中國(guó)科學(xué)院大學(xué)《有效載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)

《有效載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在航天器的電源系統(tǒng)中，不同類型的電源具有各自的特點(diǎn)。以下關(guān)于航天器電源類型的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.太陽(yáng)能電池板是航天器常用的電源，但其在陰影區(qū)無(wú)法工作B.燃料電池具有高能量密度，但壽命較短，維護(hù)成本高C.核電源能夠提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的電力，但存在安全和環(huán)保問(wèn)題D.化學(xué)電池重量輕、體積小，是航天器電源的首選2、衛(wèi)星通信在現(xiàn)代通信中發(fā)揮著重要作用。以下關(guān)于衛(wèi)星通信的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.覆蓋范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)全球通信B.通信容量大，能夠傳輸大量的數(shù)據(jù)和信息C.傳播時(shí)延小，通信實(shí)時(shí)性高D.建設(shè)成本高，維護(hù)難度大3、航天器的熱防護(hù)系統(tǒng)用于保護(hù)航天器在重返大氣層時(shí)免受高溫的損害。熱防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的選擇至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)航天器在重返大氣層時(shí)熱防護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。以下關(guān)于可能原因的分析中，錯(cuò)誤的是：可能是熱防護(hù)材料的性能下降，無(wú)法承受高溫。熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝不牢固，在高速氣流沖擊下脫落。航天器的重返角度過(guò)大，增加了熱流密度。那么，以下哪種情況最不可能導(dǎo)致熱防護(hù)系統(tǒng)故障？（）A.航天器的速度過(guò)快B.熱防護(hù)材料的制造工藝不合格C.航天器的外形發(fā)生微小變形D.大氣密度突然減小4、飛行器的導(dǎo)航系統(tǒng)是確保飛行安全和準(zhǔn)確到達(dá)目的地的關(guān)鍵。關(guān)于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以下哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量飛行器的加速度和角速度，來(lái)計(jì)算其位置、速度和姿態(tài)B.它具有自主性強(qiáng)、不依賴外部信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，但存在累積誤差C.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常與其他導(dǎo)航系統(tǒng)（如衛(wèi)星導(dǎo)航）組合使用，以提高導(dǎo)航精度D.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)的精度很高，適用于所有類型的飛行器導(dǎo)航5、飛行器的飛行性能參數(shù)包括速度、高度、航程等。以下關(guān)于飛行器的最大升限，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.最大升限是指飛行器能夠達(dá)到的最大飛行高度B.飛機(jī)的最大升限受到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、空氣密度、飛機(jī)重量等多種因素的限制C.提高飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力和減輕飛機(jī)重量可以增加其最大升限D(zhuǎn).一旦飛機(jī)達(dá)到最大升限，就無(wú)法再繼續(xù)上升，即使降低飛機(jī)重量也不行6、在飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中，翼型的選擇對(duì)飛行性能有重要影響。對(duì)于低速飛行器，以下哪種翼型通常更適合？（）A.薄翼型，具有較小的阻力B.厚翼型，具有較大的升力C.對(duì)稱翼型，升力和阻力特性平衡D.超臨界翼型，可提高跨音速性能7、航空航天工程中的飛行試驗(yàn)是驗(yàn)證飛行器性能和設(shè)計(jì)的重要手段。以下關(guān)于飛行試驗(yàn)的目的和內(nèi)容，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.飛行試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證飛行器的設(shè)計(jì)指標(biāo)、性能參數(shù)和飛行品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn)B.飛行試驗(yàn)包括性能試驗(yàn)、操穩(wěn)試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)等多個(gè)方面，需要在不同的飛行條件下進(jìn)行C.飛行試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和分析對(duì)于評(píng)估飛行器的性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重要意義D.飛行試驗(yàn)只需要在飛行器研制的末期進(jìn)行一次，就可以確保飛行器的性能和安全性8、在航空航天材料科學(xué)中，材料的性能和選擇對(duì)于飛行器的制造至關(guān)重要。假設(shè)需要為一種高超音速飛行器的表面選擇一種能夠承受高溫、高壓和高速氣流沖刷的材料。以下哪種材料最有可能滿足要求？（）A.陶瓷基復(fù)合材料B.鋁合金C.普通鋼材D.塑料9、在飛行器的燃油系統(tǒng)中，需要確保燃油的供應(yīng)穩(wěn)定和安全。假設(shè)一架飛機(jī)的燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障。以下關(guān)于燃油系統(tǒng)故障原因和應(yīng)對(duì)措施的描述，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.燃油泵故障會(huì)導(dǎo)致燃油壓力不足，可以通過(guò)增加燃油箱數(shù)量來(lái)解決B.燃油管路泄漏會(huì)引發(fā)火災(zāi)，應(yīng)立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，放棄飛行C.燃油濾清器堵塞不會(huì)影響燃油供應(yīng)，不需要及時(shí)處理D.對(duì)燃油系統(tǒng)的故障診斷主要依靠飛行員的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)10、在航天器的返回過(guò)程中，需要經(jīng)歷高溫、高壓等惡劣環(huán)境。以下關(guān)于航天器返回技術(shù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.航天器返回時(shí)需要通過(guò)大氣層，與空氣摩擦產(chǎn)生高溫，需要采用隔熱材料進(jìn)行防護(hù)B.可以通過(guò)調(diào)整航天器的姿態(tài)和飛行軌跡來(lái)控制返回過(guò)程中的過(guò)載和熱流分布C.航天器返回后可以在任意地點(diǎn)著陸，不需要特定的著陸場(chǎng)D.航天器返回技術(shù)的發(fā)展對(duì)于載人航天和空間探索具有重要意義11、在航天器的軌道機(jī)動(dòng)技術(shù)中，以下關(guān)于軌道轉(zhuǎn)移和軌道保持的方法和策略，錯(cuò)誤的是（）A.軌道轉(zhuǎn)移可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提供推力來(lái)改變航天器的軌道，需要精確計(jì)算推力大小和作用時(shí)間B.軌道保持是為了克服各種攝動(dòng)因素的影響，定期對(duì)航天器的軌道進(jìn)行調(diào)整C.采用電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)具有比化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)更高的比沖，但推力較小D.軌道機(jī)動(dòng)技術(shù)只在衛(wèi)星等航天器中應(yīng)用，載人飛船和空間站不需要進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)12、在航空航天材料的選擇中，關(guān)于鈦合金和鋁合金的性能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，以下描述恰當(dāng)?shù)氖牵海ǎ〢.鈦合金具有高強(qiáng)度、高耐熱性和良好的耐腐蝕性，但價(jià)格昂貴，主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件；鋁合金密度小，強(qiáng)度適中，價(jià)格較低，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼結(jié)構(gòu)B.鈦合金和鋁合金在強(qiáng)度、耐熱性和耐腐蝕性方面性能相似，因此在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用可以相互替代C.鈦合金由于其重量大、加工難度高，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸減少；鋁合金則由于性能有限，只適用于一些次要結(jié)構(gòu)D.鈦合金主要用于制造飛機(jī)的內(nèi)飾和非承力部件，鋁合金則用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等高負(fù)荷部件13、在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，關(guān)于渦輪葉片的材料選擇，以下哪種特性是最為關(guān)鍵的（）A.高強(qiáng)度和高硬度，以承受巨大的離心力和熱應(yīng)力B.良好的導(dǎo)熱性，迅速將熱量傳遞出去，防止葉片過(guò)熱C.低密度，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)整體重量，提高推重比D.低成本，便于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用14、航天器的熱防護(hù)系統(tǒng)用于保護(hù)航天器在再入大氣層時(shí)免受高溫的損害。熱防護(hù)材料需要具備耐高溫、隔熱性能好等特點(diǎn)。那么，以下哪種熱防護(hù)材料常用于航天器的再入階段？（）A.陶瓷材料B.金屬材料C.碳纖維材料D.高分子材料15、關(guān)于飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)研究方法，以下對(duì)于理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬的優(yōu)缺點(diǎn)，錯(cuò)誤的是（）A.理論分析可以深入理解空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，但對(duì)于復(fù)雜的流動(dòng)問(wèn)題往往難以得到精確解B.實(shí)驗(yàn)研究能夠獲得真實(shí)的流動(dòng)數(shù)據(jù)，但實(shí)驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)，且存在測(cè)量誤差C.數(shù)值模擬可以快速模擬各種復(fù)雜的流動(dòng)情況，但結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法D.在飛行器空氣動(dòng)力學(xué)研究中，只需要采用一種方法即可，不需要多種方法相結(jié)合二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)論述飛行管理系統(tǒng)中的飛行計(jì)劃優(yōu)化算法，考慮燃油消耗、飛行時(shí)間、氣象條件等因素，分析如何制定最優(yōu)的飛行路線和速度剖面。2、（本題5分）深入探討航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括姿態(tài)敏感器（如陀螺儀、太陽(yáng)敏感器、地球敏感器）、姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如動(dòng)量輪、反作用輪、推力器）和控制算法等。分析姿態(tài)控制系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)航天器的姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機(jī)動(dòng)，以及在受到干擾時(shí)的姿態(tài)恢復(fù)策略。3、（本題5分）全面剖析航天器的熱試驗(yàn)技術(shù)，包括真空熱試驗(yàn)、熱平衡試驗(yàn)、熱循環(huán)試驗(yàn)等，解釋試驗(yàn)的目的、方法和設(shè)備，分析熱試驗(yàn)結(jié)果對(duì)航天器熱設(shè)計(jì)的驗(yàn)證和改進(jìn)作用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）全面論述飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)融合技術(shù)。探討如何將慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、無(wú)線電導(dǎo)航等多種導(dǎo)航方式進(jìn)行融合，提高導(dǎo)航精度和可靠性。研究導(dǎo)航系統(tǒng)融合算法和誤差校正方法。2、（本題5分）詳細(xì)闡述航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪機(jī)設(shè)計(jì)理論與方法，包括壓氣機(jī)和渦輪葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析和振動(dòng)特性。分析葉輪機(jī)內(nèi)部的三維流動(dòng)現(xiàn)象和損失機(jī)制，以及如何通過(guò)優(yōu)化葉片形狀和級(jí)間匹配提高效率和喘振裕度。研究先進(jìn)葉輪機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)（如彎掠葉片、復(fù)合傾斜葉片）的發(fā)展和應(yīng)用。3、（本題5分）航空航天飛行器的飛行性能優(yōu)化是一個(gè)綜合性的研究課題。請(qǐng)全面論述飛行性能優(yōu)化的目標(biāo)和約束條件，包括航程、速度、燃油消耗和載荷能力等方面，研究?jī)?yōu)化算法和工具在飛行器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，分析氣動(dòng)外形優(yōu)化、動(dòng)力系統(tǒng)匹配和飛行軌跡規(guī)劃等對(duì)飛行性能的影響，以及多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化在飛行性能提升中的挑戰(zhàn)和解決方案。4、（本題5分）全面論述飛機(jī)的電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)。探討飛機(jī)上各類電子設(shè)備之間的電磁干擾問(wèn)題及解決方法。研究如何通過(guò)合理的布線、屏蔽和濾波設(shè)計(jì)，保證電子設(shè)備的正常工作。5、（本題5分）全面論述飛機(jī)的噪聲產(chǎn)生機(jī)制和降噪方法，分析發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)體結(jié)構(gòu)噪聲的來(lái)源和傳播途徑。探討通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)、機(jī)體外形優(yōu)化和聲學(xué)處理等手段降低飛機(jī)噪聲的技術(shù)途徑，以及降噪措施對(duì)飛機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響。四、案例分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一家航天企業(yè)研發(fā)的新型航天發(fā)動(dòng)機(jī)在地面測(cè)試中，多次出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題。請(qǐng)剖析燃燒不穩(wěn)定的原因，可能是燃料混合比例不當(dāng)、燃燒室設(shè)計(jì)缺陷還是點(diǎn)火系統(tǒng)故障，評(píng)估測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析的有效性，并提出解決燃燒不穩(wěn)定問(wèn)題的技術(shù)途