上海視覺藝術(shù)學(xué)院《航天器結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《航天器結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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(jī)的研發(fā)過程中，需要進(jìn)行大量的地面試驗和飛行試驗。試驗數(shù)據(jù)對于改進(jìn)設(shè)計和驗證性能具有重要意義。假設(shè)某型發(fā)動機(jī)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(jìn)氣模擬試驗B.燃燒試驗C.渦輪性能試驗D.整機(jī)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(nèi)部和表面的溫度。假設(shè)一顆衛(wèi)星在太空中經(jīng)歷劇烈的溫度變化。以下關(guān)于熱控措施和原理的描述，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.被動熱控系統(tǒng)完全依靠材料的熱特性，無法進(jìn)行主動調(diào)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(shè)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(yán)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(shè)一種新型復(fù)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(jié)合強(qiáng)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(jī)是飛機(jī)的核心部件之一，其性能直接影響飛機(jī)的飛行能力。對于噴氣式發(fā)動機(jī)，以下哪種說法是錯誤的？（）A.噴氣式發(fā)動機(jī)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(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的主要區(qū)別在于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)在核心機(jī)外增加了風(fēng)扇，提高了燃油效率C.沖壓發(fā)動機(jī)在低速時效率較高，常用于亞音速飛行器D.航空發(fā)動機(jī)的推重比是衡量其性能的重要指標(biāo)之一5、飛機(jī)的燃油系統(tǒng)不僅要保證燃油的供應(yīng)，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(jī)飛行過程中，為了防止燃油發(fā)生晃動和氣泡，油箱內(nèi)部通常會設(shè)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(guān)于航天器返回時的熱防護(hù)，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(hù)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(hù)，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(jī)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(shè)一種新型渦輪葉片采用了先進(jìn)的冷卻技術(shù)和表面涂層。以下哪種冷卻技術(shù)最有可能被應(yīng)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(guān)于可靠性設(shè)計的描述，不正確的是：（）A.采用冗余設(shè)計可以提高系統(tǒng)的可靠性B.對關(guān)鍵部件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測和篩選C.可靠性設(shè)計只需要在產(chǎn)品設(shè)計階段考慮，后續(xù)生產(chǎn)過程中無需關(guān)注D.進(jìn)行故障模式和影響分析，提前預(yù)防可能出現(xiàn)的故障9、在飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，關(guān)于機(jī)翼的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，以下說法錯誤的是（）A.機(jī)翼主要承受升力、阻力和扭矩等載荷，其結(jié)構(gòu)需要具備足夠的強(qiáng)度和剛度B.機(jī)翼的內(nèi)部通常采用梁、肋和桁條等結(jié)構(gòu)元件來增強(qiáng)其承載能力C.上單翼布局的飛機(jī)重心較低，穩(wěn)定性較好，但不利于起落架的布置D.機(jī)翼的形狀和翼型決定了其升力特性，而機(jī)翼的面積和展弦比則對阻力影響較大，且機(jī)翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計與飛行器的飛行速度和用途無關(guān)10、在航天器的電源系統(tǒng)中，以下關(guān)于不同電源類型的特點(diǎn)，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(yīng)物質(zhì)的儲存和供應(yīng)較為復(fù)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(xué)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(yīng)用中，不同的傳感器可以獲取多種類型的信息。假設(shè)一顆遙感衛(wèi)星需要對地面進(jìn)行高精度測量。以下關(guān)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(xué)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(xué)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(qiáng)，不需要復(fù)雜的算法D.綜合使用多種傳感器并進(jìn)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(jī)工效學(xué)關(guān)注人員與設(shè)備的交互關(guān)系。以下關(guān)于人機(jī)工效學(xué)的描述，不正確的是：（）A.設(shè)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(diǎn)，優(yōu)化設(shè)備的操作界面和顯示方式C.人機(jī)工效學(xué)只適用于飛行器的設(shè)計，不適用于航天器D.進(jìn)行人員培訓(xùn)，提高其對設(shè)備的操作熟練程度和應(yīng)急處理能力13、飛行器的隱身技術(shù)是現(xiàn)代航空航天領(lǐng)域的重要研究方向之一。隱身技術(shù)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(shè)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(dá)散射截面積效果最為顯著？（）A.優(yōu)化外形設(shè)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(yùn)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(shè)一架客機(jī)在巡航階段使用自動駕駛儀，突然遇到強(qiáng)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(diào)整飛機(jī)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(jī)C.自動駕駛儀會出現(xiàn)故障，導(dǎo)致飛機(jī)失控D.飛機(jī)的飛行速度會急劇下降15、在航天器的軌道設(shè)計中，考慮地球非球形引力攝動的影響時，以下說法準(zhǔn)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(dǎo)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(xué)模型精確計算和補(bǔ)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(shè)計中無需考慮16、關(guān)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(diǎn)，錯誤的是（）A.地球同步軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期與地球自轉(zhuǎn)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(diǎn)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(jìn)行重復(fù)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(zhuǎn)周期相同，因此可以實(shí)現(xiàn)對地球表面的連續(xù)觀測17、在飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要考慮強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等要求。以下關(guān)于飛行器結(jié)構(gòu)的疲勞問題，哪一項是錯誤的？（）A.飛行器在反復(fù)的起降和飛行過程中，結(jié)構(gòu)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(kuò)展會逐漸降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效C.通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇和制造工藝，可以有效地提高飛行器結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能D.只要飛行器的結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度足夠高，就不會出現(xiàn)疲勞問題18、在飛行器的導(dǎo)航系統(tǒng)中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)勢在于：（）A.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不受外界干擾，短期精度高；衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)長期精度高，能修正慣性導(dǎo)航的累積誤差，兩者結(jié)合可提供更精確、可靠的導(dǎo)航信息B.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)成本低，易于維護(hù)；衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則復(fù)雜昂貴，兩者結(jié)合可以降低總體成本C.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相互獨(dú)立，沒有結(jié)合的必要D.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在任何情況下都能正常工作，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)只是作為備用19、航空航天中的復(fù)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(fù)雜、成本較高等。那么，以下哪種復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛？（）A.碳纖維復(fù)合材料B.玻璃纖維復(fù)合材料C.芳綸纖維復(fù)合材料D.硼纖維復(fù)合材料20、航天器的姿態(tài)控制通常采用動量輪、噴氣推進(jìn)器等裝置。姿態(tài)控制系統(tǒng)要能夠精確地調(diào)整航天器的姿態(tài)，以滿足任務(wù)需求。假設(shè)一個航天器在姿態(tài)調(diào)整過程中出現(xiàn)了較大的誤差。以下關(guān)于可能原因的分析中，錯誤的是：可能是動量輪的轉(zhuǎn)速控制不準(zhǔn)確，無法產(chǎn)生預(yù)期的力矩。噴氣推進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(nèi)部設(shè)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(xì)闡述飛行器的自動駕駛技術(shù)，包括自動駕駛的功能模塊（如導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制）和實(shí)現(xiàn)算法，分析自動駕駛技術(shù)在提高飛行安全性和減輕飛行員工作負(fù)擔(dān)方面的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細(xì)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(shí)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(jī)構(gòu)（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(shí)現(xiàn)航天器的姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機(jī)動，以及在受到干擾時的姿態(tài)恢復(fù)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(jī)在起飛階段，發(fā)動機(jī)遭遇鳥擊，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)性能下降。機(jī)組人員果斷采取措施，安全返航。請分析鳥擊對發(fā)動機(jī)的損害機(jī)制，探討航空公司在預(yù)防鳥擊方面可以采取的措施，以及機(jī)組人員在遭遇鳥擊時的正確應(yīng)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(yán)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(jī)高空模擬試驗中，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)了高空熄火現(xiàn)象。請分析造成發(fā)動機(jī)高空熄火的原因，如空氣稀薄、燃油霧化不良、點(diǎn)火系統(tǒng)故障等，并研究如何改進(jìn)發(fā)動機(jī)設(shè)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(jī)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(jìn)行維護(hù)和修復(fù)以確保飛行安全。5、（本題5分）在一次航天飛機(jī)的返回任務(wù)中，熱防護(hù)瓦出現(xiàn)脫落，對航天飛機(jī)的結(jié)構(gòu)造成一定威脅。請分析熱防護(hù)瓦脫落的原因，如安裝問題、材料老化、飛行過程中的熱應(yīng)力等，并研究如何防止熱防護(hù)瓦脫落的再次發(fā)