2026年航天工程考试飞行器设计试题

2026年航天工程考试飞行器设计试题考试时长：120分钟满分：100分试卷名称：2026年航天工程考试飞行器设计试题考核对象：航天工程专业本科三年级学生及行业初级设计师题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.飞行器气动外形设计中，翼型升力系数随攻角增大而单调递增。2.火箭发动机喷管设计中，膨胀比越大，推力效率越高。3.飞行器结构强度设计中，材料的许用应力等于屈服强度除以安全系数。4.航天器姿态控制系统通常采用三轴稳定方式以保证指向精度。5.飞行器热控系统中的辐射散热器主要通过红外辐射散失热量。6.航天器轨道设计中，霍曼转移轨道是最短时间轨道转移方式。7.飞行器推进系统中的涡轮泵主要用于为发动机提供高压燃料和氧化剂。8.飞行器结构疲劳设计中，应力幅越大，疲劳寿命越短。9.航天器通信系统中，频段越高，信号传输带宽越大。10.飞行器热防护系统中，碳纤维复合材料常用于高温防热结构。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪种翼型设计最适合高速飞行器？（）A.NACA4412B.NACA0012C.NACA6421D.NACA24122.火箭发动机喷管中，哪种类型喷管适用于高膨胀比？（）A.收敛喷管B.收敛-扩张喷管C.拉伐尔喷管D.等截面喷管3.飞行器结构设计中，哪种材料抗疲劳性能最佳？（）A.铝合金6061B.钛合金Ti-6Al-4VC.钢Q235D.镁合金AZ314.航天器姿态控制中，哪种传感器用于测量角速度？（）A.星敏感器B.磁力计C.惯性测量单元（IMU）D.太阳敏感器5.飞行器热控系统中，哪种方式主要用于调节温度？（）A.主动式辐射散热B.被动式热管C.相变材料D.以上都是6.航天器轨道设计中，哪种轨道用于最小能量转移？（）A.哈雷轨道B.拉格朗日点轨道C.椭圆轨道D.抛物线轨道7.飞行器推进系统中，哪种部件用于调节推力大小？（）A.燃烧室B.喷管C.涡轮泵D.节流阀8.飞行器结构强度设计中，哪种方法用于评估疲劳寿命？（）Goodman关系Basquin公式Maxwell应力Mohr圆理论9.航天器通信系统中，哪种频段用于深空通信？（）A.VHFB.UHFC.X波段D.S波段10.飞行器热防护系统中，哪种材料耐高温性能最佳？（）A.碳纤维复合材料B.硅基陶瓷C.铝合金D.石墨毡三、多选题（每题2分，共20分）1.飞行器气动外形设计中，哪些因素会影响升力？（）A.翼型弯度B.攻角C.来流速度D.空气密度E.飞行高度2.火箭发动机喷管设计中，哪些参数影响推力？（）A.燃料类型B.喷管膨胀比C.燃烧室压力D.喷管出口面积E.燃气温度3.飞行器结构强度设计中，哪些方法用于减轻重量？（）A.优化拓扑结构B.采用高强度材料C.薄壁结构设计D.节点连接优化E.预应力设计4.航天器姿态控制系统中，哪些传感器用于测量姿态？（）A.惯性测量单元（IMU）B.星敏感器C.磁力计D.太阳敏感器E.惯性导航系统（INS）5.飞行器热控系统中，哪些方式用于散热？（）A.主动式辐射散热B.被动式热管C.相变材料D.通风散热E.热沉6.航天器轨道设计中，哪些轨道属于转移轨道？（）A.哈雷轨道B.椭圆轨道C.抛物线轨道D.双曲线轨道E.拉格朗日点轨道7.飞行器推进系统中，哪些部件属于核心部件？（）A.燃烧室B.涡轮泵C.喷管D.节流阀E.燃料箱8.飞行器结构疲劳设计中，哪些因素影响疲劳寿命？（）A.应力幅B.应力循环次数C.材料缺陷D.环境温度E.载荷频率9.航天器通信系统中，哪些技术用于提高通信质量？（）A.编码调制技术B.多波束天线C.信道均衡D.误差校正E.频谱扩展10.飞行器热防护系统中，哪些材料常用于防热？（）A.碳纤维复合材料B.硅基陶瓷C.石墨毡D.铝合金E.碳化硅四、案例分析（每题6分，共18分）案例1：某运载火箭采用二级结构，第一级使用液氧煤油推进剂，第二级使用液氢液氧推进剂。火箭起飞质量为500吨，最大飞行高度为200公里，要求计算火箭第二级在轨道高度100公里处的比冲（单位：秒）。已知第二级推进剂质量为15吨，燃烧室压力为10MPa，燃气出口温度为3500K，喷管膨胀比为5。案例2：某卫星采用三轴稳定姿态控制，其姿态控制系统由惯性测量单元（IMU）、星敏感器、飞轮和磁力矩器组成。卫星在轨运行时，IMU测量到角速度为0.01deg/s，星敏感器指向偏差为0.5arcmin。若飞轮最大制动力矩为0.1Nm，磁力矩器最大力矩为0.02Nm，问是否需要启动飞轮进行姿态控制？若需要，计算飞轮需提供的制动力矩。案例3：某航天器在地球同步轨道运行，其热控系统采用被动式热管散热。已知航天器向阳面温度为120°C，背阳面温度为-50°C，热管工作介质为氨，热管长度为1米，直径为10mm。若热管热阻为0.1°C/W，问在向阳面功率为50W的情况下，背阳面温度能否控制在-50°C以下？五、论述题（每题11分，共22分）1.论述飞行器气动外形设计对飞行性能的影响，并分析不同翼型参数（如弯度、厚度）对升力、阻力及失速特性的影响。2.阐述航天器轨道设计的基本原理，并比较霍曼转移轨道、双曲线轨道和拉格朗日点轨道的适用场景及优缺点。---标准答案及解析一、判断题1.×（升力系数随攻角增大至临界攻角前单调递增，超过临界攻角后急剧下降）2.√3.√4.√5.√6.×（最小能量转移为抛物线轨道，霍曼转移为最短时间）7.√8.√9.×（深空通信常用S波段或X波段，UHF带宽高但易受干扰）10.√二、单选题1.D（NACA2412适用于高速飞行器）2.C（拉伐尔喷管适用于高膨胀比）3.B（钛合金抗疲劳性能最佳）4.C（IMU用于测量角速度）5.D（以上都是）6.D（双曲线轨道用于最小能量转移）7.D（节流阀用于调节推力）8.B（Basquin公式用于评估疲劳寿命）9.C（X波段用于深空通信）10.B（硅基陶瓷耐高温性能最佳）三、多选题1.ABCD2.BCDE3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.BCD7.ABC8.ABCDE9.ABCDE10.ABC四、案例分析案例1：解：比冲计算公式为\[I_{sp}=\frac{v_e}{g_0}\]其中，\(v_e\)为喷气速度，\(g_0\)为标准重力加速度（9.81m/s²）。喷气速度计算公式为\[v_e=\sqrt{2\gammaRT_0\left(1-\left(\frac{P_e}{P_0}\right)^{\frac{\gamma-1}{\gamma}}\right)}\]其中，\(\gamma\)为比热比（1.2），\(R\)为气体常数（8314J/(kmol·K)），\(T_0\)为滞止温度（3500K），\(P_0\)为燃烧室压力（10MPa），\(P_e\)为出口压力（标准大气压0.01MPa）。计算得\(v_e\approx4500m/s\)，则比冲为\[I_{sp}=\frac{4500}{9.81}\approx458s\]案例2：解：飞轮制动力矩需求为\[M_{req}=\omega_{IMU}\cdotJ_{flywheel}\]其中，\(\omega_{IMU}=0.01deg/s\approx1.75\times10^{-4}rad/s\)，飞轮转动惯量\(J_{flywheel}\)未知，但若假设飞轮需提供全部制动力矩，则需启动飞轮。实际计算需已知飞轮参数。案例3：解：热管热流量计算公式为\[Q=\frac{\DeltaT}{R}\]其中，\(\DeltaT=120-(-50)=170°C\)，则\[Q=\frac{170}{0.1}=1700W\]而航天器向阳面功率为50W，远小于热管散热能力，故背阳面温度能控制在-50°C以下。五、论述题