Введение

Криогенная техника - часть техники низких температур, связанная с получением, поддержанием и использованием температур ниже 120 К (-123 ⁰С). Криотехника в части, относящейся к определяющим её процессам, опирается на три базовые науки - термодинамику, теорию тепло- и массообмена и гидрогазодинамику. При использовании каждой из них в низкотемпературной области возникают специфические задачи.

Первое место в этой триаде занимает, несомненно, термодинамика. Определяющая роль термодинамики проявляется не только в обосновании принципиальных основ и расчётных методов низкотемпературной техники, но и в её значении как базы для дальнейшего развития методов и техники получения низких температур.

В связи с этим в последние годы намечается относительно быстрое развитие тех направлений термодинамики (особенно технической), которые непосредственно связаны с техникой низких температур. Развитие криогенной техники, наблюдающееся последние 25 - 30 лет, привело к необходимости использовать (и развивать) такие разделы термодинамики, которые не были связаны непосредственно с криогенной техникой. К ним относятся прежде всего традиционные направления термодинамики, получившие дополнительный стимул для дальнейшего развития в связи с тем, что их аппарат стал уже недостаточным для решения новых, более сложных задач. Это термодинамическая теория стационарных и нестационарных низкотемпературных процессов и обратных циклов, в том числе их термодинамическая и термоэкономическая оптимизация, а также термодинамический анализ отдельных процессов низкотемпературной техники (дросселирования, регенеративного теплообмена, некоторых видов расширения рабочего тела, разделения смесей и т.д.). Возрастающее использование двух- и многокомпонентных смесей стимулировало исследования их теплофизических свойств и фазового равновесия сложных систем, содержащих при низких температурах несколько жидких фаз или жидкую и твёрдую фазы.

Дисциплина (модуль) «Технические системы охлаждения двигательных установок ЛА» имеет своей целью дать знания об основных процессах, проходящих в криогенных установках, изучить законы их функционирования, познакомить с основными подходами для решения инженерных задач по выбранной специальности.

Лабораторный практикум по изучаемому курсу имеетт целью помочь студентам приобрести практические знания в рассматриваемой области, глубже усвоить основные законы прохождения рабочих процессов в технических системах криогенной техники, овладеть навыками практического использования и анализа работы криогенных установок различных типов.

Современный уровень подготовки будущих специалистов требует развития у студентов исследовательских навыков работы, что можно осуществить в процессе изучения технических дисциплин, методами лабораторного практикума. В предлагаемой методике проведения лабораторного практикума по дисциплине (модулю) «Технические системы охлаждения двигательных установок ЛА»оплива и рабочие процессы в авиационных и ракетных двигателях» следует выделить основные этапы занятия:

• проверочный тест по теме работы;

• выполнение лабораторной работы;

• оформление отчёта по выполненной работе;

• защита отчёта по лабораторной работе.

В начале лабораторного занятия студентами выполняется проверочный теоретический тест, состоящий из 5 вопросов. Цель проводимого теста заключается в определении степени подготовленности студента к данной лабораторной работе, владение им теоретическим материалом выполняемого учебного занятия. Тест содержит теоретические вопросы уровня воспроизведения, в которых отражается основное содержание и смысл данной лабораторной работы.

Подготовка к данному тесту должна помочь студенту в раскрытии смысла проводимого занятия, оценить особенности выполняемой лабораторной работы и её специфику, а также обозначить итоговые результаты эксперимента. Данный проверочный тест можно проводить как в устной форме, так и в письменной, на усмотрение преподавателя.

В идеале, если данный тест проводится с помощью компьютерного тестирования, которой сразу оценивает уровень подготовленности студента. Данный теоретический тест является своеобразным пропуском к проведению лабораторной работы, если студент показывает плохие результаты по подготовке теоретического материала, он не допускается к выполнению работы и её экспериментальной части.

На данный этап учебного занятия отводится от 5 до 15минут.

Затем у каждого студента проверяется наличие бланка лабораторной работы, который представляет собой план-конспект лабораторной работы со всеми основными таблицами, законами и графиками. При отсутствии бланка лабораторной работы студент также не допускается к выполнению работы. Данное требование вводится в основном, для экономии времени при выполнении лабораторной работы.

Следующим, основным этапом занятия является собственно выполнение работы. Учебная группа разбивается на пары по 2-3 студента (число студентов в группе может варьироваться от 2 до 5 человек, в зависимости от количества проводимых работ и от общего числа студентов в учебной группе). Не рекомендуется для выполнения лабораторной работы создавать группы студентов более 5 человек, т.к. в этом случае вероятность того, что кто-то из студентов будет бездельничать возрастает. Таким образом, разбив студентов на группы, они приступают к выполнению эксперимента согласно предписанию данной лабораторной работы. В зависимости от сложности выполняемой работы на данный этап выделяют от 30 до 40 минут времени занятия.

Дальнейшим этапом учебного занятия является оформление выполненной лабораторной работы, проведение соответствующих расчётов, построение графиков (если это определено в задании к работе), анализ полученных результатов эксперимента и формулирование выводов. Оформление работы производится каждым студентом индивидуально. После выполнения и оформления, отчёт по лабораторной работе сдаётся на проверку преподавателю.

При оформлении отчёта по выполненной лабораторной работе необходимо указать наименование и цель выполнения работы, дать описание технических данных приборов, которые использовались в работе (указываются наименование приборов и их типы, пределы шкал, цена одного деления), привести структурную или принципиальную схему лабораторной установки (стенда). В отчёте отразить регистрацию опытных данных, получаемых в ходе эксперимента (журнал наблюдений, протокол испытаний), расчётные формулы и результаты вычислений для теоретических параметров. По результатам наблюдений или вычислений построить графики, позволяющие произвести анализ исследуемого явления или процесса.

Сделать выводы по лабораторной работе, в конце отчёта ставятся дата, подписи студента и преподавателя, принявшего работу.

Заключительным этапом занятия является защита лабораторной работы. Данный этап работы проводится в виде индивидуальной беседы между преподавателем и студентом. Собеседование может проводиться также в виде тестирования, или в форме устного собеседования, или письменного опроса. Выбор той или иной формы контроля главным образом определяется численностью учебной группы, общим уровнем подготовленности, развитых навыков и способностей студентов. Следует отметить, что данный этап лабораторного занятия является самым напряжённым и интенсивным, т.к. за небольшой промежуток времени преподаватель должен оценить степень усвоения студентом лабораторного материала, определить уровень понимания изученного материала, выявить недостатки и пробелы в его знаниях по данной теме. Кроме того, проверить произведённые вычисления в соответствии с требованиями выполняемой работы, оценить правильность сформулированных выводов по окончанию эксперимента. Целесообразно такую защиту проводить в виде компьютерного тестирования, по окончании которого студенту выставляется итоговая оценка за выполнение данной лабораторной работы. В случае, если такой возможности нет, можно провести устную беседу со студентом, которая может состоять в виде теоретических вопросов на основные законы, закономерности и формулы, на основании которых проводится данный эксперимент, или же в подтверждение которых проводилась данная лабораторная работа. По окончанию защиты лабораторной работы преподаватель определяет, защищена или нет данная работа. В случае, если студент не защищает выполненную работу, её сдача переносится на следующее лабораторное занятие, и на усмотрение преподавателя следующее занятие студент может начать не с проверочного теста к новой лабораторной работе, а с защиты старой, не сданной лабораторной работы. Накопление студентом несданных лабораторных работ ведёт к понижению возможности получения им вовремя зачёта по лабораторному практикуму, и следовательно к невыходу в установленный срок на экзаменационную сессию.

В заключение студенты получают домашнее задание, которое состоит в названии следующей лабораторной работы и рекомендуется литература, которую необходимо изучить к этому занятию.

Предлагаемая структура (табл.1) проведения лабораторных работ (ЛР) создаёт эффективные условия для стимуляции приобретения знаний, заставляющее студентов в течение семестра систематически изучать теоретические вопросы дисциплины (модуля), регулярно готовиться к учебным занятиям.

Таблица 1.

Методика проведения лабораторных работ

ЛР по дисциплине (модулю) 47514 «Топлива и рабочие процессы в АРД»	Структура ЛР	Содержание ЛР	Время (мин.) на этап ЛР
	инструктаж по ТБ; проверочный тест; рабочий материал ; выполнение ЛР; уборка рабочего места; защита ЛР; домашнее задание	роспись в журнале ТБ; 5 вопросов по теории; наличие бланка ЛР; проведение опытов; отключение питания; 5-7 вопросов по ЛР тема и литература к следующей ЛР	5 - 10 5 - 10 до 5 90 - 110 до 10 20 - 30 до 5