2025年大四（航空航天工程）飞行器设计基础期末试题

2025年大四（航空航天工程）飞行器设计基础期末试题

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.飞行器设计中，空气动力学原理主要用于分析飞行器在空气中的受力情况，以下关于空气动力学基本概念的说法，错误的是（）A.气流速度增加时，静压会降低B.雷诺数反映了惯性力与粘性力的比值C.马赫数表示气流速度与音速的比值，当马赫数大于1时为亚音速流动D.升力是由于机翼上下表面气流速度不同产生的压力差2.飞行器的结构设计需要考虑多种因素，其中结构强度与刚度是关键指标。以下关于结构强度的描述，正确的是（）A.结构强度只与材料的强度有关B.静定结构的内力可通过平衡方程唯一确定C.超静定结构的内力不能由平衡方程完全确定D.结构的强度储备系数越大越好3.飞行器的飞行性能受多种因素影响，其中航程是一个重要指标。下列关于航程的说法，正确的是（）A.航程只与发动机的燃油效率有关B.增加飞机的升阻比可以提高航程C.顺风飞行时航程会缩短D.飞机的载重越大航程越长4.飞行器的稳定性是保证飞行安全的重要因素。关于飞行器纵向稳定性，以下说法正确的是（）A.重心在焦点之后，飞行器具有纵向稳定性B.升降舵偏转角越大，纵向稳定性越好C.飞机速度增加，纵向稳定性增强D.水平安定面面积越大，纵向稳定性越差5.控制系统是飞行器的重要组成部分，用于实现对飞行器飞行姿态和轨迹的控制。以下关于飞行器控制系统的说法，错误的是（）A.自动驾驶仪可以自动保持飞行器的飞行姿态B.反馈控制系统能够根据输出信号调整输入信号C.开环控制系统结构简单，不存在稳定性问题D.增益调整是控制系统设计中的重要环节6.飞行器的推进系统是提供飞行动力的关键。对于喷气式发动机，以下说法正确的是（）A.涡轮喷气发动机的效率比活塞发动机高B.加力燃烧室可以提高发动机的巡航效率C.发动机的涵道比越大，推力越大D.冲压发动机适合在高速飞行时使用7.飞行器设计中，重量估算至关重要。以下关于飞行器重量估算的方法，错误的是（）A.类比法是根据相似飞行器的重量数据进行估算B.统计法是通过对大量飞行器重量数据的统计分析来估算C.重量估算只需要考虑结构重量和设备重量D.重量估算结果会影响飞行器的性能设计8.飞行器的外形设计对其性能有很大影响。以下关于飞行器外形设计原则的说法，正确的是（）A.外形设计主要考虑美观，对性能影响不大B.减小飞行器的迎风面积可以降低阻力C.飞行器的头部形状对阻力影响不大D.机身的细长比越大越好9.飞行力学中的运动方程描述了飞行器的运动状态。以下关于飞行器运动方程的说法，正确的是（）A.运动方程只考虑飞行器的平动，不考虑转动B.欧拉方程用于描述飞行器的转动运动C.运动方程中的力只包括空气动力D.运动方程可以精确预测飞行器的飞行轨迹10.飞行器设计过程中，需要进行多学科协同设计。以下关于多学科协同设计的说法，错误的是（）A.多学科协同设计只涉及空气动力学和结构力学B.多学科协同设计可以提高飞行器设计的整体性能C.不同学科之间需要进行有效的信息交流和共享D.计算机辅助设计技术在多学科协同设计中发挥重要作用第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每小题3分。请将答案填写在题中的横线上。1.飞行器的飞行速度超过音速时会出现______现象，此时空气的可压缩性对飞行器性能影响显著。2.机翼的展弦比是指机翼的______与平均几何弦长之比。3.飞行器的操纵面包括升降舵、方向舵和______，它们用于控制飞行器的飞行姿态。4.飞机的起飞滑跑距离与飞机的重量、发动机推力、跑道条件以及______等因素有关。5.飞行器的结构疲劳寿命是指结构在交变载荷作用下，从开始使用到出现______之前所能承受的应力循环次数。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题，答案应简洁明了。1.简述空气动力学中的伯努利定理及其在飞行器设计中的应用。2.飞行器的结构设计中，如何提高结构的疲劳寿命？3.说明飞行器飞行性能中的爬升性能受哪些因素影响？4.简述飞行器控制系统中反馈控制的原理及作用。四、分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某新型飞行器在设计过程中，通过风洞试验得到了机翼表面的压力分布数据。试验结果显示，机翼上表面压力较低，下表面压力较高。同时，在飞行测试中发现，该飞行器在一定速度下出现了振动现象。1.根据机翼表面压力分布情况，解释机翼产生升力的原理。（5分）2.分析飞行器出现振动现象可能的原因，并提出改进措施。（10分）五、设计题（共20分）答题要求：根据以下设计要求，进行简要设计。设计要求：设计一款小型无人机，要求航程不低于10公里，飞行高度能达到200米，具备良好的稳定性和操控性。1.简述无人机的总体设计思路，包括外形、结构和推进系统等方面的考虑。（10分）2.说明如何保证无人机的稳定性和操控性，例如采用何种控制方式等。（10分）答案：1.C2.BC3.B4.A5.C6.AD7.C8.B9.B10.A二、1.激波2.展长3.副翼4.空气密度5.宏观可见裂纹三、1.伯努利定理指出在理想流体中，流速增加时静压降低。在飞行器设计中，机翼上表面气流速度快静压小，下表面气流速度慢静压大，从而产生压力差即升力。2.合理选择材料，优化结构形状减少应力集中，控制载荷大小和频率，进行表面防护处理等。3.发动机推力、飞机重量、空气密度、飞机的气动外形等。4.反馈控制原理是将输出信号反馈到输入端与输入信号比较，根据偏差调整控制量。作用是提高系统稳定性、精度和响应特性。四、1.机翼上表面压力低，下表面压力高，形成向上的压力差，从而产生升力。2.可能原因：机翼结构刚度不足、飞行速度接近临界速度、控制系统参数不合理等。改进措施：