新疆理工学院《空气动力学基础》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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新疆理工学院
《空气动力学基础》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15个小题，每小题1分，共15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、飞机的飞行控制系统包括自动驾驶仪和人工操纵系统。以下关于飞行控制系统的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. 自动驾驶仪可以按照预设的航线和飞行参数自动控制飞机的飞行
B. 人工操纵系统通过飞行员操纵驾驶杆和脚蹬来控制飞机的姿态和运动
C. 飞行控制系统可以在紧急情况下自动接管飞机的控制，保障飞行安全
D. 飞行控制系统一旦出现故障，飞机就会立即失去控制，无法飞行

2、飞行器的飞行性能参数包括速度、高度、航程等。以下关于飞行器的最大升限，哪一项是不正确的？（ ）
A. 最大升限是指飞行器能够达到的最大飞行高度
B. 飞机的最大升限受到发动机性能、空气密度、飞机重量等多种因素的限制
C. 提高飞机的发动机推力和减轻飞机重量可以增加其最大升限
D. 一旦飞机达到最大升限，就无法再继续上升，即使降低飞机重量也不行

3、卫星的姿态控制对于其正常工作和完成任务至关重要。姿态控制可以通过动量轮、磁力矩器和推力器等装置来实现。动量轮通过改变自身的转速来产生控制力矩，磁力矩器利用地球磁场产生控制力矩，推力器则通过喷出气体产生推力来控制姿态。在卫星姿态控制中，动量轮的主要优点是：（ ）
A. 控制精度高
B. 响应速度快
C. 消耗能量少
D. 不受外界干扰

4、航空航天工程中的高超音速飞行器具有独特的技术挑战和应用前景。以下关于高超音速飞行器的特点，哪一项是不正确的？（ ）
A. 高超音速飞行器的飞行速度通常超过 5 倍音速，面临着强烈的气动加热和激波效应
B. 高超音速飞行器的动力系统通常采用超燃冲压发动机或组合循环发动机
C. 高超音速飞行器的材料和结构需要具备耐高温、高强度和轻质等特性
D. 高超音速飞行器的技术已经非常成熟，广泛应用于军事和民用领域

5、卫星通信是航空航天领域中的重要应用之一。以下关于卫星通信的特点和优势，哪一项是不正确的？（ ）
A. 卫星通信覆盖范围广，可以实现全球范围内的通信
B. 卫星通信不受地理条件限制，能够在偏远地区和海洋等环境中提供通信服务
C. 卫星通信具有高带宽、低延迟的特点，适用于实时性要求高的业务
D. 卫星通信系统的建设和运营成本较高，但随着技术的进步，成本在逐渐降低

6、在航天器的热控制中，保持合适的温度对于航天器的正常运行至关重要。以下关于航天器热控制的描述，不正确的是：（ ）
A. 航天器在太空中会受到太阳辐射、地球反射等多种热环境的影响
B. 热控涂层、热管、隔热材料等是常用的热控制手段
C. 航天器内部的电子设备发热对热控制影响不大，可以忽略不计
D. 良好的热控制设计能够提高航天器的可靠性和使用寿命

7、在航天器的热控制技术中，以下关于被动热控制和主动热控制的方法，不正确的是（ ）
A. 被动热控制主要通过选择合适的材料、表面涂层和隔热结构来控制航天器的温度，无需额外的能源消耗
B. 主动热控制则通过电加热器、散热器、制冷机等设备来精确调节航天器的温度
C. 航天器在进入阴影区时温度会迅速下降，此时需要主动热控制来维持设备的正常工作温度
D. 被动热控制能够完全满足航天器在各种轨道和工作条件下的热控制需求，不需要使用主动热控制

8、在航空发动机的涡轮部件中，高温燃气驱动涡轮旋转，从而带动压气机工作。涡轮叶片需要承受高温、高应力的工作环境。假设某型发动机的涡轮叶片出现了过早损坏的情况。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是叶片的材料耐高温性能不足，无法承受工作温度。叶片表面的热障涂层失效，导致叶片直接暴露在高温燃气中。燃气中的杂质颗粒对叶片造成了冲蚀磨损。那么，以下哪种情况最不可能导致涡轮叶片过早损坏？（ ）
A. 发动机的转速过高
B. 叶片的冷却通道堵塞
C. 发动机的燃油燃烧不充分
D. 叶片的制造工艺缺陷

9、在飞机设计中，翼梢小翼是一种常见的增升装置。以下关于翼梢小翼的作用，哪一项是错误的？（ ）
A. 翼梢小翼可以减小机翼的诱导阻力，提高飞机的燃油效率
B. 翼梢小翼可以增加机翼的升力，改善飞机的起飞和着陆性能
C. 翼梢小翼可以降低飞机的巡航速度，减少噪音和排放
D. 翼梢小翼的安装和设计需要综合考虑飞机的气动性能、结构强度和重量等因素

10、航天器的电源系统是其正常运行的重要保障。太阳能电池板、蓄电池和核电源是常见的航天器电源。太阳能电池板在光照充足的情况下能够提供稳定的电能，但在阴影区或远离太阳的位置则无法正常工作。在深空探测任务中，如果需要长时间稳定的电源供应，以下哪种电源更为合适？（ ）
A. 太阳能电池板
B. 蓄电池
C. 核电源
D. 以上电源结合使用

11、飞行器的空气动力学特性对其性能有着重要影响。在低速飞行时，下列关于机翼升力产生的原理，错误的是：（ ）
A. 上下翼面的气流流速不同，导致压力差产生升力
B. 机翼的迎角增大，升力会一直增大
C. 机翼的形状和表面粗糙度会影响气流的流动，从而影响升力
D. 利用襟翼可以增加机翼的面积和弯度，从而提高升力

12、飞行器的导航系统对于准确飞行至关重要。全球定位系统（GPS）是一种常用的导航手段，以下关于GPS导航的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. GPS通过接收卫星信号来确定飞行器的位置、速度和时间信息
B. GPS导航的精度不受天气条件和电磁干扰的影响
C. 为了提高导航精度，可以采用差分GPS技术
D. GPS系统由卫星星座、地面控制站和用户设备三部分组成

13、在航天器的电源系统中，太阳能电池板是一种常见的供电方式。以下关于太阳能电池板的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能，为航天器提供电力
B. 太阳能电池板的效率取决于其材料和工艺，目前的效率已经很高，接近理论极限
C. 在阴影区域或光照不足的情况下，航天器需要依靠蓄电池来维持供电
D. 太阳能电池板的输出功率会随着航天器与太阳的距离和角度的变化而变化

14、航空发动机的涡轮部件在高温高压下工作，需要具备良好的耐热和耐磨性能。假设一种新型涡轮叶片采用了先进的冷却技术和表面涂层。以下哪种冷却技术最有可能被应用？（ ）
A. 气膜冷却
B. 发汗冷却
C. 冲击冷却
D. 对流冷却

15、在飞行器的自动驾驶系统中，需要准确的感知和决策能力。假设自动驾驶系统在飞行过程中出现异常。以下关于故障诊断和恢复的描述，哪一项是正确的？（ ）
A. 自动驾驶系统的故障一定是硬件问题，软件不会出现故障
B. 可以通过重启自动驾驶系统来解决所有的故障
C. 建立完善的故障诊断模型和算法有助于快速定位和解决问题
D. 自动驾驶系统出现故障后，飞行员无法手动接管控制，只能等待系统恢复

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）全面分析航天器的结构设计，包括卫星、飞船、空间站等的整体结构布局、承力部件设计和连接方式。解释航天器在发射、轨道运行和返回过程中的力学环境和结构强度要求，以及如何进行结构的轻量化设计和优化。

2、（本题5分）全面分析航天器的太阳能电池阵效率提升技术，如新型光伏材料的应用、电池结构优化和跟踪控制技术。解释太阳能电池阵在不同光照条件下的性能变化，以及如何提高其在空间环境中的可靠性和使用寿命。

3、（本题5分）深入探讨航空航天中的故障诊断与容错控制技术，包括基于模型的诊断方法、基于数据驱动的诊断方法和容错控制策略，分析故障诊断与容错控制技术在提高系统可靠性和可用性方面的作用。

4、（本题5分）详细阐述燃油系统在飞机飞行中的供油策略和安全保障措施，包括油箱布局、油泵控制、燃油过滤、防火防爆装置等，分析燃油消耗对飞机重心和飞行性能的影响。

三、论述题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细阐述航空航天中的复合材料连接技术，包括机械连接、胶接和混合连接方法。分析连接部位的应力分布、失效模式和强度评估，以及如何提高复合材料连接的可靠性和耐久性。研究新型连接技术（如自冲铆钉连接、激光焊接）在航空航天结构中的应用。

2、（本题5分）深入探讨飞行器噪声产生的机理和传播特性，包括发动机噪声、气流噪声等。分析降噪技术在飞机设计和机场运营中的应用和效果。

3、（本题5分）深入探讨飞行器结构的振动特性分析，包括固有频率、振型和阻尼的计算方法，以及振动抑制技术的应用。

4、（本题5分）全面论述飞机的飞行数据记录和分析技术。探讨飞行数据的采集、存储和处理方法。研究如何通过对飞行数据的分析来提高飞行安全、优化飞行操作和进行飞机性能评估。

5、（本题5分）全面论述飞机燃油系统的设计和管理。阐述燃油的储存、输送、计量和消耗过程中的关键技术和挑战。分析如何确保燃油系统的可靠性、安全性和燃油效率，以及在不同飞行条件下的燃油分配策略。

四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)
1、（本题10分）某型客机在飞行过程中，突然遭遇强烈气流，导致飞机颠簸剧烈。机组人员迅速采取措施稳定飞机，但仍有部分乘客受伤。请分析此次事件中气流对飞机飞行的影响机制，机组人员采取的应对措施是否恰当，以及如何进一步提高飞机在遭遇极端气象条件时的安全性和乘客的保护措施。

2、（本题10分）某航天探测器在月球表面采集样本时，采样装置发生故障，无法完成采集任务。分析采样装置故障的原因，比如机械结构损坏、控制系统失灵或月球表面环境复杂等，并研究如何提高采样装置的可靠性和适应性。

3、（本题10分）某型飞机的飞行控制系统在升级后，出现了与其他系统的兼容性问题，影响了飞机的整体性能。请分析兼容性问题产生的原因，如接口标准不一致、软件协议差异、系统架构冲突等，并提出解决飞行控制系统兼容性问题的策略和技术方案。

4、（本题10分）一颗卫星的通信转发器在工作时出现功率下降的问题，影响了信号传输质量。请分析通信转发器功率下降的可能原因，如放大器故障、天线指向偏差等，提出相应的检测和修复方案，以及如何进行在轨性能监测和预防性维护。

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