2025年大学《空天智能电推进技术-电推进系统结构设计》考试参考题库及答案解析

2025年大学《空天智能电推进技术-电推进系统结构设计》考试参考题库及答案解析单位所属部门：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.电推进系统结构设计中，以下哪个部件主要负责将电能转化为热能？（）A.电弧发生器B.磁场发生器C.电离室D.推进剂存储器答案：A解析：电弧发生器通过高电压电流产生电弧，将电能转化为热能，从而电离推进剂。磁场发生器产生磁场，电离室进行推进剂的电离，推进剂存储器存储推进剂，这些部件不直接负责电能转化为热能。2.在电推进系统结构设计中，以下哪种材料最适合用于制造电离室的内壁？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金答案：C解析：钛合金具有良好的耐腐蚀性和高温性能，适合用于制造电离室的内壁，以承受高温和化学侵蚀。3.电推进系统中，以下哪个部件主要负责产生推力？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀答案：A解析：电离室通过电离推进剂产生等离子体，等离子体在磁场作用下产生推力，因此电离室是产生推力的主要部件。4.在电推进系统结构设计中，以下哪种类型的推进剂最适合用于电推进系统？（）A.液体氢B.液体氧C.氢化锂D.氮气答案：C解析：氢化锂具有较高的比冲和适合电离的特性，是电推进系统中常用的推进剂。5.电推进系统结构设计中，以下哪个部件主要负责控制推进剂的流量？（）A.电弧发生器B.磁场发生器C.节流阀D.推进剂存储器答案：C解析：节流阀通过调节推进剂的流量，控制系统的推力和功耗，是电推进系统中重要的控制部件。6.在电推进系统结构设计中，以下哪种类型的磁场发生器最适合用于产生稳定的磁场？（）A.永磁体B.电磁体C.磁流体D.磁电阻答案：B解析：电磁体可以通过调节电流产生稳定的磁场，适合用于电推进系统中的磁场发生器。7.电推进系统中，以下哪个部件主要负责将电能传输到电离室？（）A.电源B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀答案：A解析：电源负责将电能传输到电离室，为电离过程提供所需的能量。8.在电推进系统结构设计中，以下哪种材料最适合用于制造推进剂存储器的内壁？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金答案：B解析：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高温性能，适合用于制造推进剂存储器的内壁，以承受高温和化学侵蚀。9.电推进系统中，以下哪个部件主要负责调节电离室的工作电压？（）A.电源B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀答案：A解析：电源通过调节输出电压，控制电离室的工作电压，从而调节电离过程。10.在电推进系统结构设计中，以下哪种类型的传感器最适合用于监测推进剂的温度？（）A.热电偶B.热敏电阻C.磁电阻D.光电传感器答案：A解析：热电偶具有良好的温度测量性能和稳定性，适合用于监测推进剂的温度。11.电推进系统结构设计中，以下哪个部件主要负责将电能转化为等离子体？（）A.电弧发生器B.磁场发生器C.电离室D.推进剂存储器答案：C解析：电离室通过高能电场将推进剂气体电离成等离子体，是电推进系统中实现电能转化为等离子体的关键部件。电弧发生器提供电离所需的能量，磁场发生器用于约束和推动等离子体，推进剂存储器存储推进剂。12.在电推进系统结构设计中，以下哪种材料最适合用于制造磁场发生器的线圈？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金答案：D解析：镍基合金具有良好的导电性和高温性能，适合用于制造磁场发生器的线圈，能够在高温和强电流环境下稳定工作。13.电推进系统中，以下哪个部件主要负责冷却电离室？（）A.冷却剂泵B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀答案：A解析：冷却剂泵负责将冷却剂输送到电离室，吸收电离室产生的热量，防止其过热，确保系统稳定运行。14.在电推进系统结构设计中，以下哪种类型的推进剂最适合用于霍尔电推进系统？（）A.液体氢B.液体氧C.氢化锂D.氮气答案：C解析：氢化锂具有较高的比冲和适合霍尔电推进系统的电离特性，是霍尔电推进系统中常用的推进剂。15.电推进系统结构设计中，以下哪个部件主要负责控制磁场的发生？（）A.电源B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀答案：B解析：磁场发生器通过调节电流产生和控制磁场，是电推进系统中实现磁场控制的关键部件。16.在电推进系统结构设计中，以下哪种材料最适合用于制造推进剂泵的叶轮？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金答案：B解析：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高强度，适合用于制造推进剂泵的叶轮，能够在恶劣的推进剂环境中稳定工作。17.电推进系统中，以下哪个部件主要负责调节推进剂的压力？（）A.推进剂泵B.磁场发生器C.节流阀D.电源答案：C解析：节流阀通过调节推进剂的流量和压力，控制系统的推力和功耗，是电推进系统中重要的控制部件。18.在电推进系统结构设计中，以下哪种类型的传感器最适合用于监测电离室的电流？（）A.电流传感器B.压力传感器C.温度传感器D.流量传感器答案：A解析：电流传感器具有良好的电流测量性能和稳定性，适合用于监测电离室的电流，确保电离过程的稳定性。19.电推进系统结构设计中，以下哪个部件主要负责将推进剂输送到电离室？（）A.推进剂泵B.磁场发生器C.节流阀D.电源答案：A解析：推进剂泵负责将推进剂输送到电离室，是电推进系统中实现推进剂输送的关键部件。20.在电推进系统结构设计中，以下哪种材料最适合用于制造电推进系统的结构件？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金答案：B解析：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高强度，适合用于制造电推进系统的结构件，能够在恶劣的空间环境中稳定工作。二、多选题1.电推进系统结构设计中，以下哪些部件属于核心功能部件？（）A.电弧发生器B.磁场发生器C.电离室D.推进剂存储器E.冷却剂泵答案：ABC解析：电弧发生器、磁场发生器和电离室共同构成了电推进系统的核心功能，负责将电能转化为推力。推进剂存储器存储推进剂，冷却剂泵负责冷却，虽然重要，但不属于核心功能部件。2.在电推进系统结构设计中，以下哪些材料可能用于制造结构件？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金E.高分子聚合物答案：ABCD解析：铝合金、不锈钢、钛合金和镍基合金都具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，可能用于制造电推进系统的结构件。高分子聚合物虽然也用于某些部件，但通常不是结构件的主要材料。3.电推进系统中，以下哪些部件负责控制系统的运行？（）A.电源B.磁场发生器C.节流阀D.推进剂泵E.控制器答案：ABCE解析：电源控制电离室和磁场发生器的能量供应，磁场发生器控制磁场的强度和方向，节流阀控制推进剂的流量，控制器负责整个系统的协调和控制。推进剂泵虽然也参与控制，但主要是执行输送功能。4.在电推进系统结构设计中，以下哪些传感器可能用于监测系统状态？（）A.温度传感器B.压力传感器C.流量传感器D.电流传感器E.电压传感器答案：ABCDE解析：温度传感器、压力传感器、流量传感器、电流传感器和电压传感器都可能用于监测电推进系统的状态，包括温度、压力、流量、电流和电压等关键参数。5.电推进系统中，以下哪些部件需要冷却？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂泵D.电源E.节流阀答案：ABC解析：电离室、磁场发生器和推进剂泵在运行过程中会产生大量热量，需要冷却以确保系统的稳定运行。电源和节流阀产生的热量相对较小，通常不需要专门的冷却。6.在电推进系统结构设计中，以下哪些部件与推进剂的输送有关？（）A.推进剂存储器B.推进剂泵C.节流阀D.推进剂管路E.控制器答案：ABCD解析：推进剂存储器存储推进剂，推进剂泵输送推进剂，节流阀调节推进剂的流量，推进剂管路连接各个部件，控制器协调推进剂的输送。这些部件都与推进剂的输送有关。7.电推进系统中，以下哪些部件属于电气部件？（）A.电源B.磁场发生器C.电离室D.推进剂泵E.控制器答案：ABCE解析：电源、磁场发生器、电离室和控制器都是电气部件，负责产生、控制和传输电能。推进剂泵虽然也涉及电气控制，但其主要功能是机械输送。8.在电推进系统结构设计中，以下哪些部件需要耐高温？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂存储器D.推进剂泵E.冷却剂泵答案：AC解析：电离室和推进剂存储器在运行过程中会产生高温，需要采用耐高温材料制造。磁场发生器、推进剂泵和冷却剂泵虽然也工作在较高温度下，但通常不需要像电离室和推进剂存储器那样耐极高的温度。9.电推进系统中，以下哪些部件属于机械部件？（）A.推进剂泵B.节流阀C.推进剂管路D.控制器E.冷却剂泵答案：ABE解析：推进剂泵、节流阀和冷却剂泵都是机械部件，负责推进剂和冷却剂的物理输送。控制器是电气部件，负责系统的控制和协调。推进剂管路虽然也涉及机械连接，但其主要功能是输送。10.在电推进系统结构设计中，以下哪些部件需要防腐蚀？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂存储器D.推进剂泵E.冷却剂泵答案：CDE解析：推进剂存储器、推进剂泵和冷却剂泵需要防腐蚀，以应对推进剂和冷却剂的化学侵蚀。电离室和磁场发生器通常不需要特别的防腐蚀措施，除非它们暴露在腐蚀性环境中。11.电推进系统结构设计中，以下哪些部件可能采用复合材料制造？（）A.电离室外壳B.磁场发生器线圈支架C.推进剂管路D.推进剂存储器罐体E.冷却剂泵叶轮答案：ABCD解析：复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，适合用于制造电离室外壳、磁场发生器线圈支架、推进剂管路和推进剂存储器罐体等部件。冷却剂泵叶轮通常需要良好的流体动力学性能和耐磨性，复合材料是否适用取决于具体材料和设计，但前四个部件是复合材料应用的常见场景。12.在电推进系统结构设计中，以下哪些因素会影响系统的可靠性？（）A.部件的质量B.系统的复杂性C.工作环境D.维护保养E.控制策略答案：ABCDE解析：部件的质量、系统的复杂性、工作环境、维护保养和控制策略都会影响电推进系统的可靠性。部件质量是基础，复杂性影响故障概率和维护难度，工作环境（如温度、辐射）影响部件性能和寿命，维护保养确保系统正常运行，控制策略的合理性直接影响系统效率和寿命。13.电推进系统中，以下哪些部件需要进行电磁兼容性设计？（）A.电源B.磁场发生器C.电离室D.推进剂泵E.控制器答案：ABCDE解析：电源、磁场发生器、电离室、推进剂泵和控制器在运行过程中都会产生电磁干扰，也可能受到外部电磁干扰的影响，因此都需要进行电磁兼容性设计，以确保系统各部分正常工作，不会因电磁干扰导致故障。14.在电推进系统结构设计中，以下哪些材料具有高温蠕变性能？（）A.铝合金B.不锈钢C.钛合金D.镍基合金E.高分子聚合物答案：BCD解析：不锈钢、钛合金和镍基合金都具有良好的高温蠕变性能，适合用于制造在高温环境下工作的结构件。铝合金的高温性能相对较差，高分子聚合物则通常不用于高温结构件。15.电推进系统中，以下哪些传感器属于接触式传感器？（）A.温度传感器（热电偶）B.压力传感器（压电式）C.流量传感器（孔板式）D.电流传感器（霍尔效应）E.电压传感器（电阻分压）答案：ABCE解析：热电偶、压电式压力传感器、孔板式流量传感器和基于电阻分压的电压传感器都需要与被测对象直接接触，属于接触式传感器。霍尔效应电流传感器虽然利用霍尔效应测量磁场，但通常也是通过探头靠近或接触导线来测量电流。16.在电推进系统结构设计中，以下哪些部件需要考虑辐射防护？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂存储器D.控制器E.冷却剂泵答案：ABD解析：电离室、磁场发生器和控制器在运行过程中会产生或涉及高能粒子、电磁辐射等，需要考虑辐射防护，以保护设备和人员安全。推进剂存储器和冷却剂泵通常不直接涉及强烈的辐射环境。17.电推进系统中，以下哪些部件属于动力传输部件？（）A.电源B.磁场发生器C.推进剂泵D.节流阀E.推进剂管路答案：CE解析：推进剂泵和推进剂管路负责将推进剂从存储器输送到电离室，属于动力传输部件。电源为系统提供能量，磁场发生器产生磁场，节流阀调节流量，它们不直接传输推进剂。18.在电推进系统结构设计中，以下哪些设计原则与轻量化有关？（）A.使用高强度材料B.优化结构布局C.减少冗余设计D.采用复合材料E.增加散热面积答案：ABCD解析：使用高强度材料可以在保证强度的前提下减轻重量，优化结构布局可以消除或减少结构冗余，采用复合材料可以显著降低结构重量，这些都是轻量化的设计原则。增加散热面积主要是为了散热考虑，与轻量化没有直接关系。19.电推进系统中，以下哪些部件需要进行热防护设计？（）A.电离室B.磁场发生器C.推进剂存储器D.推进剂泵E.冷却剂泵答案：ABCD解析：电离室、磁场发生器、推进剂存储器和推进剂泵在运行过程中会产生大量热量，需要进行热防护设计，以防止过热损坏，并确保系统在合适的温度范围内工作。冷却剂泵本身也需要考虑散热问题。20.在电推进系统结构设计中，以下哪些因素会影响系统的比冲？（）A.推进剂种类B.电离效率C.磁场强度D.推进剂流量E.系统效率答案：ABCDE解析：推进剂种类、电离效率、磁场强度、推进剂流量和系统效率都会影响电推进系统的比冲。比冲与推进剂的化学能、电离和加速过程效率、磁场对等离子体的约束和推力优化、推进剂流量与能量输入的匹配以及系统整体运行效率等因素密切相关。三、判断题1.电推进系统比传统化学火箭推进系统具有更高的能量密度。（）答案：正确解析：电推进系统利用电能直接或间接产生推力，其能量来源（如太阳能、核能）理论上可以具有比化学燃料更高的能量密度，从而实现更高的比冲和更低的质量比。2.电离室是电推进系统中唯一产生推力的部件。（）答案：错误解析：电离室负责将推进剂电离成等离子体，但产生推力的部件是等离子体在磁场作用下发生偏转而形成的推力器（如霍尔推力器、电弧等离子体推力器等）。电离室本身不直接产生推力。3.霍尔电推进系统通常需要比电弧等离子体推力器更高的工作电压。（）答案：正确解析：霍尔电推进系统通过电场和磁场共同作用产生径向电场加速离子，通常需要数千伏甚至上万伏的工作电压来获得足够的离子能量产生推力。而电弧等离子体推力器主要通过电弧高温电离和磁场偏转产生推力，所需工作电压相对较低。4.电推进系统的推进剂流量通常比传统化学火箭系统大得多。（）答案：错误解析：电推进系统虽然具有高比冲，但为了维持一定的推力，其所需的推进剂质量流量通常远低于传统化学火箭系统。电推进更注重质量效率而非瞬间推力。5.电推进系统不需要进行热管理，因为其热量产生较少。（）答案：错误解析：电推进系统，特别是高功率电推进系统，由于电能转换效率并非100%，会产生大量的废热。这些热量如果不能有效管理，会严重影响系统性能和寿命，因此必须进行可靠的热管理设计。6.电推进系统的主要优点是启动灵活，可以在任意姿态下启动。（）答案：正确解析：电推进系统通常没有复杂的燃料混合和点火过程，只需接通电源即可产生推力，并且推力矢量可以通过磁场方向调整，因此具有良好的启动灵活性和姿态控制能力，可以在空间任意姿态下启动和调整方向。7.电推进系统的结构相对复杂，包含大量精密部件。（）答案：正确解析：与简单化学火箭相比，电推进系统包含电源、电力电子设备、电离室、磁场发生器、热管理系统等多个复杂子系统，结构更为复杂，包含大量高技术、高精度的部件。8.电推进系统适用于需要长期持续小推力的航天任务。（）答案：正确解析：电推进系统的主要优势在于高比冲，适合产生持续、较小但足以改变轨道的推力，非常适用于如地球轨道维持、轨道转移、星际巡航等需要长期、小推力工作的航天任务。9.所有类型的电推进系统都可以使用液态氢作为推进剂。（）答案：错误解析：虽然液态氢是许多电推进系统（如电弧推进器、霍尔推进器）的良好推进剂，但并非所有类型都适用。例如，离子推进器更常用原子态的惰性气体（如氙气）作为推进剂。因此，不能一概而论所有电推进系统都使用液态氢。10.电推进系统结构设计的主要挑战之一是材料的辐射损伤问题。（）答案：正确解析：特别是在空间环境中，电推进系统（尤其是高功率系统）会产生或处于高能粒子辐射环境中，辐射会损伤结构材料、电子元件和推进剂，这是电推进系统结构设计面临的重要挑战之一。四、简答题1.简述电推进系统结构设计中的热管理主要考虑哪些方面。答案：电推进系统热管理主要考虑电离室和功率电子设备产生的废热有效导出，防止过热导致性能下降或损坏；推进剂管路和存储器的热控制，确保推进剂在合适相态和温度下工作；结构件在高温环境下的热应力分析和材料选择；以及利用散热器将废热排入空间等。2.简述霍尔电推进系统产生推力的基本原理。答案：霍尔电推进系统通过阴极发射电子，电子在阳极收集器与中性气体（如氙气）碰撞产生离子；产生的离子在阳极收集器与电子复合形成中性气体，并流向阳极；同时，在阳极和阴极之间施加强大的轴向电场，加速离子；在轴向磁