上海視覺藝術學院《航天器結構與機構》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《航天器結構與機構》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在航空發(fā)動機的研發(fā)過程中，需要進行大量的地面試驗和飛行試驗。試驗數(shù)據(jù)對于改進設計和驗證性能具有重要意義。假設某型發(fā)動機在地面試驗中發(fā)現(xiàn)推力不足。以下哪個試驗環(huán)節(jié)最有可能存在問題？（）A.進氣模擬試驗B.燃燒試驗C.渦輪性能試驗D.整機裝配試驗2、在航天器的熱控系統(tǒng)中，需要有效地控制航天器內部和表面的溫度。假設一顆衛(wèi)星在太空中經(jīng)歷劇烈的溫度變化。以下關于熱控措施和原理的描述，哪一項是準確的？（）A.被動熱控系統(tǒng)完全依靠材料的熱特性，無法進行主動調節(jié)B.熱管可以快速將熱量從高溫區(qū)域傳遞到低溫區(qū)域，效率極高C.隔熱材料越厚，熱控效果越好，不考慮重量增加的問題D.熱控系統(tǒng)只需要考慮設備的工作溫度，不需要考慮宇航員的舒適度3、航空航天材料需要經(jīng)過嚴格的測試和驗證，以確保其性能和可靠性。常見的測試方法包括拉伸試驗、疲勞試驗、高溫試驗等。假設一種新型復合材料在拉伸試驗中表現(xiàn)不佳。以下哪個因素最有可能影響其拉伸性能？（）A.纖維與基體的結合強度B.材料的孔隙率C.纖維的排列方向D.以上因素都有可能4、航空發(fā)動機是飛機的核心部件之一，其性能直接影響飛機的飛行能力。對于噴氣式發(fā)動機，以下哪種說法是錯誤的？（）A.噴氣式發(fā)動機通過燃燒燃料產(chǎn)生高溫高壓氣體，向后噴射產(chǎn)生推力B.渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的主要區(qū)別在于渦輪風扇發(fā)動機在核心機外增加了風扇，提高了燃油效率C.沖壓發(fā)動機在低速時效率較高，常用于亞音速飛行器D.航空發(fā)動機的推重比是衡量其性能的重要指標之一5、飛機的燃油系統(tǒng)不僅要保證燃油的供應，還要確保燃油的安全和可靠性。燃油系統(tǒng)通常包括油箱、油泵、油管和燃油濾清器等部件。在飛機飛行過程中，為了防止燃油發(fā)生晃動和氣泡，油箱內部通常會設置：（）A.隔板B.加熱裝置C.壓力傳感器D.液位傳感器6、航天器的返回過程面臨著諸多挑戰(zhàn)。關于航天器返回時的熱防護，以下說法不正確的是：（）A.采用耐高溫材料可以承受再入大氣層時的高溫B.燒蝕材料通過蒸發(fā)和分解吸收熱量，保護航天器C.可以利用大氣層的氣動阻力來降低航天器的速度和溫度D.航天器返回時不需要考慮熱防護，因為在太空中已經(jīng)經(jīng)過了低溫環(huán)境7、航空發(fā)動機的渦輪部件在高溫高壓下工作，需要具備良好的耐熱和耐磨性能。假設一種新型渦輪葉片采用了先進的冷卻技術和表面涂層。以下哪種冷卻技術最有可能被應用？（）A.氣膜冷卻B.發(fā)汗冷卻C.沖擊冷卻D.對流冷卻8、在航空航天工程中，可靠性和安全性是首要考慮的因素。以下關于可靠性設計的描述，不正確的是：（）A.采用冗余設計可以提高系統(tǒng)的可靠性B.對關鍵部件進行嚴格的質量檢測和篩選C.可靠性設計只需要在產(chǎn)品設計階段考慮，后續(xù)生產(chǎn)過程中無需關注D.進行故障模式和影響分析，提前預防可能出現(xiàn)的故障9、在飛行器的結構設計中，關于機翼的結構和受力特點，以下說法錯誤的是（）A.機翼主要承受升力、阻力和扭矩等載荷，其結構需要具備足夠的強度和剛度B.機翼的內部通常采用梁、肋和桁條等結構元件來增強其承載能力C.上單翼布局的飛機重心較低，穩(wěn)定性較好，但不利于起落架的布置D.機翼的形狀和翼型決定了其升力特性，而機翼的面積和展弦比則對阻力影響較大，且機翼的結構設計與飛行器的飛行速度和用途無關10、在航天器的電源系統(tǒng)中，以下關于不同電源類型的特點，不正確的是：（）A.太陽能電池板在有陽光照射時能持續(xù)提供電能，但在陰影區(qū)域無法工作B.燃料電池具有高能量密度，但反應物質的儲存和供應較為復雜C.核電源能夠提供長期穩(wěn)定的電能，但存在放射性安全問題D.化學電池重量輕、體積小，是航天器電源的首選11、在衛(wèi)星的遙感應用中，不同的傳感器可以獲取多種類型的信息。假設一顆遙感衛(wèi)星需要對地面進行高精度測量。以下關于傳感器選擇和數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是正確的？（）A.光學傳感器在任何天氣條件下都能獲取清晰的圖像B.微波傳感器的分辨率高于光學傳感器，適合高精度測量C.對遙感數(shù)據(jù)的處理只需要簡單的圖像增強，不需要復雜的算法D.綜合使用多種傳感器并進行數(shù)據(jù)融合可以提高測量的精度和可靠性12、航空航天中的人機工效學關注人員與設備的交互關系。以下關于人機工效學的描述，不正確的是：（）A.設計合理的駕駛艙布局，提高飛行員的操作舒適性和效率B.考慮人的生理和心理特點，優(yōu)化設備的操作界面和顯示方式C.人機工效學只適用于飛行器的設計，不適用于航天器D.進行人員培訓，提高其對設備的操作熟練程度和應急處理能力13、飛行器的隱身技術是現(xiàn)代航空航天領域的重要研究方向之一。隱身技術主要通過減少飛行器對電磁波的反射和散射來降低其可探測性。外形設計、吸波材料和等離子體隱身等是常見的隱身手段。以下哪種隱身手段對于降低飛行器的雷達散射截面積效果最為顯著？（）A.優(yōu)化外形設計B.使用吸波材料C.采用等離子體隱身D.以上手段綜合運用14、在飛行器的飛行控制系統(tǒng)中，自動駕駛儀起著重要的作用。假設一架客機在巡航階段使用自動駕駛儀，突然遇到強烈的氣流顛簸。以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.自動駕駛儀能夠自動調整飛機姿態(tài)，保持平穩(wěn)飛行B.自動駕駛儀會自動斷開，飛行員需要手動控制飛機C.自動駕駛儀會出現(xiàn)故障，導致飛機失控D.飛機的飛行速度會急劇下降15、在航天器的軌道設計中，考慮地球非球形引力攝動的影響時，以下說法準確的是：（）A.地球非球形引力攝動對低軌道航天器影響較大，對高軌道航天器可以忽略不計B.地球非球形引力攝動會導致航天器軌道的半長軸、偏心率和傾角發(fā)生微小變化，但不會影響軌道周期C.地球非球形引力攝動可以通過簡單的數(shù)學模型精確計算和補償，不會對航天器的軌道控制造成困難D.地球非球形引力攝動對航天器軌道沒有任何影響，在軌道設計中無需考慮16、關于航天器的軌道類型，以下對于地球同步軌道和太陽同步軌道的特點，錯誤的是（）A.地球同步軌道上的衛(wèi)星繞地球運行的周期與地球自轉周期相同，從地面上看衛(wèi)星好像靜止在地球上空的某一點B.太陽同步軌道的衛(wèi)星軌道平面與太陽始終保持相對固定的取向，有利于對地面進行重復觀測C.地球同步軌道的高度約為36000千米，而太陽同步軌道的高度沒有固定值D.太陽同步軌道衛(wèi)星的軌道周期和地球自轉周期相同，因此可以實現(xiàn)對地球表面的連續(xù)觀測17、在飛行器的結構設計中，需要考慮強度、剛度和穩(wěn)定性等要求。以下關于飛行器結構的疲勞問題，哪一項是錯誤的？（）A.飛行器在反復的起降和飛行過程中，結構會受到交變載荷的作用，容易產(chǎn)生疲勞裂紋B.疲勞裂紋的擴展會逐漸降低結構的強度，最終可能導致結構失效C.通過合理的結構設計、材料選擇和制造工藝，可以有效地提高飛行器結構的抗疲勞性能D.只要飛行器的結構材料強度足夠高，就不會出現(xiàn)疲勞問題18、在飛行器的導航系統(tǒng)中，慣性導航系統(tǒng)和衛(wèi)星導航系統(tǒng)相結合的優(yōu)勢在于：（）A.慣性導航系統(tǒng)不受外界干擾，短期精度高；衛(wèi)星導航系統(tǒng)長期精度高，能修正慣性導航的累積誤差，兩者結合可提供更精確、可靠的導航信息B.慣性導航系統(tǒng)成本低，易于維護；衛(wèi)星導航系統(tǒng)則復雜昂貴，兩者結合可以降低總體成本C.慣性導航系統(tǒng)和衛(wèi)星導航系統(tǒng)相互獨立，沒有結合的必要D.衛(wèi)星導航系統(tǒng)在任何情況下都能正常工作，慣性導航系統(tǒng)只是作為備用19、航空航天中的復合材料具有優(yōu)異的性能，但在使用過程中也面臨一些挑戰(zhàn)，如制造工藝復雜、成本較高等。那么，以下哪種復合材料在航空航天領域應用最廣泛？（）A.碳纖維復合材料B.玻璃纖維復合材料C.芳綸纖維復合材料D.硼纖維復合材料20、航天器的姿態(tài)控制通常采用動量輪、噴氣推進器等裝置。姿態(tài)控制系統(tǒng)要能夠精確地調整航天器的姿態(tài)，以滿足任務需求。假設一個航天器在姿態(tài)調整過程中出現(xiàn)了較大的誤差。以下關于可能原因的分析中，錯誤的是：可能是動量輪的轉速控制不準確，無法產(chǎn)生預期的力矩。噴氣推進器的推力大小或方向存在偏差。傳感器提供的姿態(tài)信息有誤，導致控制系統(tǒng)做出錯誤的決策。那么，以下哪種情況最不可能導致姿態(tài)控制誤差較大？（）A.航天器受到微小隕石撞擊B.姿態(tài)控制系統(tǒng)的電源電壓波動C.航天器內部設備的布局改變D.宇宙射線對電子元件的干擾二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細闡述飛行器的自動駕駛技術，包括自動駕駛的功能模塊（如導航、制導、控制）和實現(xiàn)算法，分析自動駕駛技術在提高飛行安全性和減輕飛行員工作負擔方面的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細說明航空航天工程中的飛行器可靠性增長管理方法，討論如何有效地組織和實施可靠性增長活動。3、（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、太陽敏感器、地球敏感器）、姿態(tài)執(zhí)行機構（如動量輪、反作用輪、推力器）和控制算法等。分析姿態(tài)控制系統(tǒng)如何實現(xiàn)航天器的姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機動，以及在受到干擾時的姿態(tài)恢復策略。三、案例分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一家航空公司的一架客機在起飛階段，發(fā)動機遭遇鳥擊，導致發(fā)動機性能下降。機組人員果斷采取措施，安全返航。請分析鳥擊對發(fā)動機的損害機制，探討航空公司在預防鳥擊方面可以采取的措施，以及機組人員在遭遇鳥擊時的正確應對方法。2、（本題5分）在一次衛(wèi)星的通信鏈路測試中，信號傳輸出現(xiàn)嚴重的誤碼和中斷。請分析通信鏈路故障的原因，如天線指向偏差、功率放大器故障、空間電磁干擾等，并提出優(yōu)化通信鏈路性能的方案。3、（本題5分）在一次航空發(fā)動機高空模擬試驗中，發(fā)動機出現(xiàn)了高空熄火現(xiàn)象。請分析造成發(fā)動機高空熄火的原因，如空氣稀薄、燃油霧化不良、點火系統(tǒng)故障等，并研究如何改進發(fā)動機設計以提高其在高空環(huán)境下的工作可靠性。4、（本題5分）某型直升機的尾槳在飛行中出現(xiàn)異常噪聲和振動，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)尾槳葉片存在損傷。請分析尾槳葉片損傷的可能原因，如外物撞擊、疲勞裂紋、制造缺陷等，并研究如何對尾槳進行維護和修復以確保飛行安全。5、（本題5分）在一次航天飛機的返回任務中，熱防護瓦出現(xiàn)脫落，對航天飛機的結構造成一定威脅。請分析熱防護瓦脫落的原因，如安裝問題、材料老化、飛行過程中的熱應力等，并研究如何防止熱防護瓦脫落的再次發(fā)