商丘医学高等专科学校《飞行器制导控制原理与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《飞行器制导控制原理与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、飞行器的飞行控制是一个复杂的系统工程。电传飞控系统相较于传统的机械飞控系统，具有诸多优势，以下哪一项不是电传飞控系统的优势？（）A.减轻飞行器重量B.提高控制精度和响应速度C.降低系统复杂度和维护成本D.增强系统的可靠性和容错能力2、航空航天中的数值模拟技术在设计和分析中发挥着重要作用。假设在对一种新型飞行器的外流场进行数值模拟时，发现计算结果与风洞试验存在较大偏差。以下哪种原因最有可能导致这种偏差？（）A.网格划分不够精细B.物理模型不准确C.边界条件设置错误D.以上都有可能3、在航空发动机的工作原理中，涉及到多种复杂的物理过程。以下关于航空发动机的描述，不正确的是：（）A.涡轮喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体来推动飞机前进B.涡轮风扇发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇，提高了燃油效率C.活塞式发动机在现代大型客机中仍然广泛使用，因其可靠性高D.航空发动机的性能指标包括推力、燃油消耗率、重量等4、直升机具有独特的飞行性能和应用场景。以下关于直升机飞行原理和特点的描述，哪一项是错误的？（）A.直升机通过旋转的旋翼产生升力和推力，实现垂直起降和悬停B.直升机的旋翼可以通过改变桨叶的桨距来调整升力和推力的大小和方向C.直升机的飞行速度通常比固定翼飞机慢，航程和续航时间也较短D.直升机在飞行过程中不需要考虑空气动力学的影响，因为其飞行方式与固定翼飞机完全不同5、在太空探索任务中，生命支持系统是保障宇航员生存的关键。假设进行一次长期的载人火星任务。以下关于生命支持系统的功能和设计要求的描述，哪一项是最重要的？（）A.生命支持系统只需提供氧气，其他物质可以忽略B.系统的重量和体积不重要，只要能满足基本需求C.能够实现水、氧气和食物的循环再生，同时有效处理废物D.生命支持系统不需要考虑可靠性和可维护性，一次性使用即可6、在航天器的热控系统中，需要有效地控制航天器内部和表面的温度。假设一颗卫星在太空中经历剧烈的温度变化。以下关于热控措施和原理的描述，哪一项是准确的？（）A.被动热控系统完全依靠材料的热特性，无法进行主动调节B.热管可以快速将热量从高温区域传递到低温区域，效率极高C.隔热材料越厚，热控效果越好，不考虑重量增加的问题D.热控系统只需要考虑设备的工作温度，不需要考虑宇航员的舒适度7、在航空航天材料科学中，材料的性能和选择对于飞行器的制造至关重要。假设需要为一种高超音速飞行器的表面选择一种能够承受高温、高压和高速气流冲刷的材料。以下哪种材料最有可能满足要求？（）A.陶瓷基复合材料B.铝合金C.普通钢材D.塑料8、在航空航天领域，飞行器的设计和性能优化是至关重要的。空气动力学原理在飞行器的外形设计、飞行控制等方面发挥着关键作用。例如，飞机的机翼形状设计是为了产生足够的升力，同时减小阻力。那么，以下关于飞机机翼产生升力的原理，哪一项是正确的？飞机机翼上表面的气流速度比下表面快，根据伯努利原理，会产生压力差，从而形成升力。在机翼设计中，以下哪个因素对升力的产生影响最大？（）A.机翼的面积B.机翼的厚度C.机翼的弯度D.机翼的长度9、航天器在太空中运行时，需要考虑多种轨道力学因素。在近地轨道上运行的航天器，受到地球引力和大气阻力的影响。以下关于近地轨道航天器的描述，哪一项是不正确的？（）A.大气阻力会导致航天器的轨道逐渐降低，需要定期进行轨道维持操作B.为了保持在稳定的近地轨道上，航天器的速度需要精确控制在一定范围内C.地球的非球形引力对近地轨道航天器的轨道影响较小，可以忽略不计D.太阳活动可能会引起地球高层大气密度的变化，从而影响近地轨道航天器的轨道10、航天器的热控制是保证其正常运行的关键。以下关于航天器热控制技术的说法，不正确的是：（）A.多层隔热材料可以有效减少航天器内部与外部环境的热交换B.热管可以将热量从高温区域传递到低温区域，实现热量的均匀分布C.主动热控制系统通过消耗大量能源来维持航天器的温度稳定D.航天器在进入地球阴影时，由于没有太阳辐射，温度会迅速降低，不需要热控制11、在飞行器的导航系统中，多种导航方式相互配合。以下关于导航系统的描述，不正确的是：（）A.惯性导航系统不依赖外部信息，具有自主性和保密性B.卫星导航系统精度高，但容易受到干扰C.天文导航系统在长距离飞行中具有独特的优势D.飞行器的导航系统一旦确定，就不能再更改或升级12、在航天器的轨道机动中，需要精确计算推进剂的消耗和轨道变化。假设要将一颗卫星从低轨道转移到高轨道。以下关于轨道机动的原理和策略的描述，哪一项是正确的？（）A.轨道机动不需要考虑能量守恒定律，随意消耗推进剂即可B.低轨道到高轨道的转移可以通过一次短时间的大推力推进实现C.合理规划推进剂的使用，采用多次小推力推进或霍曼转移等方式，以最小的消耗实现轨道转移D.轨道机动的效果不受卫星初始轨道参数和推进系统性能的影响13、在航天器的轨道设计中，考虑地球非球形引力摄动的影响时，以下说法准确的是：（）A.地球非球形引力摄动对低轨道航天器影响较大，对高轨道航天器可以忽略不计B.地球非球形引力摄动会导致航天器轨道的半长轴、偏心率和倾角发生微小变化，但不会影响轨道周期C.地球非球形引力摄动可以通过简单的数学模型精确计算和补偿，不会对航天器的轨道控制造成困难D.地球非球形引力摄动对航天器轨道没有任何影响，在轨道设计中无需考虑14、航空航天工程中的可靠性增长试验是提高产品可靠性的重要手段。以下关于可靠性增长试验的描述，不正确的是：（）A.通过试验发现产品的潜在故障和薄弱环节B.根据试验结果采取改进措施，逐步提高可靠性C.可靠性增长试验只需要进行一次，就可以确保产品达到高可靠性D.试验过程中要对产品的可靠性进行监测和评估15、航天器的电源系统是其正常运行的重要保障。以下关于航天器电源系统的描述，不正确的是：（）A.太阳能电池板是航天器常用的电源之一，其效率会受到太空环境的影响B.蓄电池可以在航天器处于阴影区时提供电力C.核电源具有功率大、寿命长的优点，但存在安全和环保问题D.航天器电源系统的设计不需要考虑重量和体积的限制二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明航空航天工程中飞行力学模型的建立过程，包括考虑的各种力和力矩。解释如何利用飞行力学模型进行飞行性能预测和控制策略设计。2、（本题5分）全面剖析飞行器的自动驾驶系统中的路径规划算法，包括基于地图的规划、基于动态环境的实时规划、多目标优化规划等，解释如何在复杂空域环境中生成安全、高效的飞行路径，分析算法的性能评估指标和改进方向。3、（本题5分）详细阐述航天器的轨道机动技术，包括变轨的原理、所需的动力来源、控制策略，分析轨道机动在卫星组网、空间站对接等任务中的应用。4、（本题5分）详细阐述航天器电源系统中的太阳能电池技术，包括其工作原理、效率提升方法、在不同轨道环境下的性能表现，分析太阳能电池板的布局和姿态控制对发电效率的影响。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细分析航空发动机的噪声产生机制和降噪技术。研究发动机内部的气流噪声、机械噪声等来源。探讨如何通过发动机设计改进、消声装置和声学处理来降低发动机噪声。2、（本题5分）全面论述航空发动机燃烧室内的燃烧过程和燃烧稳定性的影响因素，分析燃料喷射方式、气流组织和燃烧室形状对燃烧效率和污染物排放的影响。研究燃烧室内的火焰传播和燃烧不稳定性的监测和抑制方法。3、（本题5分）全面论述航天器的姿态控制执行机构，如动量轮、控制力矩陀螺和推力器。分析执行机构的工作原理、性能特点和控制策略，以及如何根据任务需求选择合适的姿态控制执行机构组合。探讨新型姿态控制执行机构的研究和应用。4、（本题5分）全面论述飞机的自动驾驶系统的发展历程和现状，包括早期的自动驾驶仪和现代的电传飞控系统。分析自动驾驶系统在提高飞行安全性、减轻飞行员工作负担和实现精确飞行控制方面的作用，探讨自动驾驶系统面临的技术挑战和未来的发展方向，如人工智能在自动驾驶中的应用。5、（本题5分）深入探讨航空发动机的尾气排放控制技术。分析氮氧化物、颗粒物等污染物的生成机制。研究如何通过燃烧优化、尾气处理等手段降低发动机的尾气排放，满足环保要求。四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在一次航天飞机的返回任务中，热防护瓦出现脱落，对航天飞机的结构造成一定威胁。请分析热防护瓦脱落的原因，如安装问题、材料老化、飞行过程中的热应力等，并研究如何防止热防护瓦脱落的再次发生。2、（本题10分）一家航天企业在测试卫星的姿态敏感器时，发现敏感器的测量精度不够准确。分析影响敏感器测量精度的因素，如传感器性能、安装误差或外界干扰等，并提出提高敏感器精度的技术方案。