2025年航空航天科普知识竞赛真题卷附答案

2025年航空航天科普知识竞赛练习题卷附答案1.单选题（每题2分，共40分）1.2024年11月成功实现人类首次“绕月后返回”的无人探测器是A.阿尔忒弥斯ⅠB.嫦娥六号C.月船四号D.月女神Ⅱ答案：B2.现代液体火箭最常用的可贮存常温氧化剂是A.液氧B.四氧化二氮C.发烟硝酸D.过氧化氢答案：B3.在地球同步轨道上，卫星保持位置所需速度增量主要来自A.电推进北南位保B.化学推进东西位保C.太阳帆D.大气阻尼答案：A4.2025年计划首飞的欧洲可重复使用一级火箭项目名称是A.ThemisB.CallistoC.ArianeNextD.Prometheus答案：C5.国际空间站常用“两轨道快速对接”方案中，从发射到对接大约耗时A.2hB.4hC.6hD.8h答案：C6.火星大气进入过程中，探测器峰值热流密度通常出现在A.120km高度B.80km高度C.50km高度D.30km高度答案：B7.采用“旋转爆震发动机”作为上面级动力的优点是A.比冲提升8%–12%B.推力下降20%C.燃烧室压力降低D.需要更多冷却剂答案：A8.2025年国内首颗碳监测专用卫星“碳星一号”轨道类型为A.太阳同步晨昏B.地球同步C.低倾角LEOD.MEO答案：A9.在航空领域，翼梢小翼主要抑制A.激波失速B.翼尖涡C.附面层分离D.颤振答案：B10.2024年完成全球组网的我国低轨通信星座正式名称是A.虹云B.鸿雁C.星网D.银河答案：C11.火箭级间冷分离常用的分离能源是A.导爆索B.气动活塞C.火药推力筒D.形状记忆合金答案：C12.飞机“静不稳定”设计主要依赖A.气动弹性B.电传飞控C.结构减重D.涡流发生器答案：B13.2025年阿尔忒弥斯Ⅲ任务首选着陆区位于月球A.南极沙克尔顿坑边缘B.风暴洋C.雨海D.阿里斯塔克高原答案：A14.卫星激光通信中，影响链路可用率的首要大气因素是A.云层B.气溶胶C.湍流D.水汽答案：A15.采用“栅格舵”技术的导弹再入体主要优势是A.低速操控B.高攻角稳定C.热防护简化D.滚转抑制答案：B16.2024年首飞的“腾云工程”验证机属于A.火箭动力B.组合循环C.涡轮基冲压D.纯冲压答案：B17.在轨卫星最常用无源热控材料是A.多层隔热毯B.相变储热片C.热管D.液氨循环答案：A18.航空煤油JetA1与RP1主要区别在于A.硫含量B.冰点C.芳烃比例D.密度答案：C19.2025年计划发射的木星冰月探测器JUICE主推进采用A.化学双组元B.太阳电推进C.核热推进D.太阳帆答案：B20.飞机风挡鸟撞试验规定，模拟鸟重为A.1.8kgB.3.6kgC.4.1kgD.8lb答案：B2.多选题（每题3分，共30分，少选得1分，错选0分）21.下列属于2025年前后投入使用的绿色推进剂有A.AFM315EB.LMP103SC.ADN基D.液氧甲烷E.肼答案：ABCD22.关于“太空电梯”材料，下列说法正确的是A.碳纳米管理论强度满足B.需要缺陷密度<10⁻⁶C.石墨烯带可行D.凯夫拉已实用E.需要赤道基地答案：ABCE23.飞机超临界翼型特点包括A.前缘半径大B.上表面平坦C.后缘反弯D.激波弱化E.低头力矩小答案：BCD24.卫星导航三频组合优点A.电离层误差消除B.周跳探测增强C.抗多径D.载波相位模糊度固定快E.降低接收机功耗答案：ABCD25.可重复使用火箭垂直回收需突破A.节流深度≥70%B.栅格舵热防护C.高精度制导D.剩余推进剂管理E.海上平台定位答案：ABCDE26.影响火箭运载系数的参数有A.推进剂密度B.结构系数C.比冲D.级数E.发射倾角答案：ABCD27.火星采样返回任务“三步走”包括A.采样封装B.火星起飞C.轨道交汇D.地球再入E.月地转移答案：ABCD28.高超声速飞行器热防护系统常用A.C/C复合材料B.陶瓷瓦C.钛合金蜂窝D.相变冷却E.辐射冷却答案：ABCE29.2025年民用航空有望投入使用的技术A.开式转子发动机B.混合电推进支线C.单飞行员驾驶D.量子雷达E.4D航迹运行答案：ABCE30.卫星大型可展开天线驱动方式A.步进电机B.形状记忆合金C.伺服液压D.超声电机E.静电拉膜答案：ABDE3.判断题（每题1分，共10分，正确写“T”，错误写“F”）31.液氧甲烷发动机真空比冲普遍高于液氧液氢。答案：F32.2025年国际空间站将首次测试“量子密钥分发”天地链路。答案：T33.飞机翼身融合体（BWB）天然具备隐身优势。答案：T34.太阳同步轨道卫星地方时降交点固定，因此不会穿越地球阴影。答案：F35.火箭发射时听到的“啸叫”主要来自涡轮泵谐振。答案：T36.采用铝锂合金可使火箭贮箱密度降低10%以上。答案：T37.在火星表面，直升机旋翼转速需低于地球同尺寸旋翼才能产生相同升力。答案：F38.2024年起，我国民航客机全部强制使用可持续航空燃料（SAF）比例不低于2%。答案：F39.高超声速飞行器“黑障”区等离子体频率通常高于S波段。答案：T40.卫星电推进工质氙气价格占整星成本比例可忽略。答案：F4.填空题（每空2分，共30分）41.2025年，我国新一代载人飞船“梦舟”近地轨道运力为________吨，月地转移轨道运力为________吨。答案：7，342.国际民航组织（ICAO）2027年起强制实施的全球航空碳抵消方案简称________。答案：CORSIA43.火箭发动机燃烧室特征长度L定义公式为________。答案：L=Vc/At44.飞机失速速度公式中，升力系数最大时对应的迎角称为________迎角。答案：临界45.卫星热控中，OSR代表________。答案：光学太阳反射器46.2024年，SpaceX“星舰”第三次综合试飞中，一级回收采用的“________”技术引发热议。答案：塔架机械臂夹持47.高超声速边界层转捩预测中，常用的雷诺数基于________长度。答案：动量厚度48.火星EDL阶段“七分钟恐怖”中，超音速降落伞开伞马赫数约为________。答案：1.849.航空发动机涡轮叶片典型冷却方式包括气膜冷却、________冷却和________冷却。答案：对流，冲击50.2025年，我国“巡天”光学舱与空间站共轨飞行，其轨道高度为________km，倾角________度。答案：400，4251.卫星导航星载原子钟短期稳定度指标常用________方差表征。答案：Allan52.火箭推进剂混合比定义公式为________。答案：氧化剂质量流量/燃料质量流量53.飞机尾旋改出三步操纵：首先________，其次________，最后________。答案：收油门，中立舵，推杆54.在轨卫星角秒级指向精度常用________作为姿态敏感器。答案：星敏感器55.2025年，欧洲“风神”卫星退役，其携带的________激光器用于全球风场测量。答案：多普勒测风紫外5.简答题（每题10分，共40分）56.简述可重复使用火箭垂直回收过程中“重力转向”段制导策略的核心思路，并给出其优化目标函数。答案：重力转向段从起飞至一级关机前约30s开始，火箭姿态由垂直逐渐倾斜，利用重力改变速度方向而非直接推力转向，节省推进剂。制导策略采用闭式解析解：假设零升力、推力恒定、重力恒定，将运动方程线性化，得到速度倾角与高度关系。优化目标函数为minJ=∫t0tfṁdt，即最小化剩余推进剂，同时满足终端高度h(tf)、速度V(tf)和航迹角γ(tf)约束。实际工程引入迭代制导（IGC）修正风场和参数偏差，采用凸优化在线求解，保证落点圆概率误差<10m。57.说明火星表面“原位资源利用”（ISRU）制氧过程中固体氧化物电解（SOXE）的工作原理，并列出关键材料与反应式。答案：SOXE利用火星大气95%CO₂，在800–1000°C高温下，CO₂在阴极得电子分解：CO₂+2e⁻→CO+O²⁻；氧离子穿过钇稳定氧化锆（YSZ）电解质至阳极，失电子生成O₂：2O²⁻→O₂+4e⁻。关键材料：阴极Ni/YSZ多孔金属陶瓷，阳极LSM（La₀.₈Sr₀.₂MnO₃）或LSCF，电解质8%Y₂O₃ZrO₂薄膜。总反应：2CO₂→2CO+O₂。系统需预热至工作温度，采用放射性同位素或电阻加热，热循环需匹配热膨胀系数，防止电解质开裂。2021年毅力号MOXIE实验已验证，2025年阿尔忒弥斯Ⅲ将携带放大版，目标日产氧>2kg，支持上升器燃料。58.论述分布式混合电推进飞机在2025年技术验证中所面临的三项关键挑战，并给出解决途径。答案：挑战一：功率质量比。当前超导电机<20kW/kg，目标需>30kW/kg。解决：采用YBCO高温超导线圈，液氢冷却，转速提升至15000rpm，降低扭矩密度。挑战二：热管理。电池+电机+逆变器总损耗8%，需排热200kW。解决：使用氢燃料作为热沉，预冷氢经燃料电池后温度升至80K，带走电机铜损；表面采用微通道蒸发器，减少散热器质量30%。挑战三：电磁兼容。兆瓦级变频产生谐波，干扰导航与通信。解决：逆变器采用SiCMOSFET，开关频率>50kHz，降低总谐波畸变<3%；机壳采用铝锂合金+铜网复合屏蔽，布线双绞屏蔽，地线单点接地，满足DO160GLevel5。59.描述卫星大型可展开天线在轨形面精度主动控制原理，并给出一种传感器作动器闭环方案。答案：天线反射面采用碳纤维复合材料+形状记忆合金（SMA）丝网，在轨热变形导致形面误差RMS>1mm，影响Ka波段增益2dB。主动控制：在反射面背面布置光纤光栅（FBG）阵列，每0.5m一个测点，实时测量应变ε，换算为面形误差Δz。控制器采用模型预测控制（MPC），目标函数min‖Δz−Δzref‖²+λ‖u‖²，u为SMA加热电流。SMA丝分段布置，每段长20cm，加热至90°C产生200MPa恢复应力，局部曲率变化κ=2σ/Et，实现微米级调整。闭环带宽0.1Hz，功耗<50W，经在轨标定后形面误差RMS降至0.2mm，满足50GHz通信要求。6.计算题（每题15分，共30分）60.某两级火箭，一级使用液氧煤油，比冲300s，二级使用液氧液氢，比冲450s。已知起飞质量500t，一级结构系数0.08，二级结构系数0.10，载荷2t。忽略重力损失与阻力，求理论速度增量Δv（取g₀=9.81m/s²，使用齐奥尔科夫斯基公式逐级计算）。答案：一级：推进剂质量mp1=500×(1−0.08−m2/m0)=500×0.92−m2二级总质量m2=mp2+ms2+mpl=mp2+0.1(mp2+ms2+mpl)+mpl→mp2=(0.9mpl+0.1m2)/0.9联立得m2=50t，mp1=410t一级末质量mf1=m0−mp1=90tΔv1=Isp1·g₀·ln(m0/mf1)=300×9.81×ln(500/90)=300×9.81×1.714≈5049m/s二级：二级初始质量mi2=50t，结构ms2=0.1×50=5t，推进剂mp2=50−5−2=43t二级末质量mf2=7tΔv2=Isp2·g₀·ln(mi2/mf2)=450×9.81×ln(50/7)=450×9.81×1.966≈8670m/s总Δv=5049+8670=13719m/s61.某太阳同步轨道卫星，高度600km，当地降交点时间10:30。若轨道维持需抵消大气摄动导致半长轴日衰减0.8m，采用氙离子电推进，比冲3000s，推力220mN，效率65%，求每日所需工质质量与电能，并估算20kg氙气可维持轨道年限。答案：轨道速度v=√(μ/a)=√(3.986×10¹⁴/(6378+600)×10³)=7553m/s每日速度亏损Δv=v·Δ