2025年航天航空试题及答案

2025年航天航空试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种火箭推进剂组合的比冲最高？A.液氧/煤油B.液氧/液氢C.固体推进剂（高氯酸铵/铝粉）D.硝酸/偏二甲肼2.中国空间站“天宫”的天和核心舱采用的电源系统主要是？A.太阳能帆板+锂离子蓄电池B.核能电池（RTG）C.燃料电池D.超级电容储能3.超燃冲压发动机的工作马赫数范围通常为？A.0-3马赫B.3-5马赫C.5-15马赫D.15马赫以上4.小行星采样返回任务中，为避免样品被地球大气污染，关键技术是？A.再入舱热防护设计B.样品密封容器的超净制造C.轨道精确控制D.地面接收站的无菌环境5.低轨卫星互联网（如星链）的卫星通常运行在以下哪个轨道高度？A.200-500公里B.1000-2000公里C.35786公里（同步轨道）D.5000-10000公里（中轨）6.飞机失速的本质原因是？A.飞行速度低于最小平飞速度B.机翼表面气流分离导致升力骤降C.发动机推力不足D.迎角超过临界迎角7.嫦娥七号任务的主要科学目标是？A.月面巡视探测B.月球南极永久阴影区水冰探测C.月壤采样返回D.建立国际月球科研站基本型8.可重复使用运载火箭回收时，常用的减速手段不包括？A.栅格舵气动控制B.发动机反推C.降落伞系统D.矢量喷管姿态调整9.以下哪项不是高超声速飞行器的关键技术？A.超燃冲压发动机B.热障防护材料（如碳基复合材料）C.大长细比气动布局D.涡扇发动机高空低速启动10.卫星导航系统（如北斗）的授时精度主要依赖于？A.卫星轨道预报精度B.原子钟的稳定性C.地面监控站的数量D.信号调制方式二、填空题（每空1分，共20分）1.第一宇宙速度的数值约为______km/s，是航天器绕地球做圆周运动的最小发射速度。2.飞机的升力公式为______，其中S为机翼面积，ρ为空气密度，v为飞行速度，C_L为升力系数。3.中国新一代载人运载火箭（921火箭）的近地轨道运载能力预计超过______吨，将用于载人登月任务。4.航天任务中，“轨道维持”的主要目的是抵消______（如大气阻力、地球扁率摄动）对轨道的影响。5.航空发动机的热效率与______（循环参数）直接相关，提高该参数可提升燃油经济性。6.月球背面无法直接与地球通信，需通过______（如嫦娥四号的“鹊桥”）作为中继。7.飞机的“失速迎角”是指机翼升力系数达到______时的迎角，超过此值升力骤降。8.固体火箭发动机的推力调节通常通过______（如星型装药、管型装药）设计实现。9.高轨卫星（如同步轨道）的轨道周期与______相同，约为23小时56分4秒。10.航天器返回地球时，“黑障”现象是由于______导致无线电信号中断，通常发生在再入速度大于8km/s时。11.航空中“颤振”是______、弹性力和惯性力耦合引起的自激振动，可能导致结构破坏。12.深空探测任务中，“引力弹弓”效应通过______（如木星、金星）的引力加速航天器，节省燃料。13.飞机的“推重比”是指发动机______与飞机重量的比值，是衡量机动性的重要指标。14.卫星的“覆盖范围”由轨道高度、倾角和______（如相机视场角）共同决定。15.火箭的“比冲”定义为______，单位为秒，是衡量推进剂效率的核心指标。16.高超声速飞行器的“乘波体”布局利用______产生升力，减少阻力。17.航空发动机的“喘振”是压气机中气流______导致的周期性振荡，可能损坏发动机。18.探月工程中，“落月”阶段需通过______（如激光测距、微波雷达）实现软着陆的精确控制。19.卫星的“轨道寿命”是指从入轨到因______（如大气阻力）坠入大气层的时间。20.飞机的“临界马赫数”是指机翼表面______达到马赫数1时的飞行马赫数。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述液体火箭发动机与固体火箭发动机的主要优缺点。2.解释“超视距空战”中，预警机对战斗机的支援作用（从航空电子与通信角度分析）。3.分析低轨卫星互联网（如星链）相比传统同步轨道卫星的优势与面临的挑战。4.说明航天器热控系统的主要功能及常用技术（至少列举3种）。5.对比分析飞机的“大展弦比机翼”与“小展弦比机翼”在气动特性上的差异。四、论述题（每题20分，共40分）1.结合当前技术发展，论述载人登月任务需要突破的关键技术（至少列举5项），并说明每项技术的作用。2.从“气动-推进-结构”一体化设计的角度，分析高超声速飞行器（如乘波体）的设计难点及解决思路。答案及解析一、单项选择题1.B（液氧/液氢的比冲约450秒，高于其他组合）2.A（天和核心舱采用高效三结砷化镓太阳能帆板+锂离子蓄电池储能）3.C（超燃冲压发动机在马赫数5以上才能有效工作）4.B（样品密封容器需达到10级洁净度，防止地球微生物污染）5.A（低轨卫星通常在200-500公里，降低信号延迟）6.D（失速本质是迎角超过临界值，导致气流分离）7.B（嫦娥七号聚焦月球南极水冰探测，为基地建设提供资源依据）8.C（火箭回收主要依赖发动机反推，降落伞仅用于小型载荷）9.D（高超声速飞行器使用超燃冲压，涡扇发动机不适用）10.B（北斗卫星搭载氢原子钟，日稳定度优于1e-14）二、填空题1.7.92.L=½ρv²SC_L3.254.轨道摄动5.涡轮前温度（或压比）6.中继卫星7.最大值8.装药形状9.地球自转周期10.等离子鞘套11.气动力12.行星引力场13.推力14.有效载荷性能15.单位质量推进剂产生的冲量16.激波17.分离18.组合导航系统19.轨道衰减20.局部气流速度三、简答题1.液体火箭发动机：优点——比冲高（液氢/液氧可达450s）、推力可调节、可多次启动；缺点——结构复杂（需燃料泵、阀门）、发射准备时间长（需加注）、推进剂腐蚀性强（如液氧/煤油）。固体火箭发动机：优点——结构简单（一体化装药）、储存时间长、反应速度快（可立即点火）；缺点——比冲低（约250-300s）、推力不可调节、一旦点火无法关机。2.预警机通过机载雷达（如相控阵雷达）实现广域空情监视，探测距离远超战斗机机载雷达（可达400公里以上），为战斗机提供目标方位、速度、高度等信息；通过数据链（如Link-16）实时传输目标参数，引导战斗机隐蔽接敌；同时协调多架战斗机的攻击顺序，避免目标分配冲突；还可干扰敌方雷达，为己方战斗机提供电子掩护。3.优势：低轨卫星轨道高度低（200-500公里），信号延迟小（<50ms，同步轨道约250ms），适合实时通信；单星覆盖面积小，可通过星座组网实现全球无缝覆盖；卫星重量轻（约200-500kg），发射成本低（单星约100万美元）。挑战：轨道衰减快（需频繁轨道维持，增加燃料消耗）；星座规模大（星链计划部署4.2万颗），太空碎片风险高；卫星寿命短（约5-7年，需持续补网）；地面终端设备复杂（需跟踪多颗卫星）。4.功能：控制航天器内部温度在设备耐受范围内（如-40℃~+50℃），防止极端温差（如月球表面昼夜温差300℃）导致结构变形或电子设备失效。常用技术：①热控涂层（如白漆、镀金薄膜）调节表面吸收/发射率；②相变材料（如石蜡）通过熔化/凝固储存释放热量；③热管（利用工质相变传热）实现局部热量均匀分布；④主动热控（如电加热器、辐射器）对关键设备精准控温。5.大展弦比机翼（如客机）：展弦比（翼展/平均弦长）>8，升力系数高（低速时升阻比大），诱导阻力小（适合亚声速巡航，省油）；但临界马赫数低（易出现激波，限制飞行速度），结构重量大（翼展长需加强结构）。小展弦比机翼（如战斗机）：展弦比<4，临界马赫数高（适合超声速飞行，减少波阻）；但低速升力小（需大迎角或增升装置），诱导阻力大（亚声速巡航经济性差）。四、论述题1.载人登月关键技术：①重型运载火箭：需近地轨道运载能力>70吨（如美国SLS火箭），地月转移轨道（TLI）能力>27吨，为载人飞船、登月舱提供足够运力；作用是将航天员、物资送入地月转移轨道。②月面软着陆技术：需高精度导航（激光测距+视觉导航）、变推力发动机（如嫦娥五号7500N变推力发动机）、着陆缓冲机构（吸收月面撞击能量）；作用是确保载人登月舱以≤3m/s速度安全着陆。③生命保障系统（BLSS）：需闭环再生技术（如电解水制氧、尿液回收），维持航天员14天月面驻留的氧气、水、食物供应；作用是保障航天员生命安全，降低物资运输需求。④地月通信与导航：需中继卫星（如鹊桥二号）覆盖月球背面，同时建立深空测控网（如130米口径天线）；作用是实时传输遥测数据、话音图像，确保指令可靠传输。⑤月面上升技术：登月舱上升段需高可靠性发动机（无地面支持下启动）、轻量化结构（减少燃料消耗）；作用是将航天员从月面送回月球轨道，与返回舱对接。2.高超声速飞行器设计难点及解决思路：气动设计：高马赫数（>5）下，激波与边界层强耦合，热流密度极高（可达10MW/m²），传统气动力模型失效；需采用计算流体力学（CFD）结合风洞试验（如JF-22超高速风洞），优化乘波体布局（利用激波抬升升力），降低阻力。推进设计：超燃冲压发动机在宽马赫数（5-15）下需稳定燃烧，燃料（液氢/煤油）与高速气流混合时间仅毫秒级；需采用凹腔稳焰、多注入口燃料喷射技术，结合燃烧室构型优化（如等熵压缩通道），提高燃烧效率。结构设计：高温（>2000℃）导致材料强度下降，热