江苏省专升本2025年航空航天工程飞行器设计试卷（含答案）

江苏省专升本2025年航空航天工程飞行器设计试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于飞行器总体设计的主要内容？A.飞行器性能指标确定B.飞行器布局方式选择C.飞行器结构强度分析D.飞行器推进系统选型2.升力系数随迎角增大的过程中，会出现升力系数急剧下降的现象，该现象称为：A.升力丧失B.马赫效应C.失速D.压差阻力3.飞行器飞行速度接近声速时，空气密度和声速都会发生变化，这种现象称为：A.马赫效应B.顺压波C.逆压波D.音速4.飞行器横截面积与机翼面积之比，称为：A.展弦比B.振幅比C.雷诺数D.马赫数5.飞行器在空中受到的空气动力，其方向通常与飞行速度方向的关系是：A.一定相同B.一定相反C.可能相同也可能相反D.与飞行器姿态有关6.飞行器俯仰稳定性主要由以下哪个参数决定？A.升力中心B.重心C.阻力中心D.压力中心7.燃气发生器为涡轮风扇发动机提供能量，其核心部件是：A.压缩机B.燃烧室C.涡轮D.加力燃烧室8.下列哪种材料不适合用于飞行器起落架结构？A.铝合金B.钛合金C.高强度钢D.聚合物基复合材料9.飞行器姿态控制系统主要控制飞行器的：A.俯仰、滚转和偏航B.速度和高度C.航迹和航线D.推力大小和方向10.飞行器结构静强度是指飞行器结构在静载荷作用下：A.不发生屈服B.不发生断裂C.变形在允许范围内D.以上都是二、填空题（每题2分，共20分）1.飞行器设计的基本要求是__________、__________和__________。2.飞行器的气动布局方式主要有__________、__________和__________。3.升力主要由机翼上表面的__________产生，阻力主要由机翼下表面的__________产生。4.飞行器的稳定性是指飞行器在受到微小扰动后，能够自动恢复到__________的能力。5.涡轮喷气发动机的推力主要来自于__________的膨胀做功。6.飞行器结构设计的主要目标是保证结构具有足够的__________、__________和__________。7.飞行控制系统通常由__________、__________和__________三部分组成。8.航空航天材料通常需要具备高强度、高韧性、轻质化和__________等特点。9.飞行器的重心位置对飞行器的__________和__________有重要影响。10.飞行器设计过程中，需要进行大量的__________和__________，以验证设计的可行性和可靠性。三、计算题（每题10分，共30分）1.一架飞机以马赫数0.8在标准大气中飞行，飞行高度为10000米，求此时空气密度和声速。（标准大气表数据已知）2.一架飞机机翼面积为30平方米，翼型升力系数为1.2，飞行速度为200米/秒，求该飞机的升力。（空气密度取1.225千克/立方米）3.一架飞机的质量为50000千克，重心位置在机翼前缘后5%，机翼面积为30平方米，升力系数为1.0，求飞机的飞行速度。（空气密度取1.225千克/立方米，假设飞机做水平直线匀速飞行）四、简答题（每题10分，共30分）1.简述飞行器总体设计的主要内容和步骤。2.简述飞行器失速的机理和防止措施。3.简述涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机的主要区别。五、论述题（15分）试述飞行器结构轻量化设计的重要性及其主要措施。试卷答案一、选择题1.C解析：飞行器总体设计主要关注性能指标、布局和系统配置，结构强度分析属于结构设计范畴。2.C解析：升力系数随迎角增大到一定程度后会急剧下降，这种现象称为失速。3.A解析：马赫效应描述的是飞行器接近声速时，空气密度和声速随速度变化的物理现象。4.A解析：展弦比是翼展平方与机翼面积之比，反映了机翼的长宽比。5.C解析：空气动力方向与飞行速度方向不一定相同或相反，取决于攻角等因素。6.A解析：升力中心相对于重心的位置决定了飞机的俯仰稳定性。7.B解析：燃烧室是燃气发生器中将燃料燃烧产生高温高压气体的核心部件。8.D解析：聚合物基复合材料强度和刚度相对较低，不适合承受起落架的冲击载荷。9.A解析：姿态控制系统用于控制飞机的俯仰、滚转和偏航三个自由度。10.D解析：静强度要求结构在静载荷下不发生屈服、断裂或过大变形。二、填空题1.安全性、经济性、先进性解析：飞行器设计需满足安全可靠、成本效益和技术领先的基本要求。2.串联式、并列式、梯列式解析：常见的气动布局有串联、并列和梯列三种形式。3.压力差、压力差解析：升力主要因上表面压力低于下表面而产生，阻力主要因上表面压力高于下表面产生。4.原始平衡状态解析：稳定性是指扰动消失后，飞机自动恢复到原有平衡状态的能力。5.高温高压燃气解析：涡轮喷气发动机推力源于燃气在喷管中膨胀加速产生反作用力。6.强度、刚度、重量解析：结构设计需保证结构在载荷下不失效、不失稳，并尽可能轻量化。7.操纵机构、伺服机构、感受元件解析：飞行控制系统包括产生控制指令的操纵机构、执行指令的伺服机构和测量状态的感受元件。8.耐高温性解析：航空航天材料还需具备在高温环境下工作的能力。9.稳定性、操纵性解析：重心位置影响飞机的俯仰稳定性和操纵难度。10.风洞试验、计算机仿真解析：设计和验证过程中需通过试验和仿真进行大量分析和验证。三、计算题1.空气密度ρ≈0.364kg/m³，声速a≈307m/s解析：根据标准大气模型，查取10000米高度空气密度和声速值。2.升力L=7068N解析：升力L=0.5*ρ*V²*S*C_l，代入数值计算。3.飞行速度V≈202m/s解析：水平飞行时，升力等于重力，L=m*g，且L=0.5*ρ*V²*S*C_l，联立求解V。四、简答题1.飞行器总体设计主要内容和步骤包括：确定任务需求和性能指标；选择飞行器类型和气动布局；进行飞行器主要系统（推进、avionics、结构等）设计；进行总体参数优化；绘制总体图纸；编写设计报告。解析：总体设计是指导各专业设计的基础，需先确定需求和指标，再选择方案，进行系统协调和优化。2.失速机理：当机翼攻角过大，超过临界攻角时，流经机翼上表面的气流发生分离，升力系数急剧下降，升力减小，阻力增大。防止措施：限制飞机的最大迎角；安装失速告警系统；设计具有大后掠角、薄翼型或加强前缘保护的机翼。解析：解释失速发生的流动机理和后果，并提出常用的防失速设计手段。3.涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机的主要区别：涡轮风扇发动机具有风扇和核心机，部分气流绕过核心机，产生额外的推力，燃油效率较高，噪音较小；涡轮喷气发动机只有核心机，所有气流都通过核心机，推力较大，但燃油效率较低，噪音较大。解析：从结构、工作原理、性能和特点等方面对比两种发动机。五、论述题飞行器结构轻量化设计的重要性体现在：降低结构重量可以直接提高有效载荷能力、增加航程或续航时间、提高机动性能、减少燃油消耗、降低起降场地要求