序 言 一

學以致用,以學明志。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)已成為當今世界富國、強國的重要標志。《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;循序引導,以寬闊的視野詮釋工程理念,教導工程思維

格物致知,道心惟微。張聚恩先生擁有50多年航空航天科技 工作的經驗,由他領銜主編的《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,為讀者正確認識工程內涵、客觀看待工程師職業(yè)、理性認識專業(yè)方向,提供了一條新的途徑指引。通過學習此書,作為學者,有助于擺脫單一專業(yè)的束縛,而從系統(tǒng)工程的角度去認識空天工程;作為學生,可以知曉各種專業(yè)在一項宏大工程里所起的作用,明晰個人在其中應擔當的使命,從而更好地把握進一步學習和研究的方向,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。想必讀者經過研讀此書,也一定會激發(fā)空天熱情,樹立空天情結,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“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涵及其科學基礎與技術體系,以幫助航空航天專業(yè)的學生們盡早知曉“工程”概念,建構航空航天知識體系的認知,初步確立科學邏輯和技術思維,為成為一名優(yōu)秀航空航天工程師打好基礎。這個立意很好,很值得稱道。

世界航空航天領域正進入創(chuàng)新發(fā)展的新階段,空天一體、奔向更高遠的空間是人類在新世紀的共同使命。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。熱望更多的學子樹立遠大理想,刻苦學習,掌握本領,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)全面地描述各類學科在航空航天工程中所扮演的角色,幫助同學們認識專業(yè)、合理選擇。讀者通過學習這本書,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所在。

北航學院在該課程的建設和教材編寫中,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 生產管理一線的專家張聚恩等加入。他們對航空航天工程技術的發(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,對課程教學和教材的高質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)的青年學子以及關心航空航天事業(yè)發(fā)展的讀者們推薦這本書。

房建成(中國科學院院士,北京航空航天大學常務副校長)

前 言

經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,迫切需要補充建設航空航天專業(yè)通識課程,以幫助大類培養(yǎng)的一年級學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、科學基礎、工程技術及能力素質要求等;使學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。立志學習航空航天專業(yè)的學生,應盡早知曉工程概念,樹立工程思維,建構起合理的知識體系,既不甘平庸,又務實精進,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備。因此,北京航空航天大學馮如書院,特別邀請我們研討建設這樣一門專業(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、萬志強擔任主編,確定全書結構,并對全書統(tǒng)稿;高靜擔任副主編。王亞男和張聚恩負責第1章的編寫,王耀坤和萬志強負責第2章的編寫,萬志強負責第3章的編寫,張聚恩負責第4章的編寫,武瑾媛和張聚恩負責第5章的編寫,梁偉濤和高靜負責第6章的編寫。編寫組歷時近一年,數易其稿,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雙一流建設通識課程專項經費的資助與支持。

本書以“工程”為導引和框架,詮釋工程理念,培育工程思維,幫助同學們學科學、學技術、學知識、學方法,提高學養(yǎng)和能力;促使同學們懂全局、懂集成、懂優(yōu)化、懂權衡,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聯(lián)的科學、技術、產品、產業(yè)等概念及其相互關系出發(fā),導出空天工程的含義、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,介紹當代空天工程,用圖文結合的方式,梳理出空天工程的發(fā)展脈絡,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技術進步。第3章空天工程的科學基礎,對空天工程所涉及的科學進行簡明介紹,探究空天工程恢宏巨建的科學基石,主要包括航空航天共用性力學與數學基礎、航空的科學基礎、航天的科學基礎等。第4章空天工程技術,從工程技術的概念出發(fā),對空天工程技術及其體系進行詮釋,概要介紹設計、制造、材料、試驗及系統(tǒng)工程等技術,并對空天工程技術的未來發(fā)展做出前瞻。第5章空天工程產品與產業(yè),從空天工程的產品及其發(fā)展趨勢入手,闡釋空天產業(yè)的概念、構成與特點,介紹世界航空航天強國的產業(yè)狀況,以及詳析中國空天產業(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任出發(fā),回顧其發(fā)展歷程,對國內外著名相關高等學府的專業(yè)設置情況和專業(yè)培養(yǎng)水平進行簡要介紹,對航空航天從業(yè)者的素質要求和時代使命進行闡述,并從專業(yè)和職業(yè)關系的角度,對當代航空航天類高等院校學生的專業(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科技門類的認知,正確理解專業(yè)與職業(yè)的關系,理性選擇專業(yè)。非航空航天專業(yè)的學生和感興趣的讀者,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“航空航天概論”課程和教材的有益補充。

編寫組

2019年8月