航天器空间飞行器动力学与控制考核试卷

航天器空间飞行器动力学与控制考核试卷考生姓名：答题日期：得分：判卷人：

本次考核旨在测试考生对航天器空间飞行器动力学与控制知识的掌握程度，检验其在理论分析和实际应用方面的能力。

一、单项选择题（本题共30小题，每小题0.5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.航天器在轨道上飞行时，受到的主要阻力是：（）

A.空气阻力

B.太空微尘撞击

C.地球引力

D.太阳辐射压力

2.卫星轨道高度增加，其运行周期将：（）

A.增加

B.减少

C.保持不变

D.无法确定

3.地球同步轨道的倾角为：（）

A.0°

B.23.5°

C.90°

D.63.4°

4.航天器在近地轨道飞行时，其速度大约为：（）

A.7.9km/s

B.11.2km/s

C.16.7km/s

D.25.1km/s

5.航天器变轨时，若要从低轨道转移到高轨道，应：（）

A.减小推进剂消耗

B.增加推进剂消耗

C.保持推进剂消耗不变

D.不需要推进剂

6.航天器姿态控制常用的执行机构是：（）

A.燃气舵

B.电磁舵

C.太阳帆

D.反向喷射装置

7.航天器热控制系统中，常用的散热方式是：（）

A.导热

B.热辐射

C.热对流

D.热交换

8.航天器在轨道上飞行时，其姿态稳定性主要取决于：（）

A.推进系统

B.结构设计

C.控制系统

D.环境因素

9.地球自转速度与赤道上的物体速度的关系是：（）

A.地球自转速度大于赤道上的物体速度

B.地球自转速度小于赤道上的物体速度

C.地球自转速度等于赤道上的物体速度

D.无法确定

10.航天器变轨时，若要从高轨道转移到低轨道，应：（）

A.减小推进剂消耗

B.增加推进剂消耗

C.保持推进剂消耗不变

D.不需要推进剂

11.航天器在轨道上飞行时，其姿态控制常用的传感器是：（）

A.加速度计

B.惯性导航系统

C.地面测控系统

D.红外探测器

12.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

13.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

14.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

15.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

16.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

17.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

18.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

19.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

20.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

21.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

22.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

23.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

24.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

25.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

26.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

27.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

28.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道倾角对地球同步轨道无影响

D.无法确定

29.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道偏心率越大，地球同步轨道越稳定

B.轨道偏心率越小，地球同步轨道越稳定

C.轨道偏心率对地球同步轨道无影响

D.无法确定

30.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：（）

A.轨道高度越高，地球同步轨道越稳定

B.轨道高度越低，地球同步轨道越稳定

C.轨道高度对地球同步轨道无影响

D.无法确定

二、多选题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道高度？（）

A.地球自转速度

B.地球引力

C.航天器的速度

D.航天器的质量

2.航天器姿态控制中，以下哪些方法是常用的？（）

A.燃气舵控制

B.反向喷射控制

C.太阳帆控制

D.磁力控制

3.航天器热控制系统中，以下哪些是常见的散热方式？（）

A.导热

B.热对流

C.热辐射

D.热交换

4.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其姿态稳定性？（）

A.推进系统设计

B.结构设计

C.控制系统性能

D.环境温度变化

5.地球同步轨道的特点包括哪些？（）

A.轨道平面与赤道平面重合

B.轨道周期等于地球自转周期

C.轨道倾角为90°

D.轨道高度约为35786公里

6.航天器变轨时，以下哪些情况会导致推进剂消耗增加？（）

A.从低轨道转移到高轨道

B.从高轨道转移到低轨道

C.改变轨道倾角

D.改变轨道偏心率

7.航天器在轨道上飞行时，以下哪些传感器可用于姿态测量？（）

A.加速度计

B.惯性导航系统

C.地面测控系统

D.红外探测器

8.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道偏心率？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

9.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道倾角？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

10.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道周期？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

11.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道高度？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

12.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道偏心率？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

13.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道倾角？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

14.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道周期？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

15.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道高度？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

16.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道偏心率？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

17.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道倾角？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

18.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道周期？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

19.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道高度？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

20.航天器在轨道上飞行时，以下哪些因素会影响其轨道偏心率？（）

A.地球引力

B.航天器的速度

C.航天器的推力

D.航天器的质量

三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）

1.航天器在轨道上飞行时，其速度v与轨道半径r的关系为：v=_________。

2.地球同步轨道的高度大约为：_________公里。

3.航天器在轨道上飞行时，其角速度ω与轨道半径r的关系为：ω=_________。

4.航天器在轨道上飞行时，其周期T与轨道半径r的关系为：T=_________。

5.航天器姿态控制中，燃气舵是通过改变_________来控制航天器的姿态。

6.航天器热控制系统中，热辐射的散热效率与_________成反比。

7.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率e的取值范围是：0≤e≤_________。

8.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角i的取值范围是：0°≤i≤_________。

9.航天器在轨道上飞行时，其轨道周期T与地球自转周期相比，通常是_________。

10.航天器变轨时，从低轨道转移到高轨道需要增加_________。

11.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：轨道高度越高，地球同步轨道越_________。

12.航天器姿态控制中，惯性导航系统是一种_________导航系统。

13.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：轨道倾角越小，地球同步轨道越_________。

14.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：轨道偏心率越小，地球同步轨道越_________。

15.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：轨道高度越高，地球同步轨道越_________。

16.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：轨道倾角越小，地球同步轨道越_________。

17.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：轨道偏心率越小，地球同步轨道越_________。

18.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：轨道高度越高，地球同步轨道越_________。

19.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：轨道倾角越小，地球同步轨道越_________。

20.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：轨道偏心率越小，地球同步轨道越_________。

21.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：轨道高度越高，地球同步轨道越_________。

22.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：轨道倾角越小，地球同步轨道越_________。

23.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的影响是：轨道偏心率越小，地球同步轨道越_________。

24.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的影响是：轨道高度越高，地球同步轨道越_________。

25.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的影响是：轨道倾角越小，地球同步轨道越_________。

四、判断题（本题共20小题，每题0.5分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.航天器在轨道上飞行时，其速度始终与轨道相切。（）

2.地球同步轨道的倾角与地球自转轴的倾角相同。（）

3.航天器在轨道上飞行时，其加速度始终指向地球中心。（）

4.航天器在轨道上飞行时，其轨道半径越大，运行周期越长。（）

5.航天器姿态控制中，太阳帆只能提供推力控制。（）

6.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的稳定性无影响。（）

7.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角越大，地球同步轨道越稳定。（）

8.航天器变轨时，从高轨道转移到低轨道需要增加推进剂消耗。（）

9.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率越大，轨道越稳定。（）

10.航天器姿态控制中，反向喷射装置是一种常用的执行机构。（）

11.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度越高，其热辐射散热效率越低。（）

12.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角越小，轨道周期越长。（）

13.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率越大，轨道周期越短。（）

14.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度越高，其受到的地球引力越小。（）

15.航天器姿态控制中，电磁舵是一种不消耗推进剂的执行机构。（）

16.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角越小，地球同步轨道越稳定。（）

17.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率越小，轨道周期越短。（）

18.航天器在轨道上飞行时，其轨道高度对地球同步轨道的稳定性有直接影响。（）

19.航天器在轨道上飞行时，其轨道倾角对地球同步轨道的稳定性有直接影响。（）

20.航天器在轨道上飞行时，其轨道偏心率对地球同步轨道的稳定性有直接影响。（）

五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）

1.请简述航天器轨道动力学的基本原理，并说明如何通过轨道动力学分析来预测航天器的轨道特性。

2.举例说明航天器姿态控制中的几种常用方法，并分析这些方法的工作原理及其优缺点。

3.讨论航天器热控制系统的重要性，以及在设计热控制系统时需要考虑的主要因素。

4.分析航天器在变轨过程中可能遇到的问题，并提出相应的解决方案。

六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）

1.案例题：

某航天器在近地轨道上飞行，轨道高度为500公里，轨道倾角为28.5°。由于某种原因，航天器需要进行一次轨道提升，以便进入地球同步轨道。假设地球同步轨道的高度为35786公里，轨道倾角为0°，地球半径为6371公里。请计算：

（1）航天器提升轨道所需的平均速度增量；

（2）完成轨道提升所需的推进剂质量。

2.案例题：

某卫星在地球同步轨道上运行，其姿态控制系统出现故障，导致卫星的姿态不稳定。卫星的轨道参数为：轨道高度35786公里，轨道倾角0°，周期24小时。为了恢复卫星的姿态稳定性，地面控制中心决定使用反作用轮进行姿态控制。已知反作用轮的转动惯量为2000千克·米²，转动速度为每秒100转，请计算：

（1）反作用轮提供的角动量脉冲；

（2）每次脉冲后卫星姿态的变化角度。

标准答案

一、单项选择题

1.B

2.A

3.D

4.A

5.B

6.A

7.B

8.B

9.B

10.B

11.A

12.B

13.B

14.B

15.A

16.B

17.B

18.A

19.B

20.B

21.A

22.B

23.B

24.A

25.B

二、多选题

1.B,C,D

2.A,B,C,D

3.A,B,C,D

4.A,B,C,D

5.A,B,D

6.A,B,C,D

7.A,B,C

8.A,B

9.A,B

10.A,B

11.A,B,C

12.A,B

13.A,B

14.A,B

15.A,B,C

16.A,B

17.A,B

18.A,B

19.A,B,C