序 言 一

學(xué)以致用,以學(xué)明志。在人類文明幾千年的歷史長河里,在人 類改造世界的長期實踐活動中,偉大的工程為人類社會的發(fā)展豎 立起一座座輝煌壯麗的里程碑,工程師們用智慧和汗水為社會生產(chǎn)力的發(fā)展和推動社會文明進步創(chuàng)造出一個個永不磨滅的奇跡。 航空航天工程是迄今人類創(chuàng)造的所有工程中對社會發(fā)展影響極為 深刻和廣泛,同時盈溢幻想、富有朝氣、具有巨大挑戰(zhàn)性的工程門 類之一,業(yè)已成為當(dāng)今世界富國、強國的重要標(biāo)志。《空天工程通識》一書,深入淺出,以豐富的成果展現(xiàn)、素描了航空航天的歷史軌跡;簡明扼要,以清晰的原理闡釋,勾勒出科技工程的發(fā)展脈絡(luò);循序引導(dǎo),以寬闊的視野詮釋工程理念,教導(dǎo)工程思維

格物致知,道心惟微。張聚恩先生擁有50多年航空航天科技 工作的經(jīng)驗,由他領(lǐng)銜主編的《空天工程通識》,在介紹航空航天發(fā) 展的邏輯與規(guī)律的同時,為讀者正確認(rèn)識工程內(nèi)涵、客觀看待工程師職業(yè)、理性認(rèn)識專業(yè)方向,提供了一條新的途徑指引。通過學(xué)習(xí)此書,作為學(xué)者,有助于擺脫單一專業(yè)的束縛,而從系統(tǒng)工程的角度去認(rèn)識空天工程;作為學(xué)生,可以知曉各種專業(yè)在一項宏大工程里所起的作用,明晰個人在其中應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)氖姑?從而更好地把握進一步學(xué)習(xí)和研究的方向,并為之終生不懈努力。

掩卷浮想,似在入夢,似覺醒夢,似于追夢。作為從業(yè)航空幾十年的工程師,還是第一次讀到這樣新穎而富有感觸的專業(yè)通識,豁然自覺獻身事業(yè)之無悔,更以所從事的工程師職業(yè)而自豪。想必讀者經(jīng)過研讀此書,也一定會激發(fā)空天熱情,樹立空天情結(jié),啟迪工程智慧。我愿向大家推薦此書。

唐長紅(中國工程院院士,殲轟7A殲擊轟炸機、 運2大型運輸機總設(shè)計師)

序 言 二

我很高興地閱讀了《空天工程通識》書稿,這是一本具有探索意義、也很有價值的教材。我愿向廣大讀者推薦此書。

該書是北航新開課程“航空航天科技與工程通識”的配套教材,是為適應(yīng)“新工科”教育改革,為航空航天大類招生、大類培養(yǎng)而開發(fā)的通識讀本。編寫者們付出了艱辛的勞動,力求從工程視角,介紹航空航天工程的內(nèi)涵及其科學(xué)基礎(chǔ)與技術(shù)體系,以幫助航空航天專業(yè)的學(xué)生們盡早知曉“工程”概念,建構(gòu)航空航天知識體系的認(rèn)知,初步確立科學(xué)邏輯和技術(shù)思維,為成為一名優(yōu)秀航空航天工程師打好基礎(chǔ)。這個立意很好,很值得稱道。

世界航空航天領(lǐng)域正進入創(chuàng)新發(fā)展的新階段,空天一體、奔向更高遠(yuǎn)的空間是人類在新世紀(jì)的共同使命。改革開放以來,我國航空航天事業(yè)取得了偉大的歷史進步,正處在從航天大國邁向航天強國的豪邁進軍中。熱望更多的學(xué)子樹立遠(yuǎn)大理想,刻苦學(xué)習(xí),掌握本領(lǐng),投身祖國的航天事業(yè),也在為人類航天事業(yè)奉獻更多中國智慧和中國能量的努力中做出自己的貢獻。

吳偉仁(中國工程院院士,中國探月工程總設(shè)計師)

序 言 三

《空天工程通識》是北航施行大類招生、大類培養(yǎng)后,為航空航天大類學(xué)生量身定制的第一本通識課程配套教材。該書從工程視角,系統(tǒng)全面地描述各類學(xué)科在航空航天工程中所扮演的角色,幫助同學(xué)們認(rèn)識專業(yè)、合理選擇。讀者通過學(xué)習(xí)這本書,可以更加深入地了解并掌握各個專業(yè)解決問題的核心思維方式;當(dāng)面對實際工程問題時,不會被自身專業(yè)所限制,能夠站在工程整體的角度看待與分析之,并創(chuàng)新性地予以解決。這也是大類培養(yǎng)、通識教育的核心目標(biāo)所在。

北航學(xué)院在該課程的建設(shè)和教材編寫中,積極與航空工業(yè)集團公司等航空航天企業(yè)合作,邀請長期工作于我國航空航天科研 生產(chǎn)管理一線的專家張聚恩等加入。他們對航空航天工程技術(shù)的發(fā)展和航空航天人才培養(yǎng)具有豐富的閱歷和深入的理解,對課程教學(xué)和教材的高質(zhì)量編寫起到了重要作用。這是一次很好的校企合作開展工科教育、探索人才培養(yǎng)之路的模式創(chuàng)新。

我愿意向讀者們,特別是航空航天大類各專業(yè)的青年學(xué)子以及關(guān)心航空航天事業(yè)發(fā)展的讀者們推薦這本書。

房建成(中國科學(xué)院院士,北京航空航天大學(xué)常務(wù)副校長)

前 言

經(jīng)過艱辛而高效的編寫工作,《空天工程通識》一書終于問世了。

航空航天大類包含北航10個專業(yè)學(xué)院的近30個專業(yè)和專業(yè)類,幾乎包含了北航所有的空天相關(guān)優(yōu)勢工科專業(yè)。在大類培養(yǎng)課程體系中,迫切需要補充建設(shè)航空航天專業(yè)通識課程,以幫助大類培養(yǎng)的一年級學(xué)生初步了解大類專業(yè)的工程專業(yè)背景,即航空航天工程的概念、發(fā)展歷程、科學(xué)基礎(chǔ)、工程技術(shù)及能力素質(zhì)要求等;使學(xué)生熟悉并理解大類各專業(yè)在航空航天系統(tǒng)工程中所處的位置,以及各個專業(yè)解決問題的核心思維方式。這些是原有細(xì)分專業(yè)的課程體系中所缺乏的。

空天工程也稱航空航天工程,是迄今人類創(chuàng)造的所有工程類別中,對社會發(fā)展影響極為深刻、廣泛,同時又非常富有朝氣、具有挑戰(zhàn)性的門類之一。立志學(xué)習(xí)航空航天專業(yè)的學(xué)生,應(yīng)盡早知曉工程概念,樹立工程思維,建構(gòu)起合理的知識體系,既不甘平庸,又務(wù)實精進,為將來成為浩大空天工程項目中的合格一員,成為一名優(yōu)秀的航空航天工程師做好準(zhǔn)備。因此,北京航空航天大學(xué)馮如書院,特別邀請我們研討建設(shè)這樣一門專業(yè)通識課,并編寫《空天工程通識》一書作為課程配套教材。

編寫組成員有:張聚恩、萬志強、高靜、王亞男、武瑾媛、梁偉濤、王耀坤。具體分工如下:張聚恩、萬志強擔(dān)任主編,確定全書結(jié)構(gòu),并對全書統(tǒng)稿;高靜擔(dān)任副主編。王亞男和張聚恩負(fù)責(zé)第1章的編寫,王耀坤和萬志強負(fù)責(zé)第2章的編寫,萬志強負(fù)責(zé)第3章的編寫,張聚恩負(fù)責(zé)第4章的編寫,武瑾媛和張聚恩負(fù)責(zé)第5章的編寫,梁偉濤和高靜負(fù)責(zé)第6章的編寫。編寫組歷時近一年,數(shù)易其稿,終于完成了編寫工作。本書的出版得到了北京航空航天大學(xué)雙一流建設(shè)通識課程專項經(jīng)費的資助與支持。

本書以“工程”為導(dǎo)引和框架,詮釋工程理念,培育工程思維,幫助同學(xué)們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識、學(xué)方法,提高學(xué)養(yǎng)和能力;促使同學(xué)們懂全局、懂集成、懂優(yōu)化、懂權(quán)衡,增強工程素養(yǎng)。全書共分6章。第1章空天工程概述,從探討工程和與工程密切關(guān)聯(lián)的科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)等概念及其相互關(guān)系出發(fā),導(dǎo)出空天工程的含義、演進、特點和發(fā)展趨勢,并力求以工程和空天工程的偉大實踐來說明,以幫助讀者理解和建立工程思維。第2章空天工程的發(fā)展,綜述空天工程的發(fā)展歷程,評析歷史上的重大空天工程,介紹當(dāng)代空天工程,用圖文結(jié)合的方式,梳理出空天工程的發(fā)展脈絡(luò),并通過對具有里程碑意義的偉大工程的介紹,進一步揭示空天工程的特點及其引起的科學(xué)技術(shù)進步。第3章空天工程的科學(xué)基礎(chǔ),對空天工程所涉及的科學(xué)進行簡明介紹,探究空天工程恢宏巨建的科學(xué)基石,主要包括航空航天共用性力學(xué)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、航空的科學(xué)基礎(chǔ)、航天的科學(xué)基礎(chǔ)等。第4章空天工程技術(shù),從工程技術(shù)的概念出發(fā),對空天工程技術(shù)及其體系進行詮釋,概要介紹設(shè)計、制造、材料、試驗及系統(tǒng)工程等技術(shù),并對空天工程技術(shù)的未來發(fā)展做出前瞻。第5章空天工程產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè),從空天工程的產(chǎn)品及其發(fā)展趨勢入手,闡釋空天產(chǎn)業(yè)的概念、構(gòu)成與特點,介紹世界航空航天強國的產(chǎn)業(yè)狀況,以及詳析中國空天產(chǎn)業(yè)的布局。第6 章空天工程教育,從空天工程教育的基本含義與責(zé)任出發(fā),回顧其發(fā)展歷程,對國內(nèi)外著名相關(guān)高等學(xué)府的專業(yè)設(shè)置情況和專業(yè)培養(yǎng)水平進行簡要介紹,對航空航天從業(yè)者的素質(zhì)要求和時代使命進行闡述,并從專業(yè)和職業(yè)關(guān)系的角度,對當(dāng)代航空航天類高等院校學(xué)生的專業(yè)選擇和職業(yè)規(guī)劃提出建議。

本書的編寫是大類培養(yǎng)方案中航空航天專業(yè)工程通識課程及其教材的首次嘗試。航空航天大類專業(yè)的學(xué)生使用本書,有助于建立空天工程理念,堅定空天報國志向,啟迪和培養(yǎng)工程思維能力,增強對空天工程及其相關(guān)科技門類的認(rèn)知,正確理解專業(yè)與職業(yè)的關(guān)系,理性選擇專業(yè)。非航空航天專業(yè)的學(xué)生和感興趣的讀者,也可以通過本書,了解中國及世界航空航天工程發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及未來。本書可以作為大學(xué)“航空航天概論”課程和教材的有益補充。

編寫組

2019年8月