航空航天技术航天器设计与运行知识考点

航空航天技术航天器设计与运行知识考点姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.以下哪个是航天器按用途分类的主要类别？

a)载人航天器

b)科学探测航天器

c)军事航天器

d)以上都是

2.航天器在轨运行的三个主要阶段是？

a)启动、在轨运行、着陆

b)启动、变轨、着陆

c)启动、在轨运行、回收

d)启动、发射、回收

3.航天器按轨道类型分为哪几种？

a)地球同步轨道、极地轨道、太阳同步轨道

b)近地轨道、中高轨道、地球同步轨道

c)地球同步轨道、月球轨道、火星轨道

d)低地球轨道、中地球轨道、高地球轨道

4.航天器推进系统的主要任务是什么？

a)为航天器提供起飞动力

b)为航天器提供变轨动力

c)为航天器提供姿态控制动力

d)以上都是

5.航天器电源系统的主要功能是什么？

a)为航天器提供动力

b)为航天器提供能源

c)为航天器提供数据传输

d)以上都是

答案及解题思路：

1.答案：d

解题思路：航天器按用途分类可以包括载人航天器、科学探测航天器和军事航天器等多种类型，因此选项d“以上都是”是正确的。

2.答案：b

解题思路：航天器在轨运行的三个主要阶段是启动（发射）、变轨（调整轨道）、着陆（返回地面），选项b“启动、变轨、着陆”正确描述了这一过程。

3.答案：a

解题思路：航天器按轨道类型主要分为地球同步轨道、极地轨道、太阳同步轨道等，选项a列举的这些轨道类型是正确的。

4.答案：d

解题思路：航天器推进系统的主要任务不仅包括提供起飞动力，还包括提供变轨动力和姿态控制动力，因此选项d“以上都是”是全面的。

5.答案：b

解题思路：航天器电源系统的主要功能是为航天器提供能源，以保证其在轨运行期间的所有系统都能正常工作，选项b“为航天器提供能源”是正确的。虽然电源系统也间接支持数据传输，但其核心功能是提供能源。二、填空题1.航天器按用途分为______、______、______等。

答案：探测卫星、通信卫星、载人飞船

解题思路：航天器按照其任务和功能可以分为不同的类别，如用于科学探测的探测卫星、用于通信的通信卫星以及用于载人任务的载人飞船等。

2.航天器在轨运行的三个主要阶段是______、______、______。

答案：发射阶段、在轨运行阶段、再入返回阶段

解题思路：航天器的整个运行周期可以分为发射阶段，即从地面到太空的初始加速；在轨运行阶段，即航天器在预定轨道上执行任务的阶段；以及再入返回阶段，即航天器返回地球大气层并最终着陆的过程。

3.航天器按轨道类型分为______、______、______等。

答案：地球轨道卫星、行星轨道卫星、深空探测器

解题思路：航天器可以按照其轨道类型进行分类，包括在地球附近运行的地球轨道卫星、围绕其他行星运行的行星轨道卫星，以及深入太空的深空探测器。

4.航天器推进系统的主要任务是______、______、______。

答案：提供航天器运动所需的推力、保持航天器在预定轨道上的位置、进行轨道机动

解题思路：推进系统是航天器能够保持或改变其运动状态的关键，其任务包括提供启动和飞行所需的推力，维持航天器在轨道上的稳定位置，以及进行轨道修正和机动。

5.航天器电源系统的主要功能是______、______、______。

答案：为航天器上所有设备提供电能、保证电能的稳定供应、储存电能以备紧急使用

解题思路：电源系统是航天器正常运行的能源保障，其主要功能是保证所有电气设备得到稳定的电能供应，同时还需要具备储存电能的能力以应对可能的紧急情况。三、判断题1.航天器按用途分为地球卫星、深空探测器和航天站三种。

正确。航天器按照其用途可以分为地球卫星、深空探测器和航天站等。地球卫星主要用于对地球进行观测和通信；深空探测器用于对太阳系以外的天体进行探测；航天站则是一种在轨运行的平台，用于科研、实验和居住。

2.航天器在轨运行的三个主要阶段是发射、在轨运行、着陆。

错误。航天器在轨运行的三个主要阶段应该是发射、在轨运行和返回（或再入大气层）。着陆是返回阶段的一部分。

3.航天器按轨道类型分为近地轨道、中地球轨道、高地球轨道三种。

正确。航天器按照轨道类型可以分为近地轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和高地球轨道（GEO）等。不同类型的轨道适用于不同用途的航天器。

4.航天器推进系统的主要任务是提供起飞动力、变轨动力和姿态控制动力。

正确。航天器推进系统的主要任务确实包括提供起飞动力、变轨动力和姿态控制动力。起飞动力用于使航天器克服地球引力离开地面；变轨动力用于改变航天器的轨道；姿态控制动力用于保持航天器在轨运行的稳定。

5.航天器电源系统的主要功能是提供动力、能源和数据传输。

错误。航天器电源系统的主要功能是提供能源，而不是动力。它通过太阳能电池板或其他能源转换设备将太阳能转化为电能，为航天器的各种设备提供能量。动力通常由推进系统提供。

答案及解题思路：

1.正确。航天器分类是航天技术基础知识。

2.错误。航天器运行阶段理解有误，应包括返回阶段。

3.正确。航天器轨道分类属于航天器轨道力学知识。

4.正确。航天器推进系统功能是航天器推进技术的一部分。

5.错误。电源系统功能描述有误，应为提供能源而非动力。

解题思路：判断题主要考察考生对航天器基本概念的理解和记忆。考生应熟悉航天器的基本分类、运行阶段、轨道类型和系统功能等知识点，根据所学知识进行分析判断。

：四、简答题1.简述航天器按用途分类的主要类别及其特点。

航天器按用途分类主要包括以下类别及其特点：

（1）科学探测卫星：用于科学实验、天文观测、地球资源探测等，具有观测精度高、数据传输能力强等特点。

（2）通信卫星：用于全球通信、卫星电视、移动通信等，具有通信容量大、覆盖范围广、传输质量高等特点。

（3）导航卫星：用于全球定位、导航等，具有定位精度高、实时性强等特点。

（4）军事卫星：用于军事侦察、通信、导航、预警等，具有隐蔽性强、抗干扰能力强等特点。

（5）空间站：用于空间科学研究、实验、居住等，具有长期在轨运行、可支持多人生活和工作等特点。

2.简述航天器在轨运行的三个主要阶段及各自的任务。

航天器在轨运行主要分为以下三个阶段及各自的任务：

（1）发射阶段：包括火箭发射、卫星分离、进入预定轨道等任务，保证航天器顺利进入预定轨道。

（2）运行阶段：包括卫星在轨运行、数据采集、地面控制等任务，保证航天器正常运行并完成既定任务。

（3）回收阶段：包括卫星返回地面、数据回收、设备回收等任务，保证航天器任务完成后能够安全返回。

3.简述航天器按轨道类型分类的主要类别及其特点。

航天器按轨道类型分类主要包括以下类别及其特点：

（1）地球轨道卫星：围绕地球运行，具有低轨道、中轨道、高轨道等多种类型，适用于地球观测、通信、导航等任务。

（2）太阳同步轨道卫星：与地球自转同步，适用于对地球表面进行高精度观测，如地球资源探测、气象观测等。

（3）地球静止轨道卫星：位于地球赤道上方，与地球自转同步，适用于通信、电视直播、气象预报等任务。

（4）深空探测卫星：离开地球引力范围，进入太阳系其他行星或空间区域，适用于行星探测、宇宙观测等任务。

4.简述航天器推进系统的主要任务及组成。

航天器推进系统的主要任务包括：

（1）实现航天器的发射和进入预定轨道；

（2）维持航天器在轨运行；

（3）调整航天器姿态；

（4）实现航天器变轨。

推进系统主要由以下组成部分：

（1）推进剂：包括液态燃料、固态燃料、电推进剂等；

（2）推进剂储罐：用于储存和输送推进剂；

（3）燃烧室：将推进剂燃烧产生推力；

（4）喷嘴：将燃烧室产生的气体高速喷出，产生推力。

5.简述航天器电源系统的主要功能及组成。

航天器电源系统的主要功能包括：

（1）为航天器提供稳定、可靠的电源；

（2）将太阳能转化为电能，存储在电池中；

（3）实现电源的转换、分配和监控。

电源系统主要由以下组成部分：

（1）太阳能电池：将太阳能转化为电能；

（2）电池：储存电能，为航天器提供持续电力；

（3）电力转换器：将太阳能电池产生的电能转换为适合航天器使用的电压和电流；

（4）分配器：将电能分配到航天器各个部件；

（5）监控器：监控电源系统的工作状态，保证其正常运行。

答案及解题思路：

1.解题思路：按照航天器用途分类，列举主要类别，并简要描述其特点。

答案：航天器按用途分类主要包括科学探测卫星、通信卫星、导航卫星、军事卫星、空间站等，具有观测精度高、通信容量大、定位精度高、隐蔽性强、长期在轨运行等特点。

2.解题思路：按照航天器在轨运行阶段，列举三个阶段及其任务。

答案：航天器在轨运行主要分为发射阶段、运行阶段、回收阶段，分别负责火箭发射、卫星分离、进入预定轨道；卫星在轨运行、数据采集、地面控制；卫星返回地面、数据回收、设备回收等任务。

3.解题思路：按照航天器轨道类型分类，列举主要类别及其特点。

答案：航天器按轨道类型分类主要包括地球轨道卫星、太阳同步轨道卫星、地球静止轨道卫星、深空探测卫星等，具有适用于地球观测、通信、导航、行星探测、宇宙观测等特点。

4.解题思路：按照推进系统的主要任务，列举组成部分。

答案：推进系统的主要任务包括实现发射、进入预定轨道、维持在轨运行、调整姿态、实现变轨。组成部分包括推进剂、推进剂储罐、燃烧室、喷嘴。

5.解题思路：按照电源系统的主要功能，列举组成部分。

答案：电源系统的主要功能包括提供稳定、可靠的电源、将太阳能转化为电能、存储电能、实现电源的转换、分配和监控。组成部分包括太阳能电池、电池、电力转换器、分配器、监控器。五、论述题1.论述航天器在轨运行过程中，变轨和姿态控制的作用及其实现方法。

答案：

变轨和姿态控制是航天器在轨运行中的两个环节。

变轨的作用：

实现从地球表面发射到预定轨道的转移；

实现轨道的调整，以满足任务需求；

实现航天器从预定轨道返回地球。

姿态控制的作用：

保持航天器稳定飞行，避免因外部干扰导致的姿态偏离；

实现航天器对特定目标的跟踪和观测；

为航天器上的设备提供稳定的工作环境。

实现方法：

变轨：通常采用化学推进器、电推进器或离子推进器等推进系统实现；

姿态控制：通过使用陀螺仪、加速度计等传感器获取姿态信息，结合执行机构（如反作用轮、推进器等）进行姿态调整。

解题思路：

首先阐述变轨和姿态控制的作用；

然后分别说明实现变轨和姿态控制的方法；

最后总结两种控制方法在航天器运行中的重要性。

2.论述航天器电源系统在航天任务中的重要性及其对航天器功能的影响。

答案：

航天器电源系统是航天器完成任务的基础，其重要性体现在以下几个方面：

提供航天器运行所需的电能；

保证航天器上各类设备的正常工作；

影响航天器的续航能力。

对航天器功能的影响：

电源系统的效率直接影响航天器的能源利用率；

电源系统的稳定性影响航天器任务的完成质量；

电源系统的体积和重量影响航天器的整体功能。

解题思路：

首先阐述航天器电源系统的重要性；

然后分析电源系统对航天器功能的影响；

最后总结电源系统在航天任务中的关键作用。

3.论述航天器推进系统在航天任务中的重要性及其对航天器功能的影响。

答案：

航天器推进系统是实现航天器变轨、姿态调整和轨道机动的重要手段，其重要性体现在以下几个方面：

实现航天器从地球表面发射到预定轨道；

实现航天器在轨的轨道调整和姿态控制；

实现航天器从预定轨道返回地球。

对航天器功能的影响：

推进系统的推力大小直接影响航天器的机动功能；

推进系统的效率影响航天器的能源利用率；

推进系统的可靠性影响航天器的任务成功率。

解题思路：

首先阐述航天器推进系统的重要性；

然后分析推进系统对航天器功能的影响；

最后总结推进系统在航天任务中的关键作用。

4.论述航天器按用途分类的各类航天器在航天任务中的应用及其特点。

答案：

航天器按用途分类主要有以下几类：

科学探测航天器：如月球探测器、火星探测器等；

通信卫星：如地球同步轨道通信卫星、低轨道通信卫星等；

军事航天器：如侦察卫星、预警卫星等；

运载火箭：如长征系列运载火箭等。

应用及其特点：

科学探测航天器：主要用于探测宇宙、地球等天体的信息，具有探测范围广、探测深度深等特点；

通信卫星：主要用于通信传输，具有覆盖范围广、通信质量高、传输速率快等特点；

军事航天器：主要用于军事侦察、预警等任务，具有隐蔽性强、反应速度快等特点；

运载火箭：主要用于将航天器送入预定轨道，具有运载能力强、可靠性高等特点。

解题思路：

首先列举航天器按用途分类的各类航天器；

然后分别阐述各类航天器在航天任务中的应用及其特点；

最后总结各类航天器在航天任务中的重要作用。

5.论述航天器按轨道类型分类的各类航天器在航天任务中的应用及其特点。

答案：

航天器按轨道类型分类主要有以下几类：

地球轨道航天器：如地球同步轨道航天器、近地轨道航天器等；

深空轨道航天器：如月球轨道航天器、火星轨道航天器等；

开放轨道航天器：如太阳同步轨道航天器、太阳椭圆轨道航天器等。

应用及其特点：

地球轨道航天器：主要用于通信、导航、遥感等任务，具有轨道稳定、运行周期短等特点；

深空轨道航天器：主要用于深空探测、星际旅行等任务，具有轨道高、运行周期长等特点；

开放轨道航天器：主要用于天文观测、卫星导航等任务，具有轨道特殊、运行周期可变等特点。

解题思路：

首先列举航天器按轨道类型分类的各类航天器；

然后分别阐述各类航天器在航天任务中的应用及其特点；

最后总结各类航天器在航天任务中的重要作用。六、计算题1.假设一个航天器从地球表面发射，初始速度为7.9km/s，求其在近地轨道上的运行周期。

解题思路：

根据开普勒第三定律，近地轨道上的运行周期T与轨道半径r的立方成正比。近地轨道的半径可以近似认为是地球半径加上轨道高度，这里我们取地球半径约为6371km，假设轨道高度为0km。使用公式\(T=2\pi\sqrt{\frac{r^3}{GM}}\)，其中G为万有引力常数，M为地球质量。

2.假设一个航天器在地球同步轨道上运行，轨道半径为357km，求其线速度和角速度。

解题思路：

线速度v可以通过公式\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)计算，其中r为轨道半径。角速度ω可以通过公式\(\omega=\frac{v}{r}\)计算。

3.假设一个航天器在近地轨道上运行，轨道半径为6371km，求其线速度和角速度。

解题思路：

使用同样的公式，线速度v和角速度ω可以通过轨道半径r计算得出。

4.假设一个航天器在地球同步轨道上运行，轨道半径为357km，求其运行周期和高度。

解题思路：

运行周期T可以通过开普勒第三定律计算得出，而高度h可以通过地球半径减去轨道半径得出。

5.假设一个航天器在近地轨道上运行，轨道半径为6371km，求其运行周期和高度。

解题思路：

运行周期T可以通过开普勒第三定律计算得出，而高度h可以通过地球半径减去轨道半径得出。

答案及解题思路：

1.解答：

轨道半径r=6371km0km=6371km

G=6.67430×10^11m^3kg^1s^2

M=5.972×10^24kg

T=2π√(r^3/(GM))

T≈85.44minutes

2.解答：

轨道半径r=357km=3.57×10^7m

v=√(GM/r)

v≈3.074km/s

ω=v/r

ω≈8.678×10^5rad/s

3.解答：

轨道半径r=6371km=6.371×10^6m

v=√(GM/r)

v≈7.9km/s

ω=v/r

ω≈2.46×10^3rad/s

4.解答：

轨道半径r=357km=3.57×10^7m

T=2π√(r^3/(GM))

T≈24hours

高度h=r地球半径

h≈357km6371km=29415km

5.解答：

轨道半径r=6371km=6.371×10^6m

T=2π√(r^3/(GM))

T≈90.56minutes

高度h=r地球半径

h≈6371km6371km=0km七、案例分析题1.分析我国“天问一号”火星探测任务的航天器设计、运行及其取得的成果。

a.航天器设计：

火星探测器的结构设计特点。

航天器的推进系统设计。

生命保障系统设计。

科学探测仪器配置。

b.运行分析：

航天器的发射过程及入轨情况。

航天器在轨运行期间的任务执行情况。

航天器在火星表面的着陆过程。

c.取得的成果：

火星表面环境的探测数据。

火星土壤和岩石的样本分析。

火星气象和磁场的研究。

2.分析我国“嫦娥五号”月球探测任务的航天器设计、运行及其取得的成果。

a.航天器设计：

月球探测器的结构设计特点。

航天器的推进系统设计。

生命保障系统设计。

科学探测仪器配置。

b.运行分析：

航天器的发射过程及入轨情况。

航天器在轨运行期间的任务执行情况。

航天器在月球表面的着陆过程。

c.取得的成果：

月球表面环境的探测数据。

月球土壤和岩石的样本分析。

月球地质结构的研究。

3.分析我国“北斗导航”任务的航天器设计、运行及其取得的成果。

a.航天器设计：

导航卫星的结构设计特点。

导航卫星的推进系统设计。

导航卫星的通信系统设计。

b.运行分析：

导航卫星的发射过程及入轨情况。

导航卫星在轨运行期间的任务执行情况。

导航卫星的地面监控与控制。

c.取得的成果：

导航系统的覆盖范围和精度。

导航卫星的定位、测速和授时能力。

导航系统的应用领域和经济效益。

4.分析我国“天宫”空间站任务的航天器设计、运行及其取得的成果。

a.航天器设计：

空间站的结构设计特点。

空间站的推进系统设计。

空间站的能源系统设计。

b.运行分析：

空间站的发射过程及组装情况。

空间站在轨运行期间的任务执行情况。

空间站的地面监控与控制。

c.取得的成果：