广西理工职业技术学院《航天器空间环境工程》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《航天器空间环境工程》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、飞行器的气动噪声会对环境和乘客舒适度产生影响。以下关于降低气动噪声的方法，错误的是：（）A.优化飞行器的外形设计，减少气流分离B.使用吸音材料可以有效吸收噪声C.增加发动机的功率可以降低气动噪声D.改进发动机的喷流结构，降低喷流噪声2、航天器的热控制对于保证其内部设备的正常运行至关重要。在太空中，航天器会受到太阳辐射、地球红外辐射和自身发热等多种热源的影响。为了维持航天器内部的适宜温度，通常会采用散热片、隔热材料和主动热控系统等措施。当航天器处于阴影区时，主要依靠：（）A.散热片散热B.隔热材料保温C.主动热控系统加热D.以上措施同时作用3、在飞行器的设计中，空气动力学的研究对于优化性能至关重要。飞机在飞行时，周围的气流会产生升力、阻力、力矩等作用。当飞机进行高速飞行时，可能会出现激波现象，影响飞行性能和稳定性。假设一款新型超音速飞机在试飞过程中出现了激波阻力过大的问题。以下哪种设计改进措施最有可能降低激波阻力？（）A.优化飞机的外形，减小迎风面积B.增加机翼的后掠角C.采用更薄的翼型D.以上措施综合使用4、火箭发动机是航天器发射和推进的动力源。液体火箭发动机和固体火箭发动机各有特点和应用场景。以下关于液体和固体火箭发动机的比较，哪一项是不正确的？（）A.液体火箭发动机的推力可以通过调节燃料和氧化剂的流量进行控制，而固体火箭发动机的推力一旦点火就难以调节B.液体火箭发动机的结构相对复杂，需要燃料储存和输送系统，而固体火箭发动机结构简单，可靠性高C.液体火箭发动机的燃料和氧化剂通常具有较高的能量密度，因此比固体火箭发动机的性能更好D.固体火箭发动机可以长期储存，便于快速响应发射任务，而液体火箭发动机在发射前需要进行燃料加注等准备工作5、航天器的对接技术对于空间站建设和太空任务至关重要。假设两个航天器在太空中进行对接操作，需要精确的位置和姿态控制。以下哪种传感器和控制系统最适合用于对接过程？（）A.激光测距传感器和姿态喷气控制系统B.微波雷达和电动伺服控制系统C.光学相机和机械臂控制系统D.惯性测量单元和推进器控制系统6、在航空航天材料的研究中，金属基复合材料具有独特的性能。假设要在高温环境下使用金属基复合材料。以下关于其性能和应用的描述，哪一项是正确的？（）A.金属基复合材料的热膨胀系数与金属基体相同，不具有优势B.其在高温下的强度和韧性不如传统金属材料C.具有良好的高温强度、耐磨性和抗疲劳性能，适用于发动机部件D.金属基复合材料的制备工艺简单，成本低廉7、航天器在太空中运行时，面临着复杂的空间环境。例如，太阳风会带来高能粒子，可能对航天器的电子设备和材料造成损害。此外，微流星体和空间碎片也可能撞击航天器。为了保护航天器免受这些威胁，通常会采取多种防护措施。以下哪种材料不适合用于航天器的防护层？（）A.钛合金B.凯夫拉纤维C.陶瓷D.铝合金8、在航空航天工程中，可靠性和安全性是至关重要的。以下关于可靠性和安全性设计的说法，不正确的是：（）A.采用冗余设计可以提高系统的可靠性，即在关键部件出现故障时仍能正常工作B.进行故障模式和影响分析（FMEA）有助于识别潜在的故障模式和其对系统的影响C.严格的质量控制和测试程序可以保证航空航天产品的可靠性和安全性D.一旦飞行器发生故障，就无法采取任何措施来保证安全，只能听天由命9、航空航天中的飞行力学研究飞行器在空气中的运动规律和受力情况。例如，飞机的飞行姿态、速度和轨迹的控制都基于飞行力学的原理。那么，在飞机的爬升阶段，主要的受力是？（）A.重力、升力和推力B.重力、升力和阻力C.升力、阻力和推力D.重力、阻力和推力10、航空航天领域中，复合材料的应用越来越广泛。除了碳纤维增强复合材料，玻璃纤维增强复合材料和芳纶纤维增强复合材料也有一定的应用。与碳纤维增强复合材料相比，玻璃纤维增强复合材料的特点是：（）A.强度更高B.刚度更大C.成本更低D.耐高温性能更好11、在航空航天工程中，系统工程方法用于统筹规划和管理项目。关于系统工程的原则，以下描述错误的是：（）A.强调系统的整体性和综合性，考虑各个子系统之间的相互关系B.遵循循序渐进的开发过程，从概念设计到详细设计逐步推进C.系统工程只关注技术方面的问题，不考虑成本和进度等因素D.注重用户需求和系统性能的平衡，实现最优的系统解决方案12、飞机的飞行高度会影响其性能和经济性。在较低的飞行高度，空气密度较大，阻力较大，但发动机效率较高；在较高的飞行高度，空气密度较小，阻力较小，但发动机效率较低。对于长途飞行的客机，通常选择的最佳飞行高度是：（）A.8000米左右B.10000米左右C.12000米左右D.15000米左右13、在飞行器的结构设计中，关于机翼的结构和受力特点，以下说法错误的是（）A.机翼主要承受升力、阻力和扭矩等载荷，其结构需要具备足够的强度和刚度B.机翼的内部通常采用梁、肋和桁条等结构元件来增强其承载能力C.上单翼布局的飞机重心较低，稳定性较好，但不利于起落架的布置D.机翼的形状和翼型决定了其升力特性，而机翼的面积和展弦比则对阻力影响较大，且机翼的结构设计与飞行器的飞行速度和用途无关14、航空发动机是飞行器的核心部件之一，其性能直接决定了飞行器的飞行能力。涡轮喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮旋转从而产生推力。在涡轮喷气发动机的工作过程中，压气机的主要作用是：（）A.增加气体的温度B.增加气体的压力C.降低气体的温度D.降低气体的压力15、航空航天中的导航系统至关重要。以下关于导航系统的描述，错误的是：（）A.惯性导航系统不依赖外部信息，通过测量加速度和角速度来确定位置和姿态B.全球定位系统（GPS）能够提供高精度的位置信息，但在某些情况下可能会受到干扰C.天文导航利用天体的位置和角度来确定飞行器的位置，适用于深空探测D.无线电导航系统只能在视距范围内工作，无法用于远程导航二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述航空航天材料的性能要求和常见类型，如高强度合金、复合材料、陶瓷材料等的特点和应用，分析材料科学的发展对航空航天工程的推动作用。2、（本题5分）详细论述航空航天材料的性能要求和种类，如高强度铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等。分析这些材料的力学性能、物理性能和化学性能在航空航天领域的应用优势和局限性，以及材料的制备和加工工艺。3、（本题5分）详细阐述燃油系统在飞机飞行中的供油策略和安全保障措施，包括油箱布局、油泵控制、燃油过滤、防火防爆装置等，分析燃油消耗对飞机重心和飞行性能的影响。4、（本题5分）论述航天器的热控涂层技术，解释热控涂层的种类（如反射涂层、吸收涂层）和性能特点，分析热控涂层的选择和应用，以实现航天器的热平衡控制。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入探讨航空航天中的故障诊断与容错控制技术，包括传感器故障检测、执行器故障诊断和系统重构策略。分析故障对飞行器性能和安全的影响，以及如何在故障发生时通过容错控制保持系统的稳定性和可控性。研究基于人工智能和机器学习的故障诊断方法在航空航天领域的应用。2、（本题5分）详细分析飞机座舱环境控制系统的功能和设计要求，探讨如何实现座舱内的压力、温度、湿度和氧气含量的精确控制。研究环境控制系统在不同飞行高度和速度下的工作特性，以及如何提高系统的可靠性和节能性。3、（本题5分）详细分析航天器的自主导航技术，探讨基于天文观测、惯性测量和星间通信等手段的自主导航算法和系统实现。研究自主导航在深空探测和卫星编队飞行中的应用，以及如何提高自主导航的精度和可靠性。4、（本题5分）全面论述飞机的自动驾驶技术。探讨自动驾驶系统的组成、功能和工作模式。研究如何实现飞机的自动起飞、巡航、着陆和复杂环境下的飞行控制。5、（本题5分）深入探讨航空电子设备的系统架构和功能模块，分析通信、导航、雷达等设备的工作原理和集成方式。研究航空电子设备的电磁兼容性和可靠性设计，以及如何应对电子设备在高空环境中的特殊要求。四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在一次卫星发射任务的准备阶段，发现火箭的燃料加注系统存在故障。请研究可能导致燃料加注系统故障的因素，如阀门故障、传感器失灵等，评估对发射计划的影响，并提出故障排除和系统优化的方案。2、（本题10分）某航空公司的一架客机在降落时，刹车系统突然失效，导致飞机冲出跑道。经过调查，发现是刹车系统的液压油泄漏。请分析液压油泄漏对刹车系统性能的影响，研究如何加强刹车系统的日常维护和检测，以防止类似事故的再次发生。3、（本题10分）某卫星在轨道运行一段时间后，其太阳能电池板的发电