航空航天材料科技知識要點梳理及練習題姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.航空航天材料的主要特點包括（）

a.輕質高強

b.高溫功能好

c.耐腐蝕

d.以上都是

2.下列哪種材料不屬于航空航天材料（）

a.鈦合金

b.鈦鋁合金

c.鋼鐵

d.鎂合金

3.下列哪種材料屬于高溫結構材料（）

a.鈦合金

b.鈦鋁合金

c.鎂合金

d.鋼鐵

4.下列哪種材料屬于復合材料（）

a.碳纖維

b.玻璃纖維

c.鈦合金

d.鋼鐵

5.下列哪種材料屬于耐腐蝕材料（）

a.鈦合金

b.鈦鋁合金

c.鎂合金

d.鋼鐵

答案及解題思路：

1.答案：d

解題思路：航空航天材料需要具備輕質高強、高溫功能好、耐腐蝕等特點，以適應其在高空、高速、高溫等惡劣環境下的使用需求。

2.答案：c

解題思路：鋼鐵雖然具有較好的強度和韌性，但其重量較大，不適合航空航天領域，因此不屬于航空航天材料。

3.答案：a

解題思路：鈦合金具有高強度、耐高溫和耐腐蝕等功能，是高溫結構材料中的佼佼者。

4.答案：a

解題思路：碳纖維是一種高功能復合材料，具有高強度、高模量、耐高溫等特性，廣泛應用于航空航天領域。

5.答案：a

解題思路：鈦合金具有優異的耐腐蝕功能，可以在腐蝕性較強的環境中使用，是耐腐蝕材料中的優選。二、填空題1.航空航天材料應具備的特點有：輕質高強、（高溫功能優良）、耐腐蝕、（熱穩定性好）、（良好的可加工性）等。

2.航空航天材料按功能可分為：結構材料、（功能材料）、（復合材料）、（智能材料）等。

3.航空航天材料按應用領域可分為：（航空器結構材料）、（航天器結構材料）、（特殊功能材料）等。

答案及解題思路：

1.答案：高溫功能優良、熱穩定性好、良好的可加工性

解題思路：

航空航天材料在使用過程中，除了要求輕質高強外，還要承受高溫、低溫等多種環境，因此高溫功能優良、熱穩定性好是航空航天材料必須具備的特點。同時良好的可加工性便于制造和加工，保證材料的功能得以發揮。

2.答案：功能材料、復合材料、智能材料

解題思路：

航空航天材料的功能豐富多樣，按照材料在航空、航天領域的功能和應用，可以將材料分為結構材料、功能材料、復合材料和智能材料。結構材料主要負責承載和傳遞載荷；功能材料則具有特殊的功能，如導電、導熱、電磁屏蔽等；復合材料是將兩種或兩種以上材料組合在一起，以發揮各自優點；智能材料能夠感知外部環境的變化，并作出響應。

3.答案：航空器結構材料、航天器結構材料、特殊功能材料

解題思路：

航空航天材料的應用領域廣泛，主要分為航空器結構材料和航天器結構材料。航空器結構材料主要用于飛機、直升機等飛行器的主體結構，如機身、機翼等；航天器結構材料則用于火箭、衛星、飛船等航天器的主體結構。還有一些特殊功能材料，如耐高溫隔熱材料、電磁屏蔽材料等，這些材料在特定應用領域具有重要作用。三、判斷題1.航空航天材料的質量直接影響飛行器的功能。

答案：√

解題思路：航空航天材料是飛行器結構強度、耐腐蝕性、熱穩定性以及重量等功能的決定性因素。高質量的航空航天材料可以提升飛行器的整體功能，如減少能耗、提高載重量、增強安全性等。

2.航空航天材料的發展速度與航空工業的發展速度成正比。

答案：×

解題思路：盡管航空航天材料的發展在很大程度上受到航空工業需求的推動，但兩者的增長速度并不一定成正比。航空航天材料的研究往往需要較長的周期和大量的基礎研究投入，因此其發展速度可能較航空工業發展速度緩慢。

3.航空航天材料的研究與開發主要依靠航空工業自身的力量。

答案：×

解題思路：航空航天材料的研究與開發是一個復雜的系統工程，需要跨學科、跨領域的合作。除了航空工業自身的研發力量，還需要材料科學、物理學、化學等基礎科學領域的支持，以及和研究機構的合作。國際合作在航空航天材料的研究與開發中也扮演著重要角色。四、簡答題1.簡述航空航天材料的主要特點。

（1）高比強度和高比剛度：航空航天材料需要在輕質的同時具備足夠的強度和剛度，以承受高速度飛行和復雜環境帶來的應力。

（2）耐高溫和耐腐蝕：航空航天材料需要能夠承受高溫和惡劣環境，如空氣中的高溫氣體、腐蝕性物質等。

（3）良好的抗疲勞功能：航空航天材料在長時間使用過程中，需要具備抗疲勞功能，防止因疲勞而導致的結構失效。

（4）低熱膨脹系數：航空航天材料的熱膨脹系數應盡量低，以減少因溫度變化而引起的結構變形。

（5）良好的可加工功能：航空航天材料需要具備良好的可加工功能，以便于制造和裝配。

2.簡述航空航天材料的應用領域。

（1）航空航天器結構材料：如鋁合金、鈦合金、復合材料等，用于制造飛機、火箭、衛星等。

（2）熱系統材料：如高溫合金、耐熱不銹鋼等，用于制造發動機、燃燒室等高溫部件。

（3）熱防護材料：如碳纖維復合材料、陶瓷基復合材料等，用于保護飛行器免受高溫氣體、等離子體等的侵蝕。

（4）電子材料：如半導體材料、電子陶瓷等，用于制造飛行器的電子設備。

3.簡述航空航天材料的發展趨勢。

（1）高功能復合材料：材料科學的發展，復合材料在航空航天領域的應用越來越廣泛，未來將繼續向高功能、輕質、高強、高模量等方向發展。

（2）高溫合金：為滿足航空發動機功能提升的需求，高溫合金將向耐高溫、耐腐蝕、長壽命等方向發展。

（3）陶瓷基復合材料：陶瓷基復合材料具有優異的高溫功能和抗氧化功能，未來在航空航天領域的應用將得到進一步拓展。

（4）納米材料：納米材料具有獨特的功能，如高強度、高韌性、優異的耐腐蝕功能等，未來在航空航天材料領域具有廣闊的應用前景。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料的主要特點包括高比強度和高比剛度、耐高溫和耐腐蝕、良好的抗疲勞功能、低熱膨脹系數、良好的可加工功能。

解題思路：理解航空航天材料的主要特點，然后結合航空航天材料在實際應用中的需求，分析各特點的具體表現。

2.答案：航空航天材料的應用領域包括航空航天器結構材料、熱系統材料、熱防護材料、電子材料。

解題思路：列舉航空航天材料在實際應用中的各個領域，并簡要介紹各領域的應用情況。

3.答案：航空航天材料的發展趨勢包括高功能復合材料、高溫合金、陶瓷基復合材料、納米材料。

解題思路：了解航空航天材料的發展現狀，分析未來材料發展的方向，并結合新材料的研究進展進行闡述。五、論述題1.論述航空航天材料在航空工業中的重要性。

【解答】

航空航天材料在航空工業中的重要性體現在以下幾個方面：

（1）重量減輕：航空航天材料的輕量化設計有助于減少航空器的自重，從而提高載重量和燃油效率，降低運營成本。

（2）功能提升：航空航天材料的高強度、高剛度、耐高溫、耐腐蝕等特性，使得航空器能夠在極端環境下安全可靠地運行。

（3）創新驅動：航空航天材料的研究與開發推動了航空工業的技術進步，促進了新材料的廣泛應用。

（4）國家安全：航空航天材料的研究對國家安全具有重要意義，保障了國家在航空領域的戰略利益。

2.論述航空航天材料在航空器設計中的影響。

【解答】

航空航天材料在航空器設計中的影響主要表現在以下幾方面：

（1）材料選擇：航空航天材料的選擇直接影響航空器的功能、結構、重量和成本。高功能材料的運用可以優化航空器的設計，提高其飛行功能。

（2）結構設計：材料功能對航空器結構設計有直接影響。例如復合材料的應用使得飛機結構設計更加輕量化、高強度。

（3）系統集成：航空航天材料在系統集成中的應用，如機載設備、動力系統等，對航空器功能的提升起到關鍵作用。

（4）維修與維護：航空航天材料的使用壽命和耐久性，直接關系到航空器的維修與維護周期。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料在航空工業中的重要性體現在重量減輕、功能提升、創新驅動和國家安全等方面。

解題思路：從航空航天材料的重量、功能、創新和國家安全四個方面闡述其在航空工業中的重要性。

2.答案：航空航天材料在航空器設計中的影響主要體現在材料選擇、結構設計、系統集成和維修與維護等方面。

解題思路：分別從材料選擇、結構設計、系統集成和維修與維護四個方面論述航空航天材料在航空器設計中的影響。六、計算題1.已知鈦合金的密度為4.5g/cm3，彈性模量為110GPa，求其比強度。

解題步驟：

（1）比強度的計算公式為：比強度=彈性模量/密度。

（2）將已知數值代入公式進行計算。

2.已知某航空器材料的屈服強度為600MPa，抗拉強度為800MPa，求其安全系數。

解題步驟：

（1）安全系數的計算公式為：安全系數=抗拉強度/屈服強度。

（2）將已知數值代入公式進行計算。

答案及解題思路：

1.比強度計算：

答案：比強度=110GPa/4.5g/cm3

解題思路：首先將彈性模量單位從GPa轉換為g/cm2，因為密度的單位是g/cm3。1GPa=1×10?g/cm2，所以110GPa=110×10?g/cm2。然后進行除法運算得到比強度。

2.安全系數計算：

答案：安全系數=800MPa/600MPa

解題思路：直接將抗拉強度除以屈服強度，得到安全系數。注意單位要保持一致，這里都是MPa。七、應用題1.根據航空器結構設計要求，選擇合適的航空航天材料。

a.題目描述：

假設某新型飛機需要設計一款新型的機翼結構，該機翼需承受高速度飛行時的氣動載荷，同時要保證輕量化和高強度。請根據以下條件，選擇合適的航空航天材料，并說明選擇理由。

條件：

工作溫度：55°C至120°C

抗拉強度：≥600MPa

彈性模量：≥70GPa

密度：≤1.8g/cm3

抗疲勞功能：優異

b.解答示例：

答案：碳纖維增強塑料（CFRP）

解題思路：根據條件，選擇材料時需綜合考慮強度、重量、熱穩定性和抗疲勞功能。碳纖維增強塑料（CFRP）具有高強度、低密度和良好的熱穩定性，且抗疲勞功能優異，是滿足上述條件的理想材料。

2.分析航空航天材料在航空器中的應用，并提出改進措施。

a.題目描述：

請分析當前航空航天材料在以下航空器部件中的應用情況，并針對其中一種材料提出至少一種改進措施，以提高其功能或降低成本。

部件：

航空發動機葉片

航空機身結構

航空器起落架

b.解答示例：

答案：航空發動機葉片

解題思路：航空發動機葉片是承受高溫、高壓和高速氣流的關鍵部件，目前主要使用鎳基高溫合金。針對這種材料，可以提出以下改進措施：

采用定向凝固技術，提高葉片的微觀結構和功能；

研究和開發新型合金材料，如鎢鈷合金，以提高耐高溫功能；

優化葉片設計，減少熱應力集中，延長使