宜宾学院《飞行器气动特性分析与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《飞行器气动特性分析与设计》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20个小题，每小题2分，共40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、飞行器的飞行力学研究其在空气中的运动规律。假设一架飞机在进行大迎角飞行。以下关于大迎角飞行时的气动力特性和飞行稳定性的描述，哪一项是正确的？（）A.大迎角飞行时升力系数始终增加，飞行稳定性良好B.飞机在大迎角飞行时容易失速，需要特殊的控制策略C.大迎角飞行对飞机的结构强度没有要求D.飞行力学原理在大迎角飞行时不再适用2、飞行器的导航系统对于准确飞行至关重要。惯性导航系统是一种常用的自主式导航系统，以下关于惯性导航系统的描述，哪一项是不正确的？（）A.惯性导航系统通过测量飞行器的加速度和角速度来计算位置和速度信息B.惯性导航系统的精度会随着时间的推移而累积误差，需要定期进行校准C.惯性导航系统不受外界电磁干扰和信号遮挡的影响，具有较高的可靠性D.惯性导航系统可以单独使用，无需与其他导航系统结合，就能满足飞行器在各种环境下的导航需求3、飞行器的导航系统是确保飞行安全和准确到达目的地的关键。关于惯性导航系统，以下哪一项是错误的？（）A.惯性导航系统通过测量飞行器的加速度和角速度，来计算其位置、速度和姿态B.它具有自主性强、不依赖外部信号的优点，但存在累积误差C.惯性导航系统通常与其他导航系统（如卫星导航）组合使用，以提高导航精度D.惯性导航系统在短时间内的精度很高，适用于所有类型的飞行器导航4、在飞行器结构设计中，需要考虑多种因素。以下关于飞行器结构设计的描述，正确的是：（）A.结构设计要保证飞行器在各种载荷条件下具有足够的强度和刚度B.为了减轻重量，飞行器结构可以采用强度较低但密度很小的材料C.飞行器的结构布局对其空气动力学性能没有影响D.复合材料在飞行器结构中的应用主要是因为其成本低，易于加工5、飞行器的飞行控制系统需要具备良好的鲁棒性。以下关于鲁棒性的描述，不正确的是：（）A.鲁棒性是指系统在存在不确定性和干扰的情况下仍能正常工作的能力B.设计具有鲁棒性的飞行控制系统可以降低对模型精度的要求C.采用自适应控制技术可以提高飞行控制系统的鲁棒性D.只要飞行控制系统的硬件可靠，就一定具有良好的鲁棒性6、航空航天中的导航系统对于飞行器的准确飞行具有重要意义。以下关于导航系统的描述，错误的是：（）A.惯性导航系统不依赖外部信息，能自主进行导航，但存在累积误差B.卫星导航系统精度高，但在信号受到干扰时可能会出现偏差C.天文导航系统通过观测天体来确定飞行器的位置，但受天气影响较大D.一旦飞行器安装了先进的导航系统，就不再需要飞行员进行人工导航7、飞机的燃油系统负责储存和供应燃油，需要保证燃油的安全、可靠输送。在燃油系统设计中，需要考虑防火、防爆、防泄漏等因素。那么，以下哪种措施可以有效防止燃油泄漏？（）A.采用高质量的密封件B.增加燃油管道的壁厚C.定期检查和维护燃油系统D.以上都是8、飞行器的气动设计对于其飞行性能有着决定性的影响。通过优化机翼形状、机身外形等，可以减少阻力、提高升力。假设一款新型飞机在风洞试验中发现阻力过大。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是机翼的翼型选择不合理，导致气流分离过早。机身表面不够光滑，存在凸起或凹陷，增加了摩擦阻力。飞机的外形设计不符合空气动力学原理，产生了额外的阻力。那么，以下哪种情况最不可能导致阻力过大？（）A.飞机的涂装颜色改变B.机翼的前缘粗糙度增加C.飞机的襟翼位置不当D.机身的长宽比不合理9、航空电子设备在现代飞机中起着至关重要的作用，包括通信、导航、雷达、飞行管理等系统。随着技术的不断发展，航空电子设备的集成度和智能化程度越来越高。假设一架飞机在飞行中导航系统出现故障，无法准确获取飞机的位置信息。以下哪种备用导航方式在这种情况下最为可靠？（）A.惯性导航系统B.卫星导航系统C.地标导航D.磁罗盘导航10、在航天器的返回过程中，需要经历高温、高压等极端环境。假设一个返回式卫星在再入大气层时，表面温度急剧升高。为了保护卫星内部的设备和人员安全，以下哪种热防护措施最关键？（）A.烧蚀防热B.辐射防热C.隔热瓦D.热沉式防热11、在航天器的姿态测量传感器中，以下哪个传感器的精度对姿态确定最为关键（）A.依赖精度较低的传感器，不追求高精度测量B.只使用一种姿态测量传感器，不考虑多种传感器的融合C.综合运用星敏感器、陀螺、磁强计等多种高精度传感器，并通过数据融合算法提高姿态测量精度D.认为姿态测量传感器的精度对航天器姿态控制影响不大12、在航天器的通信系统中，以下关于地面测控站和天基通信卫星的作用和特点，不正确的是（）A.地面测控站可以对航天器进行跟踪、遥测、遥控和数据传输，但其覆盖范围有限B.天基通信卫星可以扩大航天器通信的覆盖范围，实现全球实时通信，但存在信号延迟和衰减问题C.地面测控站和天基通信卫星相互配合，共同构成了航天器的通信网络D.未来的航天器通信将完全依赖天基通信卫星，地面测控站将不再发挥作用13、在飞机的燃油系统中，关于燃油箱的布局和防燃防爆措施，以下描述恰当的是：（）A.燃油箱通常分布在飞机的机翼和机身内，通过合理布局和采用惰性气体填充、防火隔板等措施来降低燃油燃烧和爆炸的风险B.燃油箱的布局只考虑飞机的重心平衡，不考虑防火防爆问题C.防燃防爆措施会增加飞机的重量，因此在设计中应尽量减少使用D.现代飞机的燃油系统不存在燃油燃烧和爆炸的风险，无需采取特殊的防燃防爆措施14、在航空发动机的燃烧室内，燃料和空气的混合与燃烧过程对发动机性能有重要影响。以下关于燃烧过程的描述，哪一项是不正确的？（）A.燃料和空气需要充分混合，以实现高效燃烧B.燃烧室内的压力和温度对燃烧效率有很大影响C.燃烧过程中会产生氮氧化物等污染物，需要采取措施进行减排D.燃烧室内的燃烧是均匀进行的，不会出现局部高温或低温区域15、航空发动机是飞行器的核心部件之一。以下关于航空发动机类型和特点的叙述，错误的是：（）A.涡轮喷气发动机适用于高速飞行，但燃油效率在低速时较低B.涡轮风扇发动机在亚音速飞行时具有较好的燃油经济性和推力C.涡轮螺旋桨发动机适用于低速飞行，其功率主要来自螺旋桨D.冲压发动机在低速时就能高效工作，常用于各类飞行器的起飞阶段16、在航空航天材料的选择中，需要考虑强度、刚度、耐高温、耐腐蚀等多种性能。碳纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度等优点，在航空航天领域得到了广泛应用。然而，这种材料也存在一些局限性。碳纤维增强复合材料在以下哪种情况下性能表现相对较差？（）A.承受拉伸载荷B.承受压缩载荷C.高温环境下D.潮湿环境下17、航空航天工程中，飞行器的结构强度和刚度是重要的设计考虑因素。以下关于结构设计的说法，错误的是：（）A.要承受飞行过程中的各种载荷，包括气动载荷、惯性载荷等B.采用轻质高强材料可以减轻结构重量，同时不降低强度C.结构的优化设计只需要考虑强度要求，不需要考虑制造工艺和成本D.结构的疲劳寿命也是设计中需要重点关注的问题18、在航空航天工程中，空气动力学是研究飞行器与空气相互作用的学科。以下关于空气动力学中的阻力，哪一项说法是不正确的？（）A.阻力包括摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力等，它们在不同的飞行条件下对飞行器的影响不同B.减小飞行器的迎风面积、优化外形设计可以降低阻力，提高飞行效率C.当飞行器的速度接近音速时，会出现激波，导致阻力急剧增加，这种现象称为音障D.阻力对飞行器的飞行速度和航程没有影响，只与飞行器的外形有关19、在航天器的对接操作中，需要精确的控制和导航技术。假设两个航天器正在进行对接。以下关于对接过程中的技术挑战和解决方案的描述，哪一项是准确的？（）A.微小的相对速度差异对对接没有影响，不需要进行调整B.航天器之间的通信中断不会影响对接的进行，可以继续操作C.采用激光测距和视觉导航系统可以提高对接的精度和可靠性D.对接过程中不需要考虑太空环境的干扰，只关注航天器的状态20、飞行器的结构设计需要考虑多种因素，如强度、刚度、重量、气动外形等。在设计过程中，要运用材料力学、结构力学等知识。假设正在设计一款新型无人机，要求在保证结构强度的前提下尽可能减轻重量。以下关于结构设计的考虑中，错误的是：可以采用先进的复合材料，提高结构的强度重量比。优化结构的几何形状，减少不必要的部分，降低重量。合理分布结构的受力，避免局部应力集中。那么，以下哪种方法不太可能在保证强度的同时减轻重量？（）A.增加结构的厚度B.使用拓扑优化技术C.采用空心结构部件D.选择高强度轻质合金材料二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入探讨航空航天中的虚拟样机技术，包括利用计算机建模和仿真软件对飞行器和航天器进行设计、分析和优化。分析虚拟样机技术在减少物理试验次数、缩短研发周期和降低成本方面的优势，以及在复杂系统集成和多学科优化中的应用。2、（本题5分）详细论述飞行控制系统中的自动驾驶功能，包括其工作原理、能够实现的控制模式（如高度保持、速度保持、航向保持等），以及在不同飞行阶段（如起飞、巡航、着陆）中的应用和重要性。3、（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、案例分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一次新型航空发动机的地面试车中，发动机出现了喘振现象，严重影响了发动机的性能和安全。请分析导致发动机喘振的原因，如进气道设计、压气机特性、燃烧不稳定等，并研究如何通过改进设计和控制策略来避免喘振的发生。2、（本题5分）一架无人机在执行海上侦察任务时，受到盐雾侵蚀，部分电子设备损坏。分析盐雾侵蚀对无人机的危害，探讨如何采取防护措施，如密封处理、选用耐腐蚀材料或定期维护等，以提高无人机在恶劣环境下的可靠性。3、（本题5分）一家航空公司的某架客机在起飞阶段，发动机突然出现故障，冒出浓烟。幸运的是，机组人员成功实施了紧急迫降，未造成人员伤亡。请分析发动机故障的可能原因，如燃油系统故障、机械部件损坏等，并研究如何加强发动机的监测和维护，以提高飞行安全性。4、（本题5分）一架飞机在高空飞行时，驾驶舱内的多个仪表突然同时失灵，给飞行员的操作带来极大困难。幸运的是，飞行员凭借经验成功返航。事后检查发现，是飞机的供电系统出现了短路故障。请分析供电系统短路可能引发的一系列后果，以及如何优化飞机的供电系统设计以提高其可靠性。5、（本题5分）一家航天企业正在研发一款可重复使用的运载火箭，在多次试验中，火箭的着陆回收阶段出现了不稳定和偏差。请分析影响火箭着陆回收的关