七、航空航天工程类专业分析与比较

我国在世界上属于航空航天大国，应该排在美国和俄罗斯之后，列第三位，且有巨大的发展空间和美好的前景。

航空航天工程类及相关的专业具体有飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、航空航天工程、飞行器环境与生命保障工程、飞行器适航技术、飞行器质量与可靠性专业等。

我们先熟悉和辨别几个名词，航空航天中的“航空”指的是在大气层中的航行，也就是利用空气的升力作用航行，如各种飞机、巡航导弹和热气球的飞行等；“航天”指的是在大气层外的空间航行，大气层外没有空气或空气极其稀薄，没有空气升力，但也没有空气阻力，飞行是利用喷气推力产生的升力或快速运动而产生的离心力围绕地球飞行，如卫星、宇宙飞船和空间站的飞行等。“飞行器”指在大气层内外人工控制或自主控制的有用的飞行装置或物体；“飞行器”又分为航空器和航天器，航空器就是在大气层内飞行的飞行器，航天器就是在大气层外飞行的飞行器。既然称为“器”，就表示不是天然的东西，一定是人设计制造的东西，哪怕是最简单的东西，只要是人工雕琢过，就可以称为“器”。澳大利亚土著人用刀削成“飞去来器”就是一个有特定形状和角度的木片，抛到空中，飞行一段距离后又自动飞回到主人手中，有特定的飞行路线和轨迹，这个木片就可称为“飞行器”，那飞机、卫星、空间站等就更是“器”了。有人扔出一粒石子，不管扔多高多远，即使扔到天上，也不能称为器，只能称为太空垃圾；若从高楼扔下来，那叫高空抛物，不叫高空抛器。

美国20世纪发射的航天飞机，哥伦比亚号、挑战者号、亚特兰蒂斯号等，是航天器与航空器的混合，但主要是航天器，因为航天飞机是用火箭发射的，主要在外太空飞行和工作，返回时才用一下机翼做滑翔飞行，因此叫航天飞机。

好了，知道了相关的名词，我们再介绍相关的专业。

飞行器设计与工程专业比较常见，我国有10多所大学设置有该专业。首先我们要问，飞行器设计与工程专业中的飞行器指的是什么？是飞机还是卫星？坦诚讲，多数应该是飞机，可能捎带着讲讲卫星和宇宙飞船和空间站的设计。如果是航天器设计与工程，或特别说明一下，如飞行器设计与工程（航天），就应该是卫星、宇宙飞船、航天飞机和空间站的设计了。不加任何说明，飞行器设计与工程专业只讲飞机设计与工程，应该不算错，若只讲卫星或宇宙飞船的设计与工程就肯定是错了。只要你看到大学的招生计划中有飞行器设计与工程，没有说明，就可认为是飞机设计与工程。

卫星、宇宙飞船和空间站的设计与飞机的设计差别很大，首先卫星、宇宙飞船和空间站的飞行不需要空气升力，不需要考虑流体力学和空气动力学；其次，卫星、宇宙飞船和空间站在飞行过程中没有重力作用，不需要考虑重力承载力的问题；而这两个问题是飞机设计的主要问题。卫星设计的专业性比较强，不同的卫星需要不同的理论和专业知识，如气象卫星、农业调查卫星、海洋调查卫星、光学侦察卫星、北斗导航卫星、量子通信卫星等。所以，大学里没有卫星设计专业，也没有宇宙飞船设计专业和空间站设计专业，设计这些航天器需要多个部门联合设计，需要多个专业的科研人员共同参与，包括天文学、物理学、空间科学技术、电子学、光学、通信工程、材料学、电气工程、自动化、机械工程、人机工程、生物医学工程、探测制导与控制技术等等。一个本科专业怎么能学这么多东西呢？

有些大学还真把飞行器设计与工程（航天）专业的目标定在航天器上，也就是卫星、宇宙飞船、航天飞机和空间站上，但也是学习其共性的基本理论和知识，如数学、物理、力学、控制论等基础理论，理论力学、电工电子、系统工程等基本知识，航天器轨道动力学、航天器姿态动力学、空间飞行器总体设计、航天器结构与机构等专业知识。让学生夯实相关学科的知识体系，为培养未来的复合型航天总体人才打下坚实的基础。航天界的总设计师、副总设计师特别多，就是这样的培养目标。

飞行器设计多数主要是指飞机设计，飞行器设计与工程专业中的“工程”二字主要指飞机及其部件的试验、制造、装配、调试等。也就是说学习飞行器设计与工程专业除了学习飞机设计外，也要学习一些飞机在试验、制造、装配和调试中的一些知识。

学习飞行器设计与工程专业，有几个方面的知识是主要的，如飞机总体设计、结构与强度设计、空气动力设计、航电系统设计等，每一方面都是大工程。

有人问，怎么没有飞机发动机设计？飞机发动机设计与飞机设计是两码事！飞机发动机设计并不比飞机设计简单，甚至更难更复杂，尤其是喷气发动机的设计，简直就是工程设计的最高水平，关键是飞机发动机部件的工艺设计和材料设计等。喷气发动机的设计和制造能力绝对代表着一个国家的综合科技和工业实力，喷气发动机号称工业科技的皇冠。

热气球也是飞行器，飞艇也是飞行器，在飞行器设计与工程专业的课程中肯定也要讲一下。

飞行器动力工程专业就是专门研究飞机发动机和航天器自带推进器的原理、设计、制造、试验和装配等。

喷气发动机也叫涡轮（扇）喷气发动机，目前，世界上能设计生产涡轮喷气发动机的国家只有美国、俄罗斯、中国、法国和英国。其实，涡轮喷气发动机的原理很简单，关键是它要在高温、高压、高速和大作用力下持续工作，这就要求其耐高温、耐高压、耐疲劳、大推力，具有高可靠性，正是对涡轮喷气发动机的这些高要求，难倒了很多国家。

飞行器动力工程除了设计飞机发动机外，还要设计飞机的螺旋桨。对于双翼螺旋桨飞机，螺旋桨产生推力，对于直升机，螺旋桨既产生升力也产生推力，螺旋桨就显得更重要。美国的鱼鹰直升机起飞时螺旋桨绕垂直轴转动，产生升力，飞行过程中螺旋桨绕水平轴转动，产生推力，升力改为机翼产生，中间有个转换过程，是普通直升机与双翼飞机的混合。前面提到的航天飞机也是这样。

飞行器动力工程专业后面有工程二字，工程的意义很丰富，在此是指飞机发动机的设计、制造、装配、调试、试验和应用等。卫星和宇宙飞船上的自带推进器或姿态改变发动机也属于飞行器动力工程的范畴。

我国自主研发的大型军用喷气发动机取名叫太行发动机，也叫涡扇10系列发动机，涡扇就是涡轮。该发动机性能高、推力大，是国产第三代大型军用航空涡扇发动机。

太行发动机于20世纪80年代开始研制，由中国航空工业研究院606所研制， 2005年底完成设计定型审查考核，历时27年，只有依靠国家的力量才可以完成如此艰巨的任务，它结束了国产先进涡扇发动机的空白。该发动机采用大推力涵比及全自动数字化控制系统，推力达到14000千克力。目前主要用于装备中国第三代高性能歼-11B战斗机、国产歼-16战斗机。

注意，大学里并没有关于运载工具设计与工程或火箭设计与工程的本科专业，但在研究生的研究方向中都有涉及。火箭设计太复杂、太敏感，也是尖端武器导弹的主要部分，所以在一般院校本科专业不便开设此专业，即便开设了也不能自主择业啊！没有公司企业公开招聘火箭设计与工程专业毕业生的啊！在军事和国防院校开设这样的专业是可行的，军人身份，毕业直接进国家机密单位。

飞行器制造工程专业主要是针对飞机的制造开设的，可能稍稍介绍一些航天器的制造，如卫星和宇宙飞船的制造。顾名思义，制造工程就是讲飞机的制造工艺和方法以及工艺装备的设计和使用，这里的制造包括测试、试验和装配。

大学里有机械设计制造及其自动化专业，毕业后也可以从事飞行器的制造工作，但是，飞行器尤其是飞机的制造有其特别的工艺方法和更严格的要求。首先是飞机上的蒙皮比较多，也就是金属板件比较多，有钢板，也有铝合金板，需要专用的模具进行板件成型，有弯曲成型、拉伸成型等，就像家里的金属锅和盆等。对于大型的板件，形状还特殊，如飞机的机翼和尾翼上的蒙皮，需要专用的模具和量具进行成型，现在还发明了计算机控制的喷丸成型技术，把一粒粒小钢珠按照一定的轨迹，高速喷射到板件上，通过多次微小的撞击力，使板件按要求成型。

飞机制造中还有很多铆接工作，如何提高铆接质量和效率，并减少铆接表面的空气阻力，也是飞机制造中的主要问题。

飞机的装配也很复杂，主要装配部分是机身、机翼、尾翼、发动机、起落架等，各个部分的连接不但要准确，还要坚固和平滑。飞机装配中的布线布管工作更是要仔细和熟练。飞机机身中埋藏非常多的线路，包括通信线路、控制线路、照明线路，还有氧气管路、液压管路、空调管路等，每一个环节都不能出差错。

对于军用飞机来说，除了与民航客机要求同样严格外，还要有精准的武器系统、侦查系统、逃生弹射系统等。

注意，飞机的制造与飞机发动机的制造是两码事，飞行器制造工程主要是指飞机机身、机翼、尾翼等主要大部件的制造，一般不包括飞机发动机和飞机航电系统的制造。飞机发动机和飞机航电系统有专门的制造公司，如美国波音飞机主要用美国GE公司的发动机；欧洲空客公司主要用英国罗尔斯·罗伊斯公司的发动机；我国除了自己生产太行发动机外，也从俄罗斯进口部分发动机， 国产大飞机C919使用了美法合资CFM公司的LEAP-1C的发动机。这么说吧，飞行器制造工程就是造飞机，而造飞机就是造机身、机翼、尾翼和起落架，飞机上核心的发动机和航电系统制造不属于飞行器制造工程专业的主要学习内容。

一架波音飞机B747或空客飞机A320可以使用30年，起起降降数万次，这样多次的起降都必须保证安全，不出问题，可靠性要求非常高，确实有很多难题要解决，不是下定决心，加班加点就能解决的。材料问题、设计问题、结构问题、工艺问题、检测问题等都必须达到很高的水平。成为工业强国、制造业强国，要有决心，也要有耐心，必须一步步踏实地走下去。弯道超车、跨越式发展的口号可以用，但看用在什么产业上，在建楼房、修铁路、修公路这些基础建设上和互联网的模式创新上我们实现了弯道超车和跨越式发展，但在真正的精密核心技术上，如计算机操作系统、高端电子芯片、飞机发动机、高效医药、各种精密检测实验仪器及试剂等，我们还有艰苦漫长的路要走。为什么我们仍然称自己是发展中国家，除了因为人均GDP排名低外，还因为在高科技领域与发达国家还有不小的差距。

无论是学习飞行器设计与工程专业，还是飞行器动力工程专业和飞行器制造专业，都需要较好的数学和物理知识，特别是物理中的力学知识。计算机的应用也要很熟悉，如计算机仿真技术、编程技术与技巧等。由于学习这些专业不要求会驾驶或乘坐飞行器，因此男女生都可以学习这些专业，从事此类工作。

有些大学开设了航空航天工程专业，这又怎么解释？

航空航天工程专业是一个比较综合的专业，开设的大学一般是比较强的大学。你想，敢于同时培养航空工程人才和航天工程人才，学校不强的话，教育部也不会批准其开设的。既然是综合性的专业，就要多学习综合性的课程，也就是基础性的课程，如空气动力学、飞行器结构力学、航空航天概论、机械设计基础、电路与电子学、自动控制原理、流体力学、材料力学、工程热力学、飞行器总体设计、飞行器结构设计、传热学、燃烧学、结构强度、材料与制造工艺、航空发动机、飞行控制、可靠性与质量控制、安全救生、环境控制、航空仪表、通信与导航、风洞试验、航空宇航制造工程、航空航天动力装置、探测与制导、隐身技术等。

航空航天工程更强调的是学习航空航天器设计的基础理论，培养综合能力强的航空航天领军人才，这也是为什么强校才开设该专业的一个原因。从开设的课程如传热学、燃烧学、工程热力学等可以看出，也是为培养火箭和航空发动机设计人才打下基础。看，该专业有点像“万金油”专业，干什么工作都行，也具备了领军人才的专业知识能力。

飞行器环境与生命保障工程专业的名称比较长，也是唯一带“生命”二字的专业；在航空航天工程领域，谈到生命问题，那肯定都是最严肃的问题和最重要的问题。

所谓飞行器环境是指航空器和航天器环境，也就是飞机、宇宙飞船和空间站等飞行器里面的环境，包括里面的气体压力、气体成分、含氧量、温度、湿度、光亮度、噪声、宇宙射线、颜色和仪器设备的布置等。飞行器环境要首先保证里面的人与地面人的环境没有明显的差别，达到初步的生命保障；其次就是进一步让里面的人感到舒服和心情快乐。

在寒冷和接近真空的太空中，如何保证在密闭飞行器中的人如同在地面一样安全，有一定困难，需要解决好多个技术问题，吃喝拉撒睡基本需求都要考虑到。最基本的就是保证里面气体的压力、温度和含氧量，人们呼出的二氧化碳要能够被吸收，氧气要不断地补充，飞行器还必须密闭好，不能向低气压的舱外漏气。为了生命保障，在紧急的时刻，要有各种预案和装置，如客机机舱里的氧气罩、座椅上的安全带和逃生气垫等；战斗机飞行员座椅下面的弹射器能够在紧急时刻把飞行员弹射出去；宇宙飞船和空间站里都有宇航服，紧急时刻，宇航员穿上宇航服来避险，等等。

在宇宙飞船和空间站里，还有自动检测宇航员生命体征的检测系统，并能够把宇航员的心跳、呼吸、血压等参数传回地面飞行控制中心。实际上，宇宙飞船和空间站里的环境参数也被传回地面飞行控制中心，做到实时监控。

除了维持宇航员的生命外，飞行器环境与生命保障专业的任务还要促进宇航员的健康和快乐，让宇航员通过各种体育运动和娱乐活动，保持肌肉、骨骼的力量和关节的活动能力，保持心情愉悦。

人类有开发月球、火星以至于更远的深空星球的愿望，人们也在着手设计月球和火星上的特别的居所，并进行实验。将来的星际旅行和外星球定居，要靠宇航员自己种植蔬菜和粮食及养殖牲畜为自己提供食物、靠水的循环利用来提供饮用水，这些都是更高级的飞行器环境与生命保障系统，在地球上已经进行了多年的实验和探索。我国多名青年志愿者也参与了这些实验，模拟地面空间站和火星居所而进行的长期封闭居住实验在国内外已进行了多次，取得了一些实验成果。

要是实施更长的太空旅行，人的寿命可能显得太短，一代人不能完成旅行任务，这就需要采取特殊的技术手段，如生命冷冻技术，出发前把宇航员冷冻起来，几百年或更长时间后，自动解冻复活；还可利用男女宇航员，在深空旅行中繁育后代，代代相传，达到生命保障的目标。

飞行器环境与生命保障专业有很多科学任务和目标要完成，也很有意思，但在初期的宇航探索中人类也付出了沉重的代价。 1967年1月27日，美国登月飞船“阿波罗1号”在发射台上对其进行定位系统和生命保障系统的试验，里面有三名宇航员，他们是维吉尔·格里森、爱德华·怀特和罗格·查非。试验中，飞船里面的电气开关发出的火花引起舱内起火，宇航员无法打开舱门，三名宇航员被活活烧死，令人痛心。造成如此惨烈事故的原因是电气线路有问题，逃生门设计有问题，舱内的纯氧气体状态有问题，纯氧促进了火灾的产生并加助了火势。后来的宇宙飞船和空间站里的气体都不是纯氧，教训是深刻的。医院里的高压氧舱也是密闭的环境，也存在危险。

对飞行器环境与生命保障的研究成果也可以应用在地球上，如潜水艇和载人潜水器里面的环境和生命保障系统，因为飞行器里的环境和生命保障系统与之很相似。我们现在常用的婴儿纸尿裤最初就是给宇航员使用的；脱水蔬菜最初也是给宇航员准备的，不但减轻蔬菜的重量，还易于保存，而98%以上的蔬菜营养成分被保留。还有气垫鞋、烟雾报警器、水净化器等都是宇航产品的地面应用。

该专业的理论和技术可以应用在汽车上和普通家庭住宅及办公场所，保持乘车人、家人和工作人员的舒适和安全。

学习该专业要学习工程热力学、传热学、空间环境工程、航空航天生理学、人机环境系统工程、人机工效学、航空航天安全工程、空间环境试验技术、航空航天环境模拟与控制技术等课程。

飞行器适航技术专业是比较新的专业，这里的飞行器一般是指飞机特别是民航客机。这么说吧，从事飞行器适航技术工作有点像从事工程监理与验收工作，就是决定新的飞行器（如飞机）是否适合和满足所设计的技术和管理要求，能否投入商业飞行。该专业既要学习飞行器工程技术知识，也要学习航空管理、航空安全和航空法律法规方面的知识，是一个培养复合型人才的专业，类似于工业工程专业。我国生产的C919大型民航客机现在正进行适航验证，要用6架C919飞机做6年的飞行试验，目的是要拿到世界民航组织颁发的适航证，才能大批量生产，投入商业运行，与波音和空客等国际航空公司竞争。

飞行器适航技术专业学习的课程有飞行器总体设计、飞行器结构设计、飞行器系统设计、航空发动机原、发动机结构与强度、发动机控制、航空电子、航空电器、机载计算机、通信与导航、飞机制造基础、现代飞机装配技术、民用航空法、航空安全工程原理、可靠性原理、飞机安全性设计与分析、适航规章、适航验证与审定技术、适航管理工程等。

飞行器质量与可靠性专业是专门针对飞行器的设计制造开设的新专业，虽然开设该专业的大学没几个，也凸显了飞行器质量与可靠性的重要性；满地都是汽车，也没有哪所大学开设一个汽车质量与可靠性专业。但是，关于飞行器质量与可靠性专业的理论知识，也可以推广应用到汽车的设计制造上或其他重要产品制造上，如坦克、舰船、高铁、精密机床等。

学习飞行器质量与可靠性专业，当然自己首先要懂飞行器，也要学习飞行器的原理、设计方法、制造工艺、检测和试飞方案课程，还要学习飞行器设计系统工程、系统可靠性设计与分析、飞行器维修性设计与验证、可靠性试验技术关于可靠性的课程。因此，该专业具有较强的复合交叉性、综合性和实践性特点，成为能运用系统工程的理论和方法，掌握产品可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性设计与试验（验证）技术问题的高层次、综合性、复合型高级工程技术人才。

由于该专业理论和知识的普遍适用性和较少的毕业生，再加上我国大力发展大飞机产业，配套厂家越来越多，飞机的可靠性面临挑战，所以该专业的长期发展前景不错，在研究部门和企业从事质量管理、质量工程等方面的工作还是比较对口。该专业也比较适合心细的女生学习。

最后强调一点，所有关于航空航天工程类专业毕业生，都适合做飞行器特别是飞机的维修工作，因为飞机，特别是客机、民航客机的数量多，飞行频繁，每一架次飞行着陆后都要进行检查，检查合格后才可执行下一架次的飞行，因此，检查维修频繁，需要的人员很多，对检查人员的素质要求也较高。

2017年第四轮全国高校学科评估结果

航空宇航科学与技术：北京航空航天大学A+、西北工业大学A+、哈尔滨工业大学B+、南京航空航天大学B+、国防科技大学B+、北京理工大学B、空军工程大学B、清华大学B-、沈阳航空航天大学B-、海军航空工程学院B-、上海交通大学C+、火箭军工程大学C+、南京理工大学C、西安交通大学C、装备学院C、中国民航大学C-、浙江大学C-。