2025年大学本科四年级（航空航天工程）无人机系统设计综合测试试题及答案

2025年大学本科四年级（航空航天工程）无人机系统设计综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）请将答案填在每题后面的括号内。每题3分，共10题。1.无人机飞行控制系统中，姿态解算主要依据的传感器数据不包括以下哪种？（）A.加速度计B.陀螺仪C.气压计D.磁力计2.对于无人机的动力系统，以下哪种电机类型常用于多旋翼无人机？（）A.直流无刷电机B.直流有刷电机C.步进电机D.交流异步电机3.无人机的导航系统中，用于确定无人机在地球表面位置的是（）A.惯性导航B.卫星导航C.视觉导航D.地磁导航4.以下关于无人机电池的说法，错误的是（）A.锂电池能量密度较高B.镍氢电池自放电率低C.锂电池过充可能引发安全问题D.镍氢电池适合大电流放电5.无人机空气动力学设计中，影响升力大小的主要因素不包括（）A.机翼面积B.飞行速度C.空气密度D.机身颜色6.无人机通信链路中，常用的频段不包括（）A.2.4GHzB.5.8GHzC.433MHzD.10GHz7.对于无人机的任务载荷，以下哪种不属于常见类型？（）A.高清摄像头B.激光雷达C.机械臂D.发动机8.无人机系统设计中，考虑飞行安全性时，以下哪种措施不属于冗余设计？（）A.多套传感器备份B.多个动力系统并联C.采用更坚固的机身材料D.备份通信链路9.以下关于无人机飞行姿态的描述，正确的是（）A.俯仰角是指无人机绕横轴的转动角度B.横滚角是指无人机绕纵轴的转动角度C.偏航角是指无人机绕竖轴的转动角度D.以上都正确10.无人机系统设计中，关于续航能力的提升，以下哪种方法效果不明显？（）A.优化飞行航线B.减轻无人机重量C.增大电池容量D.提高飞行速度第II卷（非选择题，共70分）11.（10分）简述无人机飞行控制系统的主要组成部分及其功能。12.（15分）在无人机空气动力学设计中，阐述机翼形状对升力和阻力的影响原理。13.（15分）无人机导航系统有多种类型，请对比卫星导航和惯性导航的优缺点。14.（15分）阅读材料：随着无人机技术的快速发展，其应用场景日益广泛。在农业领域，无人机可用于农田的农药喷洒和播种等作业。但在实际应用中，也面临一些问题，比如农药喷洒不均匀、定位精度不够等。请分析如何提高农业无人机农药喷洒的均匀性和定位精度。15.（15分）阅读材料：某公司计划开发一款新型测绘无人机，要求具备高精度的地形测绘能力。请从无人机系统设计的角度，阐述需要考虑哪些方面的因素来实现这一目标。答案：1.C2.A3.B4.D5.D6.D7.D8.C9.D10.D11.飞行控制系统主要由传感器、控制器和执行机构组成。传感器用于获取无人机的姿态、位置、速度等信息，如加速度计、陀螺仪、GPS等。控制器根据传感器数据进行分析处理，计算出控制指令。执行机构则根据控制指令调整无人机的飞行姿态和动作，如电机、舵机等。12.机翼形状对升力和阻力有重要影响。例如，对称翼型在零迎角时升力为零，随着迎角增加，升力和阻力都增大。而不对称翼型在较小迎角时就可产生升力，且升力系数较大。一般来说，机翼前缘越圆钝，气流越容易附着，可提高最大升力系数，但也会增加阻力。后缘形状影响气流分离，合适的后缘形状可延迟气流分离，降低阻力，提高升阻比。13.卫星导航优点是定位精度高、全球覆盖、不受天气影响等。缺点是信号易受遮挡，在室内或山谷等环境定位困难，且需要卫星信号接收设备。惯性导航优点是自主性强、可连续提供姿态和位置信息。缺点是误差随时间积累，长时间使用后定位精度下降，且成本较高。14.提高农药喷洒均匀性可通过优化喷头设计，使喷头喷出雾滴更均匀；增加飞行高度并降低速度，让雾滴有更充分时间扩散；采用多喷头协同作业，确保覆盖更全面。提高定位精度可采用高精度的卫星导航系统，如差分GPS；增加地面控制点进行校准；利用视觉导航技术辅助定位，通过识别地面特征点来修正位置。15.首先要选择高精度的测绘传感器，如高分辨率相机、激光雷达等。其次，优化无人机的飞行控制系统，确保飞行稳定