學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁南開大學濱海學院

《航天器結構與機構技術》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在航天器的電源系統中，關于太陽能電池陣和蓄電池的組合使用，以下說法正確的是：（）A.太陽能電池陣在有光照時為航天器供電，并為蓄電池充電；在陰影區或光照不足時，蓄電池為航天器供電，兩者相互配合，確保航天器的電力供應穩定可靠B.太陽能電池陣和蓄電池各自獨立工作，互不影響，根據任務需求選擇使用C.蓄電池是航天器的主要電源，太陽能電池陣僅作為輔助電源D.太陽能電池陣效率高，可靠性好，完全可以替代蓄電池為航天器提供持續穩定的電力2、衛星導航系統由多顆衛星組成星座，為用戶提供定位、導航和授時服務。全球衛星導航系統有GPS、北斗等。那么，衛星導航系統的定位精度主要取決于？（）A.衛星的數量B.衛星的軌道高度C.地面接收設備的性能D.以上都是3、對于飛行器的可靠性和安全性設計，以下關于故障模式和影響分析（FMEA）和故障樹分析（FTA）的方法和作用，錯誤的是（）A.FMEA通過分析系統中每個部件的故障模式及其對系統的影響，確定潛在的故障源和風險B.FTA則從系統故障的結果出發，通過構建故障樹來追溯導致故障的根本原因C.FMEA和FTA是相互獨立的分析方法，在可靠性和安全性設計中只需要選擇其中一種進行分析D.這兩種方法可以幫助設計師識別系統中的薄弱環節，采取相應的改進措施提高飛行器的可靠性和安全性4、飛行器的自動駕駛系統正在逐漸發展和完善。以下關于自動駕駛系統的描述，不正確的是：（）A.自動駕駛系統可以減輕飛行員的工作負擔，提高飛行安全性B.自動駕駛系統能夠根據預設的航線和參數自動控制飛機的飛行C.自動駕駛系統在任何情況下都能比飛行員做出更準確的決策D.飛行員需要時刻監控自動駕駛系統的工作狀態，并在必要時接管控制5、對于飛機的飛行性能參數，以下關于升阻比和巡航速度的含義和影響因素，錯誤的是（）A.升阻比是飛機升力與阻力的比值，升阻比越大，飛機的飛行效率越高B.巡航速度是飛機在經濟狀態下長時間飛行的速度，受到飛機的氣動外形、發動機性能和重量等因素的影響C.提高飛機的升阻比可以通過優化機翼設計、減小飛機的阻力等方式實現D.巡航速度是固定不變的，不會隨著飛行條件和飛機重量的變化而改變6、飛行器的燃油系統需要具備可靠和高效的性能。以下關于飛行器燃油系統的描述，不正確的是：（）A.燃油系統要能夠在不同飛行姿態下保證燃油的正常供應B.燃油系統需要具備過濾和除雜功能，以防止雜質進入發動機C.飛行器的燃油消耗率與飛行速度和高度無關D.為了提高安全性，燃油系統通常采用冗余設計7、航天器的通信系統對于與地面站的信息傳輸至關重要。假設一個深空探測器需要與地球保持穩定的通信。以下關于通信系統的頻段選擇和天線設計的描述，哪一項是正確的？（）A.選擇低頻段通信，信號傳播損耗小，無需考慮帶寬B.通信天線的設計只考慮增益，不考慮方向性和極化特性C.綜合考慮頻段的傳播特性、帶寬需求和天線的性能，選擇合適的方案D.航天器的通信系統不受距離和空間環境的影響8、在太空探索任務中，生命支持系統是保障宇航員生存的關鍵。假設進行一次長期的載人火星任務。以下關于生命支持系統的功能和設計要求的描述，哪一項是最重要的？（）A.生命支持系統只需提供氧氣，其他物質可以忽略B.系統的重量和體積不重要，只要能滿足基本需求C.能夠實現水、氧氣和食物的循環再生，同時有效處理廢物D.生命支持系統不需要考慮可靠性和可維護性，一次性使用即可9、航空航天領域中的導航和制導系統是實現精確飛行和任務完成的重要保障。以下關于導航和制導系統的描述，哪一項是錯誤的？（）A.慣性導航系統依靠測量飛行器的加速度和角速度來確定其位置和姿態，具有自主性強、精度高的優點B.衛星導航系統如GPS可以為飛行器提供全球范圍內的高精度定位信息C.制導系統根據導航系統提供的信息和任務要求，計算并控制飛行器的飛行軌跡D.導航和制導系統只適用于飛行器，在衛星等航天器上不需要使用10、在飛行器的飛行控制系統中，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生？（）A.自動駕駛儀能夠自動調整飛機姿態，保持平穩飛行B.自動駕駛儀會自動斷開，飛行員需要手動控制飛機C.自動駕駛儀會出現故障，導致飛機失控D.飛機的飛行速度會急劇下降11、航空材料的性能直接影響飛行器的結構強度和重量。碳纖維復合材料在航空航天領域得到了廣泛應用，以下關于碳纖維復合材料的特點，哪一項是錯誤的？（）A.碳纖維復合材料具有高強度、高模量的特點，比強度和比模量優于傳統金屬材料B.碳纖維復合材料具有良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性能，使用壽命長C.碳纖維復合材料的制造工藝復雜，成本較高，限制了其大規模應用D.碳纖維復合材料的熱膨脹系數與金屬材料相近，便于與金屬部件連接12、衛星的姿態控制對于其正常運行和任務執行至關重要。以下關于衛星姿態控制的方式，哪一項描述不準確？（）A.自旋穩定，利用衛星自身的旋轉保持姿態B.重力梯度穩定，利用地球引力梯度來穩定姿態C.三軸穩定，通過多個姿態控制執行機構精確控制姿態D.衛星的姿態控制一旦設定好，就不需要再進行調整13、在航空電子系統中，通信系統起著至關重要的作用。衛星通信、甚高頻通信和高頻通信等是常見的通信方式。衛星通信具有覆蓋范圍廣、通信質量高的優點，但也存在成本高、延遲大等問題。在遠程飛行中，如果需要實時傳輸大量數據，以下哪種通信方式最為合適？（）A.衛星通信B.甚高頻通信C.高頻通信D.以上三種方式結合使用14、在航空發動機的壓氣機設計中，需要提高壓氣機的效率和穩定性。假設正在優化一款壓氣機的設計。以下關于壓氣機設計參數和改進措施的描述，哪一項是正確的？（）A.增加壓氣機的級數可以無限提高壓比，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，但會降低其穩定性C.采用先進的葉型設計可以同時提高壓氣機的效率和穩定性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15、衛星的軌道類型多種多樣，包括地球同步軌道、太陽同步軌道和極地軌道等。地球同步軌道衛星的軌道高度約為36000千米，其繞地球運行的周期與地球自轉周期相同。太陽同步軌道衛星的特點是：（）A.軌道平面與太陽始終保持固定的夾角B.軌道高度固定不變C.軌道周期固定不變D.軌道形狀為圓形16、在航天器的返回過程中，需要經歷高溫、高壓等極端環境。假設一個返回式衛星在再入大氣層時，表面溫度急劇升高。為了保護衛星內部的設備和人員安全，以下哪種熱防護措施最關鍵？（）A.燒蝕防熱B.輻射防熱C.隔熱瓦D.熱沉式防熱17、航空航天中的飛行力學研究飛行器的運動規律和受力情況。假設一架戰斗機在進行高速俯沖時，受到的氣動力和重力作用發生變化。此時，以下哪種力對飛機的姿態和運動影響最大？（）A.升力B.阻力C.重力D.側向力18、航空航天中的數值模擬技術在設計和分析中發揮著重要作用。假設在對一種新型飛行器的外流場進行數值模擬時，發現計算結果與風洞試驗存在較大偏差。以下哪種原因最有可能導致這種偏差？（）A.網格劃分不夠精細B.物理模型不準確C.邊界條件設置錯誤D.以上都有可能19、在航空航天工程中，飛行器的結構強度分析是確保其安全性和可靠性的重要環節。結構需要承受飛行中的各種載荷，包括靜載荷和動載荷。例如，飛機在飛行中會受到氣流顛簸產生的動載荷。那么，以下哪種分析方法常用于飛行器結構強度的評估？（）A.有限元分析B.理論計算C.實驗測試D.以上都是20、飛行器的氣動外形優化是提高性能的重要途徑。以下關于氣動外形優化的方法，不正確的是：（）A.通過風洞試驗獲取數據，改進外形設計B.利用數值模擬計算分析氣流特性C.只關注飛行器的升力特性，忽略阻力特性D.綜合考慮多種飛行條件和任務需求21、航空航天中的通信系統面臨著諸多挑戰。以下關于通信系統的描述，不正確的是：（）A.衛星通信可以實現全球范圍內的實時通信，但存在信號延遲B.微波通信具有較高的帶寬，但傳輸距離有限C.激光通信具有高速率和保密性好的優點，但容易受到大氣干擾D.航空航天通信系統只需要考慮數據傳輸的速度，不需要考慮可靠性22、航天器在太空中運行時，面臨著復雜的空間環境。例如，太陽風會帶來高能粒子，可能對航天器的電子設備和材料造成損害。此外，微流星體和空間碎片也可能撞擊航天器。為了保護航天器免受這些威脅，通常會采取多種防護措施。以下哪種材料不適合用于航天器的防護層？（）A.鈦合金B.凱夫拉纖維C.陶瓷D.鋁合金23、航空航天工程中的飛行器設計過程是一個復雜的系統工程。以下關于飛行器設計流程，哪一項是不正確的？（）A.飛行器設計通常從任務需求分析開始，確定飛行器的性能指標和功能要求B.概念設計階段需要提出多種設計方案，并進行初步的性能評估和篩選C.詳細設計階段包括結構設計、系統集成、性能分析等工作，需要生成詳細的設計圖紙和技術文件D.飛行器設計完成后，不需要進行后續的優化和改進，可以直接投入生產和使用24、航空航天工程中的可靠性和安全性設計是至關重要的，任何一個小的故障都可能導致嚴重的后果。通過采用冗余設計、故障診斷和容錯技術等可以提高系統的可靠性和安全性。那么，以下哪種冗余設計方式在飛行控制系統中最常用？（）A.硬件冗余B.軟件冗余C.信息冗余D.時間冗余25、在飛機的結構強度分析中，需要考慮多種載荷和工況。以下關于結構強度分析的方法，哪一項是不正確的？（）A.可以采用有限元分析方法對飛機結構進行建模和計算B.靜力試驗可以驗證飛機結構在靜載荷下的強度和變形C.疲勞試驗用于評估飛機結構在重復載荷下的壽命D.結構強度分析只需要考慮正常飛行情況下的載荷，不需要考慮意外事故和極端情況二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述衛星通信中的多址接入技術（如頻分多址、時分多址等）的原理和特點，分析其在衛星通信系統中的應用。2、（本題5分）論述可靠性試驗的分類和目的，包括環境試驗、壽命試驗和加速壽命試驗等。分析如何制定可靠性試驗方案和評估試驗結果，以及如何將試驗數據應用于產品改進和質量控制。3、（本題5分）論述航空航天領域中的飛行器風洞試驗的目的和方法，解釋如何通過風洞試驗獲取飛行器的氣動特性數據。4、（本題5分）一架無人機在執行偵察任務時，突然失去與地面控制站的通信連接，自主返航功能也失效。經過搜尋，最終在偏遠地區找到墜毀的無人機。請探討通信中斷和自主返航失效的可能原因，分析此次事故對偵察任務的影響，并提出提高無人機通信穩定性和自主飛行可靠性的方案。三、案例分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一架貨機在起飛爬升階段，遭遇強風切變，飛機高度急劇下降。請分析強風切變對飛機飛行性能的影響，評價機組的應對操作和飛機的抗風切變能力，探討如何提高飛機在風切變環境下的飛行安全性和預警系統的有效性。2、（本題5分）一家航空公司新引進的客機在飛行中，客艙內空調系統制冷效果不佳。請探討可能導致空調系統故障的原因，如制冷劑泄漏、壓縮機故障等，分析對乘客舒適度的影響，并提出維修和改進空調系統的方案。3、（本題5分）一顆通信衛星在軌道運行一段時間后，出現了信號傳輸質量下降的問題。經過地面監測和分析，發現可能是衛星的天線指向偏差、電子設備老化或者能源供應不足等原因。請深入探討這些可能的原因，提出相應的檢測和修復方案，并思考如何避免類似問題在未來的衛星中出現。4、（本題5分）一家航空公司的客機在航線飛行中，遭遇雷電天氣，飛機的電子設備受到一定干擾。請研究雷電對飛機電子系統的可能干擾途徑，如直接電擊、感應電流等，評估對飛行安全的威脅，并提出飛機雷電防護和應急處置措施。5、（本題5分）某型航空發動機在進行耐久性測試時，發現渦輪葉片出現了裂紋。請分析可能導致渦輪葉片裂紋的原因，如材料疲勞、熱應力、氣流沖擊等，提出相應的改進措施，包括材料選擇、制造工藝優化和冷卻設計等，以提高渦輪葉片的可靠性和壽命。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入研究飛機結構的有限元分析方法和應用，分析如何建立飛機結構的有限元模型，考慮材料特性、邊界條件和載荷情況。探討有限元分析在結構強度評估、優化設計和故障預測中的作用