南京航空航天大学《飞行器系统分析与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《飞行器系统分析与设计》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25个小题，每小题1分，共25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、在航空航天工程中，可靠性和安全性是首要考虑的因素。以下关于可靠性设计的描述，不正确的是：（）A.采用冗余设计可以提高系统的可靠性B.对关键部件进行严格的质量检测和筛选C.可靠性设计只需要在产品设计阶段考虑，后续生产过程中无需关注D.进行故障模式和影响分析，提前预防可能出现的故障2、在航天器的轨道计算中，需要考虑地球引力的影响。以下关于地球引力模型的说法，哪一项是不准确的？（）A.可以采用球形地球引力模型进行初步的轨道计算，精度较低B.考虑地球扁率的引力模型可以提高轨道计算的精度C.地球引力模型不需要考虑地球内部物质分布的不均匀性D.高精度的轨道计算需要采用更复杂的地球引力模型，结合实测数据进行修正3、卫星的轨道摄动会影响其轨道精度和寿命。假设一颗地球同步轨道卫星受到月球引力的影响，导致轨道发生摄动。为了抵消这种摄动，以下哪种方法最有效？（）A.定期进行轨道修正B.增加卫星的质量C.改变卫星的轨道高度D.安装轨道稳定装置4、在飞行器的结构设计中，关于机翼的结构和受力特点，以下说法错误的是（）A.机翼主要承受升力、阻力和扭矩等载荷，其结构需要具备足够的强度和刚度B.机翼的内部通常采用梁、肋和桁条等结构元件来增强其承载能力C.上单翼布局的飞机重心较低，稳定性较好，但不利于起落架的布置D.机翼的形状和翼型决定了其升力特性，而机翼的面积和展弦比则对阻力影响较大，且机翼的结构设计与飞行器的飞行速度和用途无关5、航空航天中的气象条件对飞行任务有着重要影响。以下关于风对飞行的影响，不正确的是：（）A.顺风可以增加飞机的地速，缩短飞行时间B.逆风会降低飞机的地速，增加飞行时间C.侧风会影响飞机的起降方向和稳定性D.风对飞机的飞行高度没有影响6、飞机的飞行速度可以通过马赫数来表示，马赫数是飞机速度与当地音速的比值。当飞机以超音速飞行时，会产生强烈的激波阻力。为了减小激波阻力，飞机的外形通常设计为：（）A.钝头形状B.尖头形状C.圆形截面D.方形截面7、卫星通信是现代通信技术的重要组成部分，它具有覆盖范围广、通信容量大等优点。卫星通信系统由卫星、地面站和通信链路组成。在卫星通信中，信号的传输会受到多种因素的影响，如大气衰减、雨衰等。那么，为了提高卫星通信的可靠性，通常采用的技术是？（）A.增加发射功率B.采用纠错编码C.提高接收灵敏度D.以上都是8、太空环境对航天器的运行和宇航员的生存构成了巨大挑战。以下关于太空环境的描述，错误的是：（）A.太空存在高真空、强辐射和微重力等特殊环境条件B.太阳风暴会释放大量高能粒子，对航天器的电子设备造成损害C.微流星体和空间碎片可能撞击航天器，威胁其安全D.太空环境是完全稳定和可预测的，不会对航天器造成意外的影响9、飞行器的结构设计对于其性能和安全性有着至关重要的影响。以下关于飞行器结构设计的说法，错误的是：（）A.飞行器结构需要具备足够的强度和刚度，以承受飞行中的各种载荷B.采用先进的材料和制造工艺可以减轻飞行器结构的重量，提高性能C.飞行器结构设计只考虑静载荷，动载荷的影响可以忽略不计D.结构的优化设计需要综合考虑空气动力学、重量、成本等多方面因素10、对于航空发动机的压气机，以下关于轴流式压气机和离心式压气机的特点描述，正确的是：（）A.轴流式压气机气流沿轴向流动，增压比高，流量大，结构复杂；离心式压气机气流沿径向流动，增压比低，流量小，结构简单B.轴流式压气机结构简单，易于制造和维护；离心式压气机则增压能力强，效率高，适用于大型发动机C.轴流式压气机适用于小型航空发动机，离心式压气机主要用于大型航空发动机D.轴流式压气机和离心式压气机在工作原理、性能和应用上基本相同，没有明显区别11、航天器的轨道设计是一项复杂而重要的任务。关于地球同步轨道，以下说法错误的是：（）A.地球同步轨道上的航天器运行周期与地球自转周期相同B.地球同步轨道位于赤道平面上C.通信卫星通常采用地球同步轨道，以保持对地面固定区域的覆盖D.地球同步轨道上的航天器距离地球表面的高度是固定不变的，不受任何因素影响12、航空航天中的飞行力学研究飞行器的运动规律和受力情况。在分析飞行器的爬升性能时，需要考虑发动机推力、重力、空气阻力等因素。假设一架飞机在爬升过程中表现不佳。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是发动机在高海拔地区推力下降，无法提供足够的爬升动力。飞机的重量过大，超过了发动机的爬升能力。空气阻力在爬升时增大，抵消了部分推力。那么，以下哪种情况最不可能导致爬升性能差？（）A.飞机的机翼面积减小B.飞行员的驾驶技术不熟练C.大气湿度增加D.飞机的燃油消耗过快13、在航空航天材料的选择中，需要考虑众多因素。对于复合材料在航空航天领域的应用，以下哪一项是不准确的？（）A.复合材料具有高强度、高刚度、低密度等优点，能够减轻飞行器的重量B.碳纤维增强复合材料在飞机结构中得到广泛应用，如机翼、机身等部位C.复合材料的耐腐蚀性和耐高温性能较好，适用于恶劣的环境条件D.复合材料的制造工艺简单，成本低廉，易于大规模生产和应用14、飞行器的导航系统通常包括惯性导航、卫星导航、无线电导航等多种方式。在不同的飞行阶段和环境中，会选择不同的导航方式或组合。假设飞机在穿越极地地区时，卫星导航信号受到干扰。以下哪种导航方式在此情况下能够提供较为准确的位置信息？（）A.惯性导航B.无线电导航C.天文导航D.地标导航15、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16、在航空电子系统中，导航系统的精度和可靠性至关重要。假设一架飞机在复杂的气象条件下飞行。以下关于导航系统性能和应对策略的描述，哪一个是准确的？（）A.惯性导航系统在长时间飞行后会产生较大误差，无法修正B.卫星导航在恶劣天气下完全失效，不能依赖C.组合导航系统可以综合多种导航信息，提高导航精度和可靠性D.飞机的导航系统一旦出现故障，飞行员只能依靠目视飞行17、飞行器的噪声控制是航空领域的一个重要研究方向。飞机在起飞、降落和飞行过程中产生的噪声会对周围环境和居民造成影响。假设要降低飞机发动机的噪声。以下哪种方法最有可能取得显著效果？（）A.优化发动机进气道和排气道的设计B.在发动机外安装隔音罩C.采用新型低噪声发动机叶片D.调整发动机的工作转速18、航空发动机是飞机的核心部件之一。对于喷气式发动机，以下关于其工作原理和特点的描述，哪一项是不准确的？（）A.喷气式发动机通过吸入大量空气，经过压缩、燃烧和膨胀过程，高速向后喷出气体，产生推力B.涡轮喷气发动机具有推力大、速度高的优点，但燃油消耗率相对较高C.涡轮风扇发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇，提高了燃油效率和推力D.喷气式发动机的性能不受高度和速度的影响，在任何飞行条件下都能保持稳定的工作状态19、卫星的轨道类型多种多样，包括地球同步轨道、太阳同步轨道和极地轨道等。地球同步轨道卫星的轨道高度约为36000千米，其绕地球运行的周期与地球自转周期相同。太阳同步轨道卫星的特点是：（）A.轨道平面与太阳始终保持固定的夹角B.轨道高度固定不变C.轨道周期固定不变D.轨道形状为圆形20、飞行器的飞行试验是验证设计和性能的重要环节。假设进行一次新型飞机的飞行试验。以下关于飞行试验的规划和数据采集的描述，哪一项是正确的？（）A.飞行试验不需要制定详细的试验计划，随机进行测试B.只采集飞机的飞行速度和高度数据，其他参数不重要C.制定全面的试验计划，包括不同飞行状态和工况，采集多种参数，如气动力、发动机性能、操纵响应等D.飞行试验的数据采集不受传感器精度和安装位置的影响21、飞行器的导航系统需要精确的测量数据。关于卫星导航系统的精度，以下描述错误的是：（）A.卫星导航系统的精度可以达到米级甚至厘米级B.大气折射会影响卫星导航信号的传播，导致精度下降C.多颗卫星同时定位可以提高导航精度D.卫星导航系统的精度不受卫星轨道误差的影响22、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23、航空航天中的飞行管理系统负责统筹和协调飞行任务。以下关于飞行管理系统的功能和特点，哪一项是不正确的？（）A.飞行管理系统可以制定飞行计划，包括航线、速度和高度等B.能够实时监测飞行器的状态和性能参数，提供决策支持C.与其他航空电子系统进行数据交互和协同工作D.飞行管理系统是一个独立的系统，不需要与外界进行信息交换24、在飞行器的飞行性能计算中，需要考虑多种因素，如升阻比、重量和燃油消耗等。假设一架飞机在给定的飞行条件下，要提高航程。以下哪种方法最有效？（）A.增加飞机的载油量B.提高飞机的升阻比C.减轻飞机的结构重量D.降低飞行速度25、飞行器的飞行控制是保证其安全稳定飞行的关键。假设一架无人机在飞行过程中遇到了强烈的侧风干扰，为了保持预定的航线和姿态，飞控系统需要及时调整舵面。以下哪种舵面的调整方式最能有效地对抗侧风干扰？（）A.增大升降舵的偏转角度B.增大副翼的偏转角度C.增大方向舵的偏转角度D.同时增大升降舵和方向舵的偏转角度二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入探讨航空航天中的可靠性增长管理，解释可靠性增长的概念和实现途径，分析可靠性增长试验的规划和数据评估方法，以提高产品的可靠性水平。2、（本题5分）详细论述飞机的自动驾驶技术，包括自动油门控制、自动飞行指引、自动着陆系统等的工作原理和发展历程。分析自动驾驶技术在提高飞行安全性、准确性和效率方面的作用，以及面临的技术挑战和法律规范。3、（本题5分）详细论述卫星导航系统的增强技术，如差分导航、精密单点定位、星基增强系统等，解释这些技术如何提高导航精度和可靠性，分析在航空航天领域的应用案例和效果。4、（本题5分）深入探讨航空发动机的燃油控制系统，解释燃油流量的控制原理和精度要求，分析燃油控制系统的故障模式和容错控制策略。三、案例分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家航空航天公司正在研发一款新型无人机，用于执行长航时侦察任务。在设计过程中，需要考虑无人机的气动布局、动力系统、有效载荷、续航能力等多个方面。请分析在这些设计要素中可能面临的技术挑战，以及如何优化设计以满足任务需求。2、（本题5分）在一次火箭发射前的检查中，发现火箭的电气系统存在短路隐患。请分析短路可能产生的原因，如线路老化、连接器松动、潮湿环境等，并提出预防电气系统短路的措施。3、（本题5分）一颗地球观测卫星在运行过程中，其相机镜头出现污染，导致拍摄图像质量下降。探讨相机镜头污染的可能原因，对卫星观测任务的影响，以及如何采取措施防止镜头污染和恢复图像质量。4、（本题5分）在一次直升机的悬停训练中，直升机出现明显的漂移和不稳定现象。请分析造成直升机悬停不稳定的原因，如气流干扰、重量分布不均、旋翼桨叶不平衡等，并提出提高直升机悬停稳定性的方法。5、（本题5分）在一次航天任务中，航天器的遥测数据突然中断，地面控制中心失去对航天器的有效监测。请分析遥测数据中断的可能原因，如天线故障、数据传输链路问题等，探讨对航天任务的影响，并提出恢复遥测通信和增强可靠性的措施。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10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