较好地融入了生态文明发展观。 | 按时完成，版面整洁美观度一般，部分符号、单位按照规范执行；基本能正确、全面地引用相应施工标准/规范；基本能融入生态文明发展观。 | 后期补交，版面整洁美观度较差，符号、单位等不按照规范执行；不能正确、全面地引用相应施工标准/规范；未能融入生态文明发展观。 |
表4 课堂小组讨论评分标准
观测点 | 评分标准 |
A（100） | B（85） | C（70） | D（50） |
主要空气动力学与飞行原理核心基础知识的掌握程度 | 讨论中能正确表述飞行器的空气动力学原理。 | 讨论中能较正确表述飞行器的空气动力学原理。 | 讨论中能基本正确表述飞行器的空气动力学原理。 | 讨论中不能正确表述飞行器的空气动力学原理。 |
考虑低空飞行器起落和飞行过程安全可靠问题的方案正确性、科学合理性及方案对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 | 讨论中能正确、全面评价具体飞行器设计方案的安全可靠性及其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 讨论中能较正确、全面地评价具体飞行器设计方案的安全可靠性及其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 讨论中基本能正确、全面评价具体飞行器设计方案的安全可靠性及其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 | 讨论中不能正确、全面评价具体飞行器设计方案的安全可靠性及其对社会、环境以及低空经济发展的影响。 |
讨论参与态度，贯彻国家标准规范意识及生态文明发展观的融入 | 每次讨论积极参与，认真互动；互动讨论深入，发言准确，逻辑条理清晰；能正确引用相应施工标准/规范；全面融入了生态文明发展观。 | 大多数讨论能积极认真参与；互动讨论较深入，发言基本准确，逻辑条理较清晰；能较正确引用相应施工标准/规范；较好地融入了生态文明发展观。 | 参与讨论较积极；互动讨论深入程度一般，逻辑条理欠清晰；基本能正确引用相应施工标准/规范；基本能融入生态文明发展观。 | 参与讨论不积极或基本不参与；互动讨论过浅，复制他人发言或不发言；不能正确引用相应施工标准/规范；未能融入生态文明发展观。 |
其他考核方式评分标准如下：
（1）课堂小组讨论和课外学习效果根据课堂表现记分；
（2）思政话题讨论根据课堂表现记分；
（4）期末考查按评分标准进行评分。
六、课程资源
1. 使用教材
《空气动力学》主编：刘沛清，科学出版社，2023年
2. 教学参考资料
叶露，《飞行原理》清华大学出版社，2022年.
3. 在线课程平台资源
（1）平台网址
（2）课件：20个章节PPT
（3）主要空气动力学基础与飞行原理动画视频：300余个
（4）飞行案例：50余个
（5）知识图谱：800个知识点
七、修读要求
希望学生课前认真预习空气动力学基础理论知识要点，课上主动参与案例研讨，课后结合飞行器工程实例深化理解；注重理论联系实际，积极参与课内实践环节，培养严谨务实的工程思维与团队协作能力，为成为新兴低空领域复合型人才筑牢根基，具体要求如下：
1. 认真、按时完成各章节课前预习：优学院平台学习资料（PPT、视频、小节练习）。
3. 认真、按时完成各章节的练习及小组讨论任务。
4. 基于广泛的课内外资料阅读与文献研究，完成主题思政话题讨论，低空飞行器设计涉及到的原理和规范，能够在低空领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到责任担当、贡献国家、服务社会。
八、其他需要说明的事宜
暂无。
编制人员： 编制日期：2025年9月1日
审核人： 审核日期：2025年9月2日
