2025年高职火箭发动机制造与试验技术（发动机试验）期末试题

2025年高职火箭发动机制造与试验技术（发动机试验）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。请将正确答案的序号填在括号内。1.火箭发动机试验中，用于测量发动机推力的仪器是（）A.压力传感器B.应变片C.推力传感器D.加速度计2.在发动机热试车过程中，监测燃气温度的主要目的是（）A.评估发动机性能B.防止发动机过热C.优化燃烧效率D.以上都是3.火箭发动机试验数据采集系统的核心部件是（）A.传感器B.数据采集卡C.计算机D.显示设备4.发动机试验中，测量推进剂流量的常用方法是（）A.容积法B.质量法C.体积法D.密度法5.对于火箭发动机试验中的噪声测试，主要是为了检测（）A.发动机运行稳定性B.声学环境影响C.发动机部件磨损D.燃烧过程噪声6.在发动机试验台架上，用于支撑发动机并使其能够平稳运转的装置是（）A.支架B.基座C.减震器D.联轴器7.火箭发动机试验中，模拟高空环境的主要参数是（）A.压力和温度B.湿度和风速C.气压和氧气含量D.以上全是8.发动机试验时，测量发动机振动的传感器通常安装在（）A.发动机外壳B.燃烧室C.喷管D.支撑结构9.在火箭发动机试验数据处理中，用于消除噪声干扰的方法是（）A.滤波B.插值C.拟合D.积分10.发动机试验中，评估发动机比冲性能的关键参数是（）A.推力和推进剂质量B.总冲和推进剂质量C.燃烧时间和推进剂质量D.推力和燃烧时间第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。请将答案填写在横线上。1.火箭发动机试验的主要目的是验证发动机的性能、可靠性和______。2.发动机试验中常用的压力测量单位有帕斯卡、______和毫米汞柱。3.推进剂流量测量的精度直接影响发动机试验结果的______。4.火箭发动机试验台架的设计要考虑发动机的安装、支撑、______和测试设备的布置。5.在发动机热试车过程中，需要密切监测发动机的______、压力、温度等参数。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。1.简述火箭发动机试验中推力测量的原理。2.说明发动机试验中数据采集系统的组成及各部分作用。3.为什么在火箭发动机试验中要模拟高空环境？4.列举发动机试验中常见的故障及可能原因。四、材料分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在一次火箭发动机试验中，记录了发动机在不同工况下的推力、推进剂流量和比冲数据。试验过程中发现，随着推进剂流量的增加，推力有所上升，但比冲却出现了下降趋势。问题1：请分析比冲下降的可能原因。（5分）问题2：针对比冲下降的情况，提出可能的改进措施。（5分）问题3：从试验数据中，如何评估发动机在不同工况下的性能变化？（5分）五、综合应用题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。结合所学知识，解决实际问题。1.已知某火箭发动机试验中，测得推力为F=1000kN，推进剂质量流量为m_dot=50kg/s，燃烧时间为t=100s。计算该发动机的总冲和比冲，并分析其性能水平。2.在发动机试验台架设计中，需要考虑发动机的安装和支撑。假设发动机质量为M=5000kg，要求台架能够承受发动机运行时产生的最大振动加速度为a=10g（g为重力加速度）。设计一种合理的支撑结构，并说明其设计依据。答案：一、选择题1.C2.D3.B4.B5.A6.B7.D8.A9.A10.B二、填空题1.优化设计2.工程大气压3.准确性4.连接5.振动三、简答题1.推力测量通常利用牛顿第二定律，通过测量发动机产生的力使测力装置产生的变形或加速度来计算推力。2.数据采集系统由传感器、数据采集卡、计算机及软件组成。传感器采集物理量，数据采集卡将模拟信号转换为数字信号，计算机存储和处理数据，软件实现数据采集、分析和显示等功能。3.模拟高空环境可研究发动机在不同气压、温度等条件下的性能，评估其在实际飞行中的工作情况，确保发动机在各种环境下可靠运行。4.常见故障如推力不足可能是推进剂供应问题或燃烧不充分；振动过大可能是发动机安装不平衡或部件损坏等；温度异常可能是冷却系统故障或燃烧异常。四、材料分析题1.比冲下降可能是由于推进剂燃烧效率降低，导致部分能量未有效转化为推力，或者是燃烧过程中产生了过多的热量损失，影响了能量利用效率。2.改进措施可包括优化燃烧室内的燃烧组织，提高推进剂与氧化剂的混合均匀性；改进喷管设计，提高能量转换效率；加强发动机的隔热措施，减少热量损失。3.通过对比不同工况下的推力、推进剂流量和比冲数据，可以分析发动机性能随工况的变化趋势。如推力上升说明发动机产生的动力增强，比冲下降则反映能量利用效率的变化，从而综合评估发动机在不同工况下的性能优劣。五、综合应用题1.总冲I=F×t=1000×1000×100=1×10^8N·s。比冲Isp=I/m_dot=(1×10^8)/(50×100)=二、填空题1.优化设计2.工程大气压3.准确性4.连接5.振动三、简答题1.推力测量通常利用牛顿第二定律，通过测量发动机产生的力使测力装置产生的变形或加速度来计算推力。2.数据采集系统由传感器、数据采集卡、计算机及软件组成。传感器采集物理量，数据采集卡将模拟信号转换为数字信号，计算机存储和处理数据，软件实现数据采集、分析和显示等功能。3.模拟高空环境可研究发动机在不同气压、温度等条件下的性能，评估其在实际飞行中的工作情况，确保发动机在各种环境下可靠运行。4.常见故障如推力不足可能是推进剂供应问题或燃烧不充分；振动过大可能是发动机安装不平衡或部件损坏等；温度异常可能是冷却系统故障或燃烧异常。四、材料分析题1.比冲下降可能是由于推进剂燃烧效率降低，导致部分能量未有效转化为推力，或者是燃烧过程中产生了过多的热量损失，影响了能量利用效率。2.改进措施可包括优化燃烧室内的燃烧组织，提高推进剂与氧化剂的混合均匀性；改进喷管设计，提高能量转换效率；加强发动机的隔热措施，减少热量损失。3.通过对比不同工况下的推力、推进剂流量和比冲数据，可以分析发动机性能随工况的变化趋势。如推力上升说明发动机产生的动力增强，比冲下降则反映能量利用效率的变化，从而综合评估发动机在不同工况下的性能优劣。五、综合应用题1.总冲I=F×t=1000×1000×100=1×10^8N·s。比冲Isp=I/m_dot=(1×10^8)/(50×100)=2000s。该发动机比冲较高，说明能量利用效率较好，但具体性能还需与同类发动机对比评估。2.支撑结构可采用多个高强度弹簧减震器均匀分布在发动机底部。设计依据是根据牛顿第二定律，发动机运行时的惯性力F=M×a=5000×10×9.8=490000N。弹簧减震器可通过合理设计弹簧刚度和阻尼，有效吸收发动机振动能量，确保台架能承受此惯性力，保障发动机平稳运行。2000s。该发动机比冲较高，说明能