航空航天工程材料知识点解析

航空航天工程材料知识点解析姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.航空航天工程材料的主要特点是什么？

A.重量轻，强度高

B.耐高温，耐腐蚀

C.以上都是

D.以上均非

2.常见的航空航天结构材料有哪些？

A.铝合金

B.钛合金

C.碳纤维增强复合材料

D.以上都是

3.航空航天材料的力学功能主要包括哪些？

A.塑性变形

B.抗拉强度

C.弹性模量

D.以上都是

4.航空航天材料的热功能主要包括哪些？

A.导热系数

B.热膨胀系数

C.耐高温功能

D.以上都是

5.航空航天材料的耐腐蚀功能主要体现在哪些方面？

A.防腐蚀性涂层

B.合金的耐腐蚀功能

C.高分子材料的耐腐蚀功能

D.以上都是

6.航空航天材料的加工功能有哪些？

A.易切削性

B.可加工性

C.装配精度

D.以上都是

7.航空航天材料的生物相容性是指什么？

A.材料对生物体不产生毒副作用

B.材料与生物组织接触时的兼容性

C.材料与人体内环境的相互作用

D.以上都是

8.航空航天材料的电磁屏蔽功能主要包括哪些？

A.静电屏蔽

B.电磁波屏蔽

C.超高频屏蔽

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：C

解题思路：航空航天工程材料的主要特点是重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，因此选C。

2.答案：D

解题思路：常见的航空航天结构材料有铝合金、钛合金和碳纤维增强复合材料，所以选D。

3.答案：D

解题思路：航空航天材料的力学功能包括塑性变形、抗拉强度和弹性模量，所以选D。

4.答案：D

解题思路：航空航天材料的热功能包括导热系数、热膨胀系数、耐高温功能，所以选D。

5.答案：D

解题思路：航空航天材料的耐腐蚀功能主要体现在防腐蚀性涂层、合金的耐腐蚀功能和高分子材料的耐腐蚀功能，因此选D。

6.答案：D

解题思路：航空航天材料的加工功能包括易切削性、可加工性和装配精度，所以选D。

7.答案：D

解题思路：航空航天材料的生物相容性是指材料对生物体不产生毒副作用、与生物组织接触时的兼容性以及与人体内环境的相互作用，所以选D。

8.答案：D

解题思路：航空航天材料的电磁屏蔽功能包括静电屏蔽、电磁波屏蔽和超高频屏蔽，所以选D。二、填空题1.航空航天工程材料主要分为结构材料、功能材料和复合材料三类。

2.航空航天材料的力学功能主要包括强度、刚度和韧性。

3.航空航天材料的热功能主要包括比热容、导热系数和热膨胀系数。

4.航空航天材料的耐腐蚀功能主要体现在抗腐蚀性和耐热性。

5.航空航天材料的加工功能主要包括可切削性、可焊性和可塑性。

6.航空航天材料的生物相容性主要包括体内相容性和体外相容性。

7.航空航天材料的电磁屏蔽功能主要包括屏蔽效能和抗干扰能力。

答案及解题思路：

答案：

1.结构材料、功能材料、复合材料

2.韧性

3.热膨胀系数

4.耐热性

5.可塑性

6.体内相容性、体外相容性

7.屏蔽效能、抗干扰能力

解题思路：

1.航空航天工程材料的分类是基于其在航空器结构中的作用和应用。结构材料主要提供结构强度和刚度，功能材料负责特定功能，如热防护、电磁屏蔽等，复合材料则是两种或多种材料的组合，以提供更优越的综合功能。

2.力学功能中，韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，对于航空航天材料来说，良好的韧性可以增加其承受冲击和动态载荷的能力。

3.热功能中的热膨胀系数是描述材料在温度变化时体积膨胀程度的参数，对热稳定性和装配精度有重要影响。

4.耐腐蚀功能中的耐热性是指在高温环境下的稳定性，这对航空发动机等高温部件尤为重要。

5.加工功能中的可塑性是指材料在成型加工过程中能够被塑形成各种形状的能力，这对于复杂的航空结构件来说非常重要。

6.生物相容性包括体内相容性（材料在体内的兼容性）和体外相容性（材料与生物体接触时的反应），这对航天器内宇航员的健康。

7.电磁屏蔽功能包括屏蔽效能和抗干扰能力，对于电子设备而言，防止电磁干扰和对外界电磁波的屏蔽是必不可少的。三、判断题1.航空航天工程材料主要是指用于航空器或航天器结构及设备的材料。（√）

解题思路：航空航天工程材料确实主要用于航空器或航天器的结构及设备，以保证飞行器在极端环境下的功能和安全性。

2.航空航天材料的力学功能越高，其使用效果越好。（×）

解题思路：虽然力学功能是航空航天材料的重要指标，但并不是越高越好。材料还需要具有良好的耐腐蚀性、热功能和加工功能等，以满足不同的使用需求。

3.航空航天材料的热功能越好，其抗热震功能越强。（√）

解题思路：热功能好的材料在高温环境下稳定性更强，能够承受较大的温度变化，从而提高抗热震功能。

4.航空航天材料的耐腐蚀功能越好，其使用寿命越长。（√）

解题思路：耐腐蚀功能好的材料能够抵御外界环境的影响，减少腐蚀，从而延长使用寿命。

5.航空航天材料的加工功能越好，其加工成本越低。（×）

解题思路：加工功能好的材料可能需要特殊的加工工艺或设备，导致加工成本较高。

6.航空航天材料的生物相容性越好，对人体越安全。（√）

解题思路：生物相容性好的材料在人体内不易引发排异反应，降低对人体健康的危害。

7.航空航天材料的电磁屏蔽功能越好，其抗干扰能力越强。（√）

解题思路：电磁屏蔽功能好的材料能够有效隔离外界电磁干扰，提高抗干扰能力。四、简答题1.简述航空航天工程材料的主要特点。

答案：

航空航天工程材料的主要特点包括：高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、高刚度、优异的疲劳功能和断裂韧性等。这些特点是为了适应航空航天器在高速、高温、高压以及极端环境下的工作要求。

解题思路：

分析航空航天器对材料的基本要求，如强度、密度、耐温性等。

结合材料在航空航天器中的应用，如飞行器结构件、发动机部件等。

总结材料需要具备的特性以满足航空航天器的工作需求。

2.简述航空航天结构材料的主要类型。

答案：

航空航天结构材料的主要类型包括：合金、复合材料、高强度钢、钛合金、铝合金、玻璃纤维增强塑料（GFRP）等。

解题思路：

列举航空航天领域常用的结构材料。

根据材料的成分和结构特点分类。

分析各类材料的特点及其在航空航天结构中的应用。

3.简述航空航天材料的力学功能指标及其意义。

答案：

航空航天材料的力学功能指标包括：屈服强度、抗拉强度、弹性模量、疲劳极限等。这些指标反映了材料在受力状态下的变形和破坏行为，对材料设计和应用具有重要意义。

解题思路：

列举航空航天材料的力学功能指标。

分析指标在材料受力过程中的作用。

阐述指标对材料设计和功能评价的意义。

4.简述航空航天材料的热功能指标及其意义。

答案：

航空航天材料的热功能指标包括：热导率、热膨胀系数、熔点等。这些指标反映了材料在高温或低温环境下的热稳定性和热传导能力，对材料的设计和功能评价有重要影响。

解题思路：

列举航空航天材料的热功能指标。

分析指标在材料高温或低温环境下的作用。

阐述指标对材料设计和功能评价的意义。

5.简述航空航天材料的耐腐蚀功能指标及其意义。

答案：

航空航天材料的耐腐蚀功能指标包括：腐蚀速率、腐蚀电位、腐蚀电流等。这些指标反映了材料在腐蚀环境下的稳定性，对材料在航空航天器中的应用具有重要意义。

解题思路：

列举航空航天材料的耐腐蚀功能指标。

分析指标在腐蚀环境下的作用。

阐述指标对材料设计和功能评价的意义。

6.简述航空航天材料的加工功能指标及其意义。

答案：

航空航天材料的加工功能指标包括：可切削性、可焊接性、可锻造性等。这些指标反映了材料在加工过程中的功能，对加工工艺的选择和加工质量的保证有重要影响。

解题思路：

列举航空航天材料的加工功能指标。

分析指标在加工过程中的作用。

阐述指标对加工工艺和加工质量的意义。

7.简述航空航天材料的生物相容性指标及其意义。

答案：

航空航天材料的生物相容性指标包括：细胞毒性、致敏性、致癌性等。这些指标反映了材料与生物体接触时的安全性，对航空航天器的生物安全性评价具有重要意义。

解题思路：

列举航空航天材料的生物相容性指标。

分析指标在生物相容性评价中的作用。

阐述指标对航空航天器生物安全性评价的意义。五、论述题1.论述航空航天工程材料在航空航天领域的重要性。

（1）航空航天工程材料的重要性概述

（2）材料功能对航空航天器功能的影响

（3）航空航天工程材料在提升航空器安全性方面的作用

（4）航空航天工程材料在提高航空器功能和降低能耗方面的贡献

2.论述航空航天工程材料在航空航天器设计中的选择原则。

（1）航空航天器设计对材料功能的要求

（2）材料选择与航空器功能的匹配

（3）材料选择与航空器成本控制的关系

（4）航空航天工程材料在可持续发展方面的考量

3.论述航空航天工程材料在航空航天器制造中的应用。

（1）航空航天器制造过程中对材料功能的考量

（2）典型航空航天工程材料在制造中的应用案例

（3）航空航天工程材料在提高制造效率和质量方面的作用

（4）航空航天工程材料在航空器维护与维修中的应用

答案及解题思路：

1.论述航空航天工程材料在航空航天领域的重要性。

答案：

航空航天工程材料在航空航天领域的重要性体现在以下几个方面：

（1）航空航天工程材料功能对航空器功能的影响：高功能的材料可以提高航空器的承载能力、降低结构重量，从而提高飞行速度和航程。

（2）材料在提升航空器安全性方面的作用：高功能的航空航天工程材料可以提高航空器的抗冲击、抗疲劳功能，从而降低发生率。

（3）材料在提高航空器功能和降低能耗方面的贡献：高功能的航空航天工程材料可以降低航空器的燃油消耗，提高能源利用效率。

（4）材料在可持续发展方面的作用：新型航空航天工程材料可以降低航空器对环境的污染，实现绿色航空。

解题思路：

概述航空航天工程材料的重要性；从材料功能对航空器功能的影响、提升航空器安全性、提高航空器功能和降低能耗、可持续发展等方面进行论述；总结航空航天工程材料在航空航天领域的重要性。

2.论述航空航天工程材料在航空航天器设计中的选择原则。

答案：

航空航天器设计中对材料的选择应遵循以下原则：

（1）材料功能与航空器功能的匹配：根据航空器设计要求，选择具有相应功能的材料。

（2）材料选择与航空器成本控制的关系：在满足功能要求的前提下，尽可能降低材料成本。

（3）材料选择与航空器维护与维修的便利性：选择便于维护和维修的材料，降低维护成本。

（4）可持续发展：考虑材料的环境影响，选择环保、可回收的材料。

解题思路：

阐述航空航天器设计对材料功能的要求；从材料功能与航空器功能的匹配、成本控制、维护与维修便利性、可持续发展等方面进行论述；总结航空航天器设计中材料选择的原则。

3.论述航空航天工程材料在航空航天器制造中的应用。

答案：

航空航天工程材料在航空航天器制造中的应用主要体现在以下几个方面：

（1）提高制造效率：采用高功能材料可以简化制造工艺，提高生产效率。

（2）提高制造质量：高功能材料具有较好的加工功能，有利于提高产品质量。

（3）降低制造成本：采用高功能材料可以降低航空器的结构重量，降低制造成本。

（4）提高航空器维护与维修的便利性：选择便于维护和维修的材料，降低维护成本。

解题思路：

阐述航空航天器制造过程中对材料功能的考量；从提高制造效率、提高制造质量、降低制造成本、提高航空器维护与维修的便利性等方面进行论述；总结航空航天工程材料在航空航天器制造中的应用。六、案例分析题1.分析某型飞机机翼材料的选用及其原因。

（1）材料概述

某型飞机的机翼材料选用为复合材料。

（2）材料选用原因

a.高比强度和高比刚度：复合材料相较于传统金属材料，具有更高的比强度和比刚度，可以减轻飞机重量，提高飞行功能。

b.良好的抗腐蚀功能：复合材料不易受到外界环境的影响，如酸雨、盐雾等，保证了飞机在恶劣环境下的长期使用。

c.适应复杂结构：复合材料可以设计成复杂的三维形状，满足飞机机翼复杂结构的需要。

d.优良的加工功能：复合材料可以通过多种工艺进行加工，如树脂传递模塑、纤维缠绕等，提高生产效率。

2.分析某型火箭推进剂材料的选用及其原因。

（1）材料概述

某型火箭推进剂材料选用为固体推进剂。

（2）材料选用原因

a.高比冲：固体推进剂具有较高的比冲，能够提高火箭的运载能力。

b.稳定性：固体推进剂在储存和运输过程中相对稳定，安全性较高。

c.结构简单：固体推进剂的结构相对简单，易于制造和维护。

d.适应性强：固体推进剂可以适应不同类型的火箭，具有较广的应用范围。

3.分析某型卫星天线材料的选用及其原因。

（1）材料概述

某型卫星天线材料选用为聚酰亚胺（PI）薄膜。

（2）材料选用原因

a.良好的热稳定性：聚酰亚胺薄膜在高温环境下具有较好的稳定性，能够适应卫星天线在太空中的温度变化。

b.优异的电功能：聚酰亚胺薄膜具有优异的电绝缘功能，适用于卫星天线的电磁波传输。

c.良好的耐辐射功能：聚酰亚胺薄膜能够抵抗太空辐射，保证卫星天线在恶劣环境下的长期工作。

d.易加工性：聚酰亚胺薄膜可以通过薄膜工艺进行加工，提高生产效率。

答案及解题思路：

1.解题思路：

分析某型飞机机翼材料选用时，首先了解所选材料的功能特点，然后结合飞机机翼的设计要求和实际应用需求，阐述材料选用原因。

2.解题思路：

分析某型火箭推进剂材料选用时，首先要了解推进剂材料的功能特点，然后结合火箭推进剂的需求，如比冲、稳定性、结构复杂度等，分析材料选用原因。

3.解题思路：

分析某型卫星天线材料选用时，首先了解所选材料的功能特点，然后结合卫星天线在太空中的环境要求，如热稳定性、电功能、耐辐射功能等，阐述材料选用原因。七、计算题1.某型航空发动机叶片材料在工作温度下的热膨胀系数为1.2×10^5/℃，当叶片温度从20℃升高到200℃时，其长度变化量是多少？

2.某型航空航天材料在室温下的屈服强度为500MPa，抗拉强度为600MPa，求该材料的强度比。

3.某型航空航天材料在室温下的导热系数为25W/(m·K)，当厚度为10mm时，求该材料的导热热阻。

4.某型航空航天材料在室温下的比热容为0.5kJ/(kg·K)，当质量为5kg时，温度从20℃升高到100℃所需的热量是多少？

5.某型航空航天材料在室温下的耐腐蚀性等级为5级，求该材料的耐腐蚀