上海农林职业技术学院《航天器自主导航原理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《航天器自主导航原理》2023-2024学年第二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1分，共20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、在航空航天材料的选择中，关于钛合金和铝合金的性能特点及应用范围，以下描述恰当的是：（）A.钛合金具有高强度、高耐热性和良好的耐腐蚀性，但价格昂贵，主要用于航空发动机的关键部件；铝合金密度小，强度适中，价格较低，广泛应用于飞机机身和机翼结构B.钛合金和铝合金在强度、耐热性和耐腐蚀性方面性能相似，因此在航空航天领域的应用可以相互替代C.钛合金由于其重量大、加工难度高，在航空航天领域的应用逐渐减少；铝合金则由于性能有限，只适用于一些次要结构D.钛合金主要用于制造飞机的内饰和非承力部件，铝合金则用于制造发动机叶片等高负荷部件2、航天器的返回过程充满挑战。以下关于航天器返回的描述，不正确的是：（）A.航天器在返回时需要经历高温和高压的气动加热环境B.采用降落伞可以减缓航天器的下降速度，实现安全着陆C.航天器返回的轨道和时间可以随意选择，不受任何限制D.在返回过程中，需要精确控制航天器的姿态和速度3、在航空航天领域，材料的疲劳性能是一个重要的考虑因素。以下关于材料疲劳的描述，不正确的是：（）A.材料在循环载荷作用下会发生疲劳损伤，最终导致失效B.提高材料的强度可以有效提高其抗疲劳性能C.疲劳寿命的预测对于航空航天结构的设计和维护非常重要D.材料的表面处理和加工工艺对疲劳性能有显著影响4、飞机的起落架系统是保障飞机安全起降的关键部件。以下关于飞机起落架的设计要求，哪一项是不正确的？（）A.起落架需要具备足够的强度和刚度，以承受飞机在起降过程中的冲击和载荷B.起落架的收放系统应简单可靠，确保在飞行过程中起落架能够顺利收起和放下C.起落架的轮胎应具有良好的减震性能和耐磨性，以适应不同的跑道条件D.为了减轻飞机的重量，起落架的结构应尽量简单，不需要考虑冗余设计和备份系统5、卫星遥感技术在气象预报、资源勘查、环境监测等领域发挥着重要作用。卫星遥感通过接收和分析地表反射或发射的电磁波来获取信息。那么，以下哪种卫星遥感波段对于监测植被生长状况最为有效？（）A.可见光波段B.红外波段C.微波波段D.以上都有效6、航天器的轨道机动需要消耗大量的能量，并精确控制推力的大小和方向。假设一个航天器在进行轨道机动时未能达到预期的位置。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是推力器的工作时间计算错误，导致推力作用时间不足。推力器的推力大小与预期不符，无法提供足够的动力。轨道计算模型存在误差，对航天器的位置预测不准确。那么，以下哪种情况最不可能导致轨道机动失败？（）A.航天器的质量分布发生变化B.太阳风的强度突然增加C.推力器的燃料泄漏D.地面控制指令传输延迟7、太空探索中的深空探测任务面临着巨大的挑战。以下关于深空探测的困难和解决方案，哪一项是错误的？（）A.深空探测面临着遥远距离带来的通信延迟和信号衰减问题B.能源供应是深空探测的难题之一，需要开发高效的能源系统C.长时间的太空飞行对宇航员的身心健康有很大影响，需要采取有效的保障措施D.目前还没有有效的解决方案来应对深空探测中的各种困难，深空探测的发展陷入停滞8、飞行器的噪声控制是航空领域的一个重要问题。假设一架客机在起飞阶段产生了较大的噪声，以下哪种措施最有可能有效地降低噪声水平？（）A.优化发动机的喷管设计B.改进飞机的外形，减少气流扰动C.安装消声器D.降低发动机的转速9、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10、飞机的燃油系统不仅要保证燃油的供应，还要进行燃油的储存、分配和测量。在复杂的飞行条件下，燃油系统需要稳定可靠地工作。假设某型飞机在飞行中出现燃油流量不稳定的情况。以下哪个部件最有可能出现故障？（）A.燃油泵B.燃油滤清器C.燃油计量装置D.燃油箱11、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12、飞行器的飞行性能评估包括多个方面。以下关于飞行性能评估的描述，错误的是：（）A.最大飞行速度、航程、升限等是评估飞行器性能的重要指标B.飞行性能评估需要考虑飞行器在不同气象条件和任务剖面下的表现C.飞行器的燃油效率越高，其飞行性能就一定越好D.飞行性能评估的结果可以为飞行器的改进和优化提供依据13、航天器在太空中运行需要克服诸多困难。关于航天器轨道的描述，错误的是：（）A.地球同步轨道上的航天器绕地球运行的周期与地球自转周期相同B.太阳同步轨道可以使航天器在经过同一地区时，太阳照射角度基本相同C.低地球轨道的航天器受到的大气阻力较大，需要经常进行轨道维持D.航天器在任何轨道上运行时，其轨道都是固定不变的，不会受到其他因素的影响14、航空航天中的飞行任务规划需要综合考虑多种因素。以下关于飞行任务规划的描述，不正确的是：（）A.要根据任务目标、飞行器性能和气象条件等确定飞行航线和高度B.考虑到燃料消耗和续航能力，合理安排飞行速度和停留时间C.飞行任务规划只需要在出发前制定一次，飞行过程中不需要调整D.对于军事飞行任务，还需要考虑敌方的防御和干扰等因素15、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16、航天器在太空中的运行需要遵循一系列的轨道力学原理。关于地球同步轨道，以下哪一项描述是不正确的？（）A.地球同步轨道上的航天器绕地球运行的周期与地球自转周期相同，从地面上看，航天器好像静止在天空中的某一位置B.地球同步轨道分为地球静止轨道、倾斜地球同步轨道和太阳同步轨道，它们具有不同的特点和应用C.要将航天器送入地球同步轨道，需要精确计算发射速度和轨道参数，并且在发射过程中进行多次轨道调整D.地球同步轨道上的航天器不受地球引力的影响，处于完全失重状态17、航空航天工程中的推进剂选择对于飞行器的性能和任务可行性有重要影响。假设要为一款新型火箭选择推进剂。以下关于推进剂的性能和特点的描述，哪一项是关键的考虑因素？（）A.只关注推进剂的能量密度，不考虑其储存和使用的安全性B.选择成本低但性能一般的推进剂，以降低总体成本C.综合考虑推进剂的能量密度、燃烧稳定性、储存安全性和对环境的影响D.推进剂的性能在不同的任务和环境条件下影响不大18、航空航天中的飞行试验数据处理是一项重要工作。以下关于飞行试验数据处理的描述，错误的是：（）A.飞行试验数据处理可以对采集到的数据进行筛选、整理和分析B.通过数据处理可以提取有用的信息，评估飞行器的性能和发现潜在问题C.飞行试验数据处理只需要简单的统计方法，不需要复杂的数学模型D.数据处理的结果可以为后续的飞行器设计和改进提供依据19、在航天器的轨道力学中，轨道的类型和参数决定了航天器的运行轨迹和任务需求。假设一颗地球观测卫星需要在特定的太阳同步轨道上运行，以保证对地球表面的均匀观测。为了实现这一轨道，卫星的轨道高度和轨道倾角应满足以下哪种条件？（）A.低轨道高度，小倾角B.高轨道高度，大倾角C.中等轨道高度，特定的倾角D.任意轨道高度，任意倾角20、在航空航天工程中，可靠性和安全性是至关重要的。以下关于提高系统可靠性的方法，哪一项是不准确的？（）A.采用冗余设计，增加备份部件B.进行严格的质量控制和测试C.减少系统的复杂度，降低故障发生的概率D.一旦系统发生故障，立即停止使用，进行全面检修二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细论述航空航天材料的性能要求和种类，如高强度铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等。分析这些材料的力学性能、物理性能和化学性能在航空航天领域的应用优势和局限性，以及材料的制备和加工工艺。2、（本题5分）某航天飞机在返回地球大气层时，隔热瓦部分脱落，导致机身局部过热。但最终航天飞机安全着陆。请分析隔热瓦脱落的可能原因，评估航天飞机的热防护系统设计是否存在缺陷，并提出改进隔热瓦安装和检测方法的建议。3、（本题5分）论述航天器的轨道交会对接的相对导航技术，解释相对位置、速度和姿态的测量方法，分析相对导航精度对交会对接成功的关键作用。4、（本题5分）论述航空航天中的风洞试验技术，包括风洞的类型、试验原理、测量设备和试验流程，分析风洞试验在飞行器设计和空气动力学研究中的重要性及局限性。5、（本题5分）某航天探测器在着陆行星表面后，太阳能充电效率远低于预期。请探讨太阳能充电效率低下的原因，评估对探测器后续工作的影响，并提出提高太阳能充电效率的解决方案。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。2、（本题5分）某航空公司的一架客机在巡航阶段，突然遭遇强烈的气流颠簸，导致部分乘客受伤，客舱内的一些设备也出现损坏。请分析造成此次颠簸的可能气象原因，评估飞机结构和设备受损情况，提出改进飞机应对气流颠簸能力的措施。3、（本题5分）某型号火箭发动机在地面试车过程中，燃烧室内出现异常高温，超过了设计极限。相关工程师对这一现象进行了研究。请分析燃烧室内异常高温的产生原因，对发动机性能和寿命的影响，以及在发动机设计和试验中应如何避免此类情况的发生。4、（本题5分）一家航空公司的某架飞机在飞行中，客舱内的氧气系统出现故障，紧急启用备用氧气系统。分析氧气系统故障的原因，比如氧气瓶泄漏、管路堵塞或压力调节器失效等，并探讨如何加强氧气系统的日常维护和检测。5、（本题5分）在一次火箭整流罩分离试验中，整流罩碎片对火箭主体造成了轻微损伤。请研究整流罩分离过程中产生碎片的原因，可能是分离机构设计缺陷、材料强度不足或分离姿态控制不当，评估对火箭飞行安全的潜在威胁，以及采取的碎片防护措施的有效性，并给出优化整流罩分离设计和减少碎片产生的方案。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）深入论述飞行器空气动力学性能优化的方法和策略，包括外形优化、流动控制技术、减阻增升措施等的应用。研究空气动力学在飞行器设计中的迭代过程，分析风洞试验和数值模拟在空气动力学性能评估中的作用，以及高超音速飞