2026年航天器设计专业中级职称考试练习题集

2026年航天器设计专业中级职称考试练习题集一、单项选择题（共10题，每题2分，计20分）注：每题只有一个正确答案。1.航天器结构设计中，常用作主承力结构的材料是（）。A.铝合金B.不锈钢C.碳纤维复合材料D.钛合金2.在航天器热控制系统设计中，热管的主要作用是（）。A.传递电信号B.实现热隔离C.均匀散热D.产生机械振动3.航天器姿态控制系统中，最常用的执行机构是（）。A.磁力矩器B.反推火箭C.液压伺服阀D.阀门执行器4.航天器太阳能电池阵的能量转换效率主要受（）。A.温度影响B.大气密度影响C.电磁干扰影响D.材料疲劳影响5.航天器轨道设计时，考虑近地点高度的主要因素是（）。A.轨道倾角B.通信覆盖范围C.轨道摄动D.能量消耗6.航天器防空间碎片的措施中，最有效的方法是（）。A.增加结构强度B.使用多层防护材料C.避开高密度轨道区域D.增加轨道倾角7.航天器通信系统中，频段选择主要考虑（）。A.发射功率B.天线增益C.电磁兼容性D.轨道遮挡8.航天器结构疲劳设计中，最关键的参数是（）。A.应力幅值B.频率C.温度D.材料密度9.航天器热控涂层的主要功能是（）。A.防止电磁干扰B.减少太阳辐射吸收C.增强结构强度D.提高电池效率10.航天器任务规划中，考虑任务寿命的主要因素是（）。A.载荷能力B.热控制能力C.轨道维持能力D.能量系统效率二、多项选择题（共5题，每题3分，计15分）注：每题有多个正确答案，漏选、错选均不得分。1.航天器结构设计中，常用的有限元分析方法包括（）。A.边界元法B.有限元法C.有限差分法D.集中参数法2.航天器热控制系统设计中，常用的散热方式有（）。A.散热器B.热管C.蒸发冷却D.辐射散热3.航天器姿态控制系统中的传感器主要类型包括（）。A.惯性测量单元（IMU）B.磁强计C.星敏感器D.太阳敏感器4.航天器轨道设计时，考虑轨道机动的主要因素有（）。A.推进剂消耗B.轨道精度C.机动时间D.通信链路5.航天器防空间环境损伤的措施包括（）。A.电离层防护B.航天器材料选择C.航天器结构加固D.航天器姿态调整三、判断题（共10题，每题1分，计10分）注：请判断下列说法的正误。1.航天器结构设计中，铝合金通常用于大型空间结构。（√）2.热管在航天器热控制系统中可以长期可靠工作。（√）3.磁力矩器适用于所有航天器的姿态控制。（×）4.太阳能电池阵的能量转换效率与温度成正比。（×）5.近地点高度越低，航天器轨道能量越高。（√）6.航天器防空间碎片的主要方法是增加结构强度。（×）7.航天器通信系统中，频段越高，传输带宽越大。（√）8.航天器结构疲劳设计中，应力幅值越大，疲劳寿命越短。（√）9.热控涂层的主要功能是增强结构强度。（×）10.航天器任务寿命主要受能量系统效率影响。（√）四、简答题（共5题，每题5分，计25分）注：请简要回答下列问题。1.简述航天器结构设计中，铝合金与碳纤维复合材料的应用区别。2.简述航天器热管的工作原理及其在航天器中的应用。3.简述航天器姿态控制系统中的传感器类型及其作用。4.简述航天器轨道设计中，近地点高度选择的主要依据。5.简述航天器防空间环境损伤的主要措施及其原理。五、计算题（共2题，每题10分，计20分）注：请根据题目要求进行计算。1.某航天器采用太阳能电池阵供电，电池阵效率为30%，总采光面积为50㎡。若太阳辐照度约为1361W/m²，求该电池阵的最大输出功率。2.某航天器在近地点高度为300km，远地点高度为1000km的椭圆轨道上运行，轨道倾角为0°。求该航天器的轨道周期（假设地球引力参数μ=398600km³/s²）。六、论述题（共1题，计15分）注：请结合实际案例，论述航天器结构设计中的可靠性设计方法及其重要性。答案与解析一、单项选择题1.C（碳纤维复合材料常用于主承力结构，具有高强度重量比。）2.C（热管通过相变传递热量，实现均匀散热。）3.A（磁力矩器适用于中小型航天器，功耗低、寿命长。）4.A（温度过高或过低都会降低太阳能电池效率。）5.B（近地点高度影响通信覆盖范围，需根据任务需求设计。）6.C（避开高密度轨道区域可以有效减少与空间碎片的碰撞风险。）7.C（频段选择需考虑电磁兼容性，避免与其他系统干扰。）8.A（应力幅值是影响结构疲劳寿命的关键参数。）9.B（热控涂层减少太阳辐射吸收，防止结构过热。）10.D（能量系统效率直接影响航天器任务寿命。）二、多项选择题1.B,C（有限元法和有限差分法是常用方法，边界元法适用于特定问题。）2.A,B,C,D（散热方式包括散热器、热管、蒸发冷却、辐射散热。）3.A,B,C,D（IMU、磁强计、星敏感器、太阳敏感器是常用传感器。）4.A,B,C,D（轨道机动需考虑推进剂消耗、精度、时间、通信链路。）5.B,C,D（防空间环境损伤措施包括材料选择、结构加固、姿态调整。）三、判断题1.√2.√3.×（磁力矩器适用于低功耗系统，不适用于大型航天器。）4.×（温度过高会降低太阳能电池效率。）5.√6.×（防空间碎片主要靠轨道规避和多层防护。）7.√8.√9.×（热控涂层主要功能是散热。）10.√四、简答题1.铝合金：成本低、加工易，适用于大型结构件，但密度较大；碳纤维复合材料：强度重量比高、抗疲劳性能好，适用于轻量化结构，但成本较高。2.工作原理：利用液体在热端蒸发、冷端冷凝的相变过程传递热量，效率高、可靠性好。3.传感器类型：IMU（测量角速度）、磁强计（测量地磁场）、星敏感器（测量星体位置）、太阳敏感器（测量太阳方向）。作用：提供姿态参考信息，用于姿态控制。4.主要依据：通信覆盖范围、任务需求（如地球观测需低近地点）、轨道维持成本。5.措施：材料选择（如添加抗辐射涂层）、结构加固（如增加防护层）、姿态调整（如避免太阳直射）。五、计算题1.计算过程：输出功率=效率×采光面积×太阳辐照度=0.3×50×1361=20415W2.计算过程：半长轴a=(300+1000)/2=650km=6.5×10⁵m轨道周期T=2π√(a³/μ)=2π√((6.5×10⁵)³/398600)≈5550s≈93.6min六、论述题可靠性设计方法：1.故障模式与影响分析（FMEA）：识别潜在故障模式及其影响，制定预防措施。2.冗余设计：关键系统采用备份设计，如双冗余电源。