東南大學(xué)《航天器結(jié)構(gòu)動力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁東南大學(xué)《航天器結(jié)構(gòu)動力學(xué)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、航空發(fā)動機是飛行器的核心部件之一。以下關(guān)于航空發(fā)動機類型和特點的敘述，錯誤的是：（）A.渦輪噴氣發(fā)動機適用于高速飛行，但燃油效率在低速時較低B.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機在亞音速飛行時具有較好的燃油經(jīng)濟性和推力C.渦輪螺旋槳發(fā)動機適用于低速飛行，其功率主要來自螺旋槳D.沖壓發(fā)動機在低速時就能高效工作，常用于各類飛行器的起飛階段2、在航空航天工程中，空氣動力學(xué)是研究飛行器與空氣相互作用的學(xué)科。對于高速飛行器，激波的產(chǎn)生會對其性能產(chǎn)生顯著影響。假設(shè)一架超音速飛機在飛行中遇到了激波阻力增大的問題。以下關(guān)于可能原因的分析中，錯誤的是：可能是飛機的外形設(shè)計不合理，導(dǎo)致激波強度增加。飛行速度超過了設(shè)計的最大超音速速度。大氣條件的變化，如溫度和濕度的改變，影響了激波的形成。那么，以下哪種情況最不可能導(dǎo)致激波阻力增大？（）A.飛機的表面粗糙度增加B.飛機的機翼后掠角減小C.飛機的發(fā)動機推力減小D.飛機的飛行高度降低3、在航空航天領(lǐng)域，飛行器的飛行控制是一個關(guān)鍵問題。以下關(guān)于飛行控制系統(tǒng)的描述，錯誤的是：（）A.飛行控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定飛行器的姿態(tài)和軌跡，確保飛行安全B.現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)通常采用計算機技術(shù)和傳感器來實現(xiàn)精確控制C.飛行控制系統(tǒng)只在飛行器起飛和降落階段發(fā)揮作用，在巡航階段作用不大D.飛行控制系統(tǒng)需要不斷根據(jù)飛行條件和任務(wù)需求進行調(diào)整和優(yōu)化4、航空發(fā)動機的壓氣機葉片在工作中會受到離心力、氣動力和振動等多種載荷的作用。為了提高壓氣機葉片的強度和可靠性，可以采用：（）A.優(yōu)化葉片的形狀B.采用新型材料制造葉片C.在葉片表面進行強化處理D.以上方法綜合使用5、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及應(yīng)用范圍，以下描述恰當?shù)氖牵海ǎ〢.鈦合金具有高強度、高耐熱性和良好的耐腐蝕性，但價格昂貴，主要用于航空發(fā)動機的關(guān)鍵部件；鋁合金密度小，強度適中，價格較低，廣泛應(yīng)用于飛機機身和機翼結(jié)構(gòu)B.鈦合金和鋁合金在強度、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的內(nèi)飾和非承力部件，鋁合金則用于制造發(fā)動機葉片等高負荷部件6、航天器的熱控制是保證其正常工作的重要環(huán)節(jié)。關(guān)于航天器熱控制的方法，以下錯誤的是：（）A.使用熱輻射涂層可以調(diào)節(jié)航天器表面的輻射散熱能力B.安裝熱管可以將熱量從高溫區(qū)域傳遞到低溫區(qū)域C.采用隔熱材料可以阻止熱量的傳遞，保持內(nèi)部溫度穩(wěn)定D.航天器在太空中不需要考慮太陽輻射的影響，只需要控制內(nèi)部設(shè)備的發(fā)熱7、在火箭推進技術(shù)中，燃料的選擇至關(guān)重要。以下關(guān)于液體燃料和固體燃料的比較，錯誤的是：（）A.液體燃料可以通過調(diào)節(jié)流量來控制推力大小，易于實現(xiàn)推力調(diào)節(jié)B.固體燃料的儲存和使用相對簡單，不需要復(fù)雜的供應(yīng)系統(tǒng)C.液體燃料的能量密度通常高于固體燃料，能夠提供更大的推力D.固體燃料一旦點火就無法停止，而液體燃料可以隨時停止燃燒8、航空航天工程中的可靠性設(shè)計對于確保飛行器和航天器的安全運行至關(guān)重要。假設(shè)一個關(guān)鍵的航空航天部件需要極高的可靠性。以下關(guān)于可靠性設(shè)計方法和策略的描述，哪一項是有效的？（）A.不進行故障模式和影響分析，依靠經(jīng)驗設(shè)計B.采用冗余設(shè)計和容錯技術(shù)，提高系統(tǒng)的可靠性C.只關(guān)注部件的性能，不考慮其可靠性和可維護性D.可靠性設(shè)計對成本和重量的影響可以忽略不計9、在航空發(fā)動機的壓氣機設(shè)計中，需要提高壓氣機的效率和穩(wěn)定性。假設(shè)正在優(yōu)化一款壓氣機的設(shè)計。以下關(guān)于壓氣機設(shè)計參數(shù)和改進措施的描述，哪一項是正確的？（）A.增加壓氣機的級數(shù)可以無限提高壓比，不需要考慮其他因素B.減小葉片的弦長可以提高壓氣機效率，但會降低其穩(wěn)定性C.采用先進的葉型設(shè)計可以同時提高壓氣機的效率和穩(wěn)定性D.壓氣機的進口氣流速度對其性能沒有影響，不需要進行控制10、航空電子系統(tǒng)是現(xiàn)代飛行器的重要組成部分。以下關(guān)于航空電子系統(tǒng)的描述，錯誤的是：（）A.航空電子系統(tǒng)包括通信、導(dǎo)航、雷達等多個子系統(tǒng)B.先進的航空電子系統(tǒng)能夠提高飛行器的飛行效率和安全性C.航空電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是集成化、智能化和數(shù)字化D.航空電子系統(tǒng)一旦安裝完成，就不需要進行升級和維護11、太空環(huán)境對宇航員的身體健康會產(chǎn)生多種影響，例如微重力會導(dǎo)致宇航員的骨骼和肌肉萎縮、心血管功能下降等。為了減輕這些影響，宇航員在太空任務(wù)期間需要進行特殊的鍛煉和防護措施。以下哪種鍛煉方式對于預(yù)防骨骼和肌肉萎縮效果最為明顯？（）A.有氧運動B.力量訓(xùn)練C.柔韌性訓(xùn)練D.平衡訓(xùn)練12、航空航天領(lǐng)域的材料疲勞問題是影響飛行器結(jié)構(gòu)壽命的重要因素。材料在循環(huán)載荷作用下會逐漸產(chǎn)生裂紋并擴展，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。那么，以下哪種方法可以有效檢測材料的疲勞裂紋？（）A.超聲波檢測B.射線檢測C.磁粉檢測D.以上都可以13、航空發(fā)動機的燃燒過程對其性能和效率有著重要影響。燃燒室內(nèi)的燃料與空氣混合、燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體。假設(shè)在某型發(fā)動機的燃燒過程中，出現(xiàn)了燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象。以下關(guān)于可能原因的分析中，錯誤的是：可能是燃料噴射不均勻，導(dǎo)致局部燃料過濃或過稀。燃燒室內(nèi)的氣流速度和壓力分布不合理，影響了燃燒的穩(wěn)定性。燃料的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，燃燒特性改變。那么，以下哪種情況最不可能導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定？（）A.燃燒室的材料老化B.進氣溫度的突然變化C.燃油濾清器堵塞D.燃燒室內(nèi)有異物進入14、航天器的姿態(tài)控制對于其正常運行和完成任務(wù)至關(guān)重要。以下關(guān)于航天器姿態(tài)控制的描述，錯誤的是：（）A.航天器姿態(tài)控制可以通過噴氣推進、動量輪等方式實現(xiàn)B.精確的姿態(tài)控制能夠保證航天器上的儀器設(shè)備對準目標，進行有效觀測和通信C.航天器在太空中不受外界干擾，姿態(tài)可以長期保持穩(wěn)定，無需頻繁控制D.姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮航天器的質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)動慣量等因素15、在航天任務(wù)的軌道規(guī)劃中，需要考慮多種約束條件。假設(shè)要執(zhí)行一次月球探測任務(wù)。以下關(guān)于軌道規(guī)劃的考慮和策略的描述，哪一個是正確的？（）A.直接發(fā)射到月球軌道是最節(jié)省燃料的方式，不需要考慮中間過程B.可以利用地球和月球的引力場進行借力飛行，節(jié)省燃料和時間C.月球探測任務(wù)的軌道不需要考慮返回地球的路線，只關(guān)注去程D.軌道規(guī)劃只需要考慮飛行器的初始速度和位置，其他因素不重要二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細說明航空航天領(lǐng)域中的飛行器結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)，如無損檢測技術(shù)，討論如何及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的損傷。2、（本題5分）全面剖析衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的誤差修正方法，包括衛(wèi)星時鐘誤差修正、電離層延遲修正、對流層延遲修正等，解釋如何通過差分定位技術(shù)提高導(dǎo)航精度。3、（本題5分）深入探討航空航天中的故障診斷與容錯控制技術(shù)，包括基于模型的診斷方法、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的診斷方法和容錯控制策略，分析故障診斷與容錯控制技術(shù)在提高系統(tǒng)可靠性和可用性方面的作用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述飛機的飛行操縱系統(tǒng)，包括機械操縱、液壓操縱和電傳操縱的原理、特點和發(fā)展歷程，以及操縱系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。2、（本題5分）詳細論述航空發(fā)動機的維修與維護技術(shù)，包括定期檢修、故障診斷、零部件更換和發(fā)動機翻新等方面。研究維修技術(shù)的發(fā)展趨勢，如基于狀態(tài)的維修、預(yù)測性維修和智能維修，分析維修成本和維修周期對航空運營的影響，以及如何提高發(fā)動機的可維修性和維修質(zhì)量。3、（本題5分）全面論述飛機的失速現(xiàn)象，包括失速的機理、特征和危害，以及預(yù)防飛機失速的措施和飛行操作技巧。4、（本題5分）深入探討航空航天中的數(shù)值模擬方法（如CFD、FEA等）在飛行器設(shè)計中的應(yīng)用，包括模型建立、算法選擇、邊界條件設(shè)置等。分析數(shù)值模擬結(jié)果的準確性和可靠性驗證方法，以及如何結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進行優(yōu)化設(shè)計。研究數(shù)值模擬在空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)同仿真中的作用和發(fā)展趨勢。5、（本題5分）太空探索中的空間碎片問題對航天器的安全構(gòu)成嚴重威脅。請詳細論述空間碎片的產(chǎn)生來源、分布特征和危害程度，研究空間碎片監(jiān)測、預(yù)警和防護技術(shù)，分析國際合作在空間碎片治理中的重要性和現(xiàn)有機制的有效性，以及未來減少空間碎片產(chǎn)生和清除空間碎片的技術(shù)途徑和發(fā)展策略。四、案例分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一家航空航天企業(yè)正在研制一種新型的電動飛機，面臨著電池能量密度、充電時間、電機效率等技術(shù)瓶頸。請分析解決這些技術(shù)瓶頸的可能途徑，探討電動飛機的發(fā)展趨勢和市場前景，以及在推廣應(yīng)用中可能面臨的政策和基礎(chǔ)設(shè)施方