校友｜线上分享会——对话帝国理工大学航天航空学长

本次WLSA校友会非常荣幸邀请到WLSA优秀毕业生、现在就读于帝国理工大学航天航空专业的Peter Zhou学长分享他的经验和见解。

帝国理工大学在航天航空领域投入巨资，拥有先进的航空引擎实验室、深空探索实验中心等实习基地，并设有航空航天学院。

学校每年都与航天企业合作，举办实习计划，让学生有机会亲临企业开展研究。此外，学校还提供航空航天奖学金，以吸引更多优秀学子致力于这一研究领域。

大学介绍

帝国理工大学｜Imperial College London

帝国理工大学，简称帝国理工，创建于1907年，位于伦敦南肯辛顿区，是英国顶尖的综合性大学之一。

学校在工程、科技、人文艺术等多个学科领域具有卓越的研究实力，特别是在计算机科学、建筑、设计、电子工程等方面处于国际领先地位，培养了众多科技领域的杰出人才。帝国理工注重实践与创新，校园环境优美，是英国乃至全球最具影响力的理工类大学之一。

航空航天专业主要学习什么内容？

首先需要明确的是，航空航天与天文学有所不同，航空与航天都属于工程学范畴，而天文学则属于科学范畴。

航空主要涉及的是制造所有在地球大气层内飞行的飞行器，例如C919飞机等；而航天则是制造飞向太空的火箭和探测器。天文学是航天工程的一个需求端，例如天文台发射探测器，需要依靠航空航天工程师进行设计和制造。

具体到课程学习，Peter学长强调，一切课程的基础都是数学和计算机知识，一定要将基础打扎实。其中数学课程中，微积分只是一个基础，在大一时，还需要学习多元微积分、常规微分方程、复分析、傅里叶变换、向量微积分、偏微分、概率论等知识，这些知识在工程实践中都有重要作用。同时，运算数学与计算机的结合，是整个专业的基础工具。

航空航天的主要课程可以分为力学和热力学等多个学科分支。力学主要包括结构力学、材料力学、流体力学和机械力学。在机械力学中，又分出了静力学和动力学。这些不同的力学学科相互交织和融合，从而产生了控制动力学、轨道动力学、航天器的结构力学以及发射与载入体（通常所说的火箭）等学科。

结构力学是一门关于如何设计出满足工程要求、避免在振动下发生金属疲劳并导致断裂等结构破坏的学科。学长最为重视的是流体力学，这是一门既复杂又有趣的学科。流体力学非常复杂，目前还没有理论方法可以完全求解，因此需要借助计算机进行模拟和仿真。当然，流体力学需要扎实的数学基础。

在课程体系中，还有一些其他的选修课程（帝国理工航空航天专业前两年的课程都是必修的，后两年则有选修课程）。今年，学长选择了轨道动力学和发射与载入体设计作为他的选修课程。

学长认为所有课程中最有趣的是工程实践（Engineering Practice），这也是英国本科教育的一个特色。简单来说，这个课程需要与来自不同背景的人合作完成有趣的工程项目。例如，学长回忆起大一时的经典迎新项目：改造玩具遥控车。具体步骤是将玩具遥控车拆解，标记每个零件的用途，学习车辆的基本驱动原理，进行设计计算，最后提交一辆重新设计的小车作为项目成果。这个项目不仅需要技术知识，还需要团队合作和创造力。

大一的时候，学长还制作了风扇叶片，使用3D打印技术制造出来后，放入风洞里进行测试。在大二的时候，他完成了一个轻质无人机螺旋桨，这个项目的研究成果主要包括两部分：一个是结构部分，一个是控制部分。在结构方面，底层逻辑是应用结构力学的有限元分析方法，这种方法可以判断材料是否符合标准，并在此基础上进行优化设计。最终制造出来的无人机在学长分享的视频中成功地飞入空中并保持水平飞行状态。

学长介绍了工程学中经典的三元分析方法：理论方法、数值方法和实验方法。他用一个非常形象的例子来解释这个概念：假设需要设计一头外形为牛的兰博基尼超跑。首先，要在纸笔上进行一些理论分析，预测风吹过这头牛时阻力的情况，这就是理论方法。然后，将其放入数值方法中进行模拟，一个非常有名的表情图“科学吹牛”，就是数值方法画出来的图像，我们称之为CFD (computational fluid dynamics)计算流体力学。计算得出的牛与理论分析的牛可能会有所不同。最后的实验方法是把牛放进风洞，亲眼验证计算是否准确。这就是航空航天中，在空气动力学、结构力学或者热力学中基本上都会遇到的三元分析方法。

总的来说，学长认为航空航天是一个非常有趣且充实的学科。

校内专业课的规模

学校的必修课通常是大班制，全年级的学生一起参加，但许多学生会选择在家自学，因此真正来到教室听讲的学生大约有80人左右。在大一和大二时，学校还会提供小班辅导（small class tutorial），由助教（博士或研究生）带领学生学习，班级人数大约在20人左右。

此外，学生们还可以选择自己感兴趣的专业课程。这些课程通常是大班制，大部分情况下每个班级有50人左右。然而，班级的具体人数会根据课程的难度而有所变化。例如，流体力学的课程难度较高，因此参与者大多是外校的研究生和博士生，只有少数大三大四的学生会选择这门课程，因此整个班级通常只有10到20人。

高中阶段的学习建议

对于渴望进入工程或其他理科领域的高中生来说，打下坚实的微积分和物理基础是至关重要的，这将为未来的学习生涯奠定基石。

此外，对于学有余力的同学来说，课外学习编程是一个很好的选择。掌握编程技能将使大学学习变得更加轻松。在高中阶段，学长通过学习C++、Python、Unity3D和Matlab等语言，帮助他更好地完成了从高中到大学阶段的过渡。

除了编程，提前了解CAD建模也是非常有益的。可以通过Coursera、MOOC、B站等免费的在线学习平台来学习这些编程和建模软件。

学长还强烈推荐大家参加GFSSM比赛。GFSSM即科幻太空城设计大赛，涵盖了工程和商科的内容，同时也考验了团队协作的能力。这项比赛不仅能够锻炼综合能力，还有助于建立人际关系和展示个人才华。

帝国理工的住宿和餐饮

学校第一年会提供宿舍，地理位置离学校也近，寝室一般是一人一间或者两人一间。学校的餐饮位于平均水准，倘若同学们适应不了学校食堂的食物，可以选择去校外购买。

Q&A 互动问答

在最后的部分，Peter学长就同学们提出的问题进行了详细的解答：

帝国理工对于AI（比如ChatGPT）有什么样的使用限制？

由于学长学习的是工程专业，而工程专业对设计类型的工作有很高的要求，并且经常需要编写代码或进行工程计算，因此AI并不能起到很大的作用，所以学校对AI的限制和管控并没有那么严格。但是，学长也提到，虽然AI无法帮助学生们进行复杂的实验和计算，但它仍然有一些可取之处，例如使用ChatGPT撰写文章并检查文字中的语法错误。工程类专业对文字水平的要求不是特别高，只需要语言表达流畅，逻辑清晰即可，审查的内容主要侧重于人为计算得到的数据和图像。

申请帝国理工工程专业是否需要在高中阶段学习过计算机类学科？

计算机学科知识的储备并不是强制要求，面试时考官也不会着重考察面试者的计算机基础，但是学校会默认新入学的学生已经有了很好的计算机基础，因此对于零计算机基础的学生，课程难度会很高，学业压力也会很大。学长举了一个例子，在大一时，与他同专业的人数大约有150多人，然而，由于有大约30名学生没有在高中打下良好的计算机知识基础，他们被迫选择了转专业、留级，或者退学，这也导致在大二时期学长的专业只剩下了120名学生。所以，学生们应该在入学前至少学会计算机基础知识。

转专业有特定要求吗？

根据不同学科而定，相关性比较高的专业比较好转，建议感兴趣的同学可以去大学官网上查询。

学习压力大吗？

996的作息时间，大一很忙，大二更忙，周末时间也要花额外时间回到校内进行小组讨论，每周基本只有一天休息。

读大学和高中会有什么不同的感觉？

高中生活比较有规律，大学与之相比，时间上相对自由，不同同学有着不同的生活习惯，有些同学喜欢在考前突击，有些同学擅长日积月累。总的来说在大学期间，由于同学们选的是都是自己感兴趣的课程，所以痛并快乐着。

申请工程专业必须要有参与过实践类项目的经历吗？

如果有实践的经历，那当然是加分项。学长在高中阶段完成了一些具有挑战性的项目，这些项目相当于跟随大学教授一起预习大一的知识内容。

总结

在这次校友分享会上，Peter学长向我们详细介绍了帝国理工大学的航空航天专业。希望同学们通过这次分享，能够更深入地了解自己心仪的大学和专业。

再次感谢Peter学长的精彩分享以及对WLSA校友会的支持！

文字｜Elma L, Jennifer F, Sean Z

编辑｜Angelica H, Keegy Z

特别鸣谢｜Dr. Oliver Jin, Peter Zhou

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