无人机飞行理论考试题(含答案)

无人机飞行理论考试题(含答案)1.单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在标准大气条件下，海拔每升高1000m，气温约下降（）。A.3℃  B.6.5℃  C.9.8℃  D.11℃答案：B2.多旋翼无人机悬停时，电机转速升高而机体仍无法上升，最可能的原因是（）。A.磁罗盘干扰  B.电池内阻增大  C.GPS丢星  D.遥控器中立点漂移答案：B3.根据《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，空机质量大于（）的无人机必须实名登记。A.250g  B.1kg  C.4kg  D.15kg答案：A4.下列关于翼型雷诺数Re的描述，正确的是（）。A.Re与飞行速度成反比  B.Re与翼弦长度成正比  C.Re与空气密度成反比  D.Re与动力粘度成正比答案：B5.在固定翼无人机水平转弯中，若空速不变而坡度增大，则所需升力（）。A.减小  B.不变  C.增大  D.先增后减答案：C6.多旋翼飞行器在稳定前飞中，前行桨叶相对气流速度（）后行桨叶。A.大于  B.等于  C.小于  D.与桨叶角无关答案：A7.下列电池参数中，最能反映持续放电能力的是（）。A.容量  B.能量密度  C.放电倍率C值  D.循环次数答案：C8.固定翼无人机重心过于靠前，会导致（）。A.俯仰操纵迟钝  B.着陆拉平困难  C.方向舵失效  D.副翼效率降低答案：B9.多旋翼无人机ESC上标有“30A”，其含义为（）。A.持续工作电流上限30A  B.瞬时最大电流30A  C.电池限流30A  D.电机空载电流30A答案：A10.在标准大气中，海拔0m、温度15℃时，音速约为（）。A.295m/s  B.340m/s  C.380m/s  D.420m/s答案：B11.固定翼无人机失速速度VS与翼载荷W/S的关系为（）。A.VS∝(W/S)^0.5  B.VS∝(W/S)^2  C.VS∝(W/S)^−1  D.无关答案：A12.下列关于锂聚合物电池存储电压的说法，正确的是（）。A.满电长期存储  B.3.0V/Cell  C.3.7~3.8V/Cell  D.4.35V/Cell答案：C13.多旋翼无人机在GPS模式下出现“指南针异常”报警，最安全的应急操作是（）。A.立即切自稳模式降落  B.加大油门快速返航  C.关闭遥控器等待自动降落  D.重启地面站答案：A14.固定翼无人机采用鸭式布局的主要优点是（）。A.减小诱导阻力  B.提高纵向静稳定性  C.提高失速迎角  D.降低结构重量答案：C15.根据国际民航组织分类，Ⅲ类无人机指（）。A.质量>150kg  B.质量>5700kg  C.质量<250g  D.质量<25kg答案：B16.多旋翼无人机桨叶直径增大而转速不变，则桨盘载荷（）。A.增大  B.减小  C.不变  D.与桨叶数无关答案：B17.在固定翼飞行中，若迎角不变而空速增加，则升力系数CL（）。A.增大  B.减小  C.不变  D.与动压成正比答案：C18.下列关于螺旋桨变距的说法，正确的是（）。A.变距仅用于定距桨  B.变距可提高不同工况效率  C.变距会减小桨叶半径  D.变距与发动机转速无关答案：B19.多旋翼无人机在悬停中受到左侧风干扰，为保持位置不变，应（）。A.增大右侧电机转速  B.增大左侧电机转速  C.增大所有电机转速  D.减小右侧电机转速答案：A20.固定翼无人机使用襟翼的主要目的是（）。A.减小摩擦阻力  B.增大失速迎角  C.减小诱导阻力  D.提高巡航速度答案：B21.下列关于科氏力对多旋翼飞行器的影响，正确的是（）。A.北半球悬停时机体顺时针偏转  B.南半球悬停时机体逆时针偏转  C.对悬停无影响  D.仅影响固定翼答案：A22.固定翼无人机进行协调转弯时，内侧机翼的诱导阻力（）外侧机翼。A.大于  B.等于  C.小于  D.与坡度无关答案：A23.多旋翼无人机电池内阻测量值为5mΩ，飞行电流40A，则电池发热功率为（）。A.2W  B.8W  C.16W  D.80W答案：B24.下列关于无人机数据链延迟的说法，正确的是（）。A.延迟仅由射频功率决定  B.延迟与协议栈无关  C.延迟影响控制稳定性  D.延迟与带宽无关答案：C25.固定翼无人机在相同迎角下，高度升高导致空气密度降低，则升力（）。A.增大  B.减小  C.不变  D.与温度无关答案：B26.多旋翼无人机ESC的“刹车”功能主要用于（）。A.电机快速停转  B.回收动能充电  C.增加电机寿命  D.减小信号延迟答案：A27.固定翼无人机使用翼梢小翼的主要目的是（）。A.减小波阻  B.减小诱导阻力  C.增大临界马赫数  D.增大升力系数答案：B28.多旋翼无人机在电池电量报警后仍强行起飞，最可能导致的后果是（）。A.磁罗盘漂移  B.电机退磁  C.空中断电坠机  D.GPS漂移答案：C29.固定翼无人机静稳定裕度为负值，说明该机（）。A.静稳定  B.中立稳定  C.静不稳定  D.动稳定答案：C30.下列关于无人机伞降回收的说法，错误的是（）。A.开伞过载与伞衣面积成反比  B.伞降轨迹受风影响大  C.伞降无需考虑开伞高度  D.伞降需考虑伞绳强度答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列属于多旋翼无人机飞行控制基本外环量的有（）。A.位置  B.速度  C.姿态角  D.角速度答案：AB32.固定翼无人机纵向静稳定性判据包括（）。A.重心位于中性点之前  B.俯仰力矩曲线斜率为负  C.升力系数斜率为正  D.阻力系数最小答案：AB33.影响螺旋桨桨尖音速限制的因素有（）。A.桨叶半径  B.转速  C.大气温度  D.桨叶材料密度答案：ABC34.下列关于无人机链路预算的描述，正确的有（）。A.路径损耗与频率平方成正比  B.天线增益可提高接收功率  C.雨衰对2.4GHz影响大于60GHz  D.自由空间损耗与距离平方成正比答案：ABD35.多旋翼无人机电池出现“鼓包”的原因可能包括（）。A.过充  B.过放  C.高温存储  D.长期满电存储答案：ABCD36.固定翼无人机起飞距离受下列哪些因素影响（）。A.起飞重量  B.襟翼偏角  C.跑道坡度  D.空气密度答案：ABCD37.下列属于无人机导航传感器的是（）。A.GNSS接收机  B.气压计  C.磁力计  D.光流摄像头答案：ABCD38.多旋翼无人机ESC校准步骤包括（）。A.油门最高点通电  B.油门最低点等待提示音  C.断开电池  D.重新上电确认答案：ABD39.固定翼无人机采用复合材料结构的优点有（）。A.比强度高  B.可设计各向异性  C.耐腐蚀  D.成本低答案：ABC40.下列关于无人机空中交通管理的描述，正确的有（）。A.UTM系统面向隔离空域  B.U-space适用于欧洲低空  C.远程识别是UTM关键组成  D.地理围栏属于被动防撞答案：BCD3.填空题（每空1分，共20分）41.标准大气海平面气压为________hPa，气温为________℃。答案：1013.25；1542.固定翼无人机升力公式L=________，其中CL为升力系数，ρ为空气密度，V为________。答案：½ρV²SCL；空速43.多旋翼无人机电机KV值定义为________每增加1V的________。答案：转速（r/min）；空载转速44.锂聚合物电池单体标称电压________V，满电电压________V。答案：3.7；4.245.固定翼无人机失速迎角通常指升力系数达到________时的________迎角。答案：最大值；临界46.多旋翼飞行器桨叶雷诺数Re=________，其中c为桨叶弦长，ν为________。答案：ρVtipc/μ；运动粘度47.固定翼无人机纵向平衡方程为：升力=________，推力=________。答案：重力；阻力48.多旋翼无人机飞行时间近似公式T≈________，其中Cb为电池容量，Im为________。答案：Cb/Im；平均电流49.根据伯努利方程，不可压缩流中流速增大则压强________，总压________。答案：减小；不变50.无人机遥控链路常用2.4GHz频段，其自由空间波长λ≈________cm，天线长度λ/4≈________cm。答案：12.5；3.14.判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）51.多旋翼无人机桨叶数越多，悬停效率一定越高。（）答案：×52.固定翼无人机重心后移会减小纵向静稳定裕度。（）答案：√53.螺旋桨顺时针旋转viewedfrombehind称为拉桨。（）答案：√54.无人机电池放电倍率10C表示最大持续放电时间为10min。（）答案：×55.固定翼无人机在同一迎角下，升力系数随马赫数增大而减小。（）答案：×56.多旋翼无人机在自稳模式下，飞控仍参与姿态角速率反馈。（）答案：√57.无人机伞降回收时，开伞高度越高，着陆速度一定越小。（）答案：×58.固定翼无人机使用扰流板可同时增加阻力和减小升力。（）答案：√59.多旋翼无人机电机KV值越高，同等电压下扭矩越大。（）答案：×60.无人机地理围栏功能通过GNSS位置与预设边界比对实现。（）答案：√5.简答题（共30分）61.简述固定翼无人机纵向静稳定性的判定方法，并说明重心与中性点的关系。（6分）答案：纵向静稳定性判定需满足：1.俯仰力矩系数Cm对升力系数CL的导数dCm/dCL<0；2.重心位于中性点之前。中性点为飞机俯仰力矩不随迎角变化的位置，重心前移则静稳定裕度增大，后移则减小，重心超过中性点后飞机静不稳定。62.写出多旋翼无人机悬停时单个电机拉力公式，并说明提高悬停效率的三种工程措施。（6分）答案：单个电机拉力T=¼mg（四旋翼）。提高效率措施：1.增大桨径降低桨盘载荷；2.采用高能量密度电池降低重量；3.优化桨叶翼型提高图-of-merit；4.使用轻质复合材料减小结构重量；5.降低ESC与电机损耗。63.解释无人机遥控链路中“失效保护（Failsafe）”的工作原理，并给出三种典型保护策略。（6分）答案：失效保护指接收机丢失上行信号或信号异常时自动转入预设安全状态。策略：1.自动返航（RTL）；2.自动悬停（Loiter）；3.立即降落（Land）；4.继续任务（需冗余链路）。实现依赖接收机检测RSSI、校验帧超时，飞控触发预设模式。64.固定翼无人机进行协调转弯的操纵步骤是什么？并说明如何使用副翼与方向舵消除侧滑。（6分）答案：步骤：1.压杆副翼建立坡度；2.拉杆增大迎角保持高度；3.蹬方向舵抵消adverseyaw；4.调节油门补偿阻力；5.出转弯时反向压杆减小坡度，回杆回舵。消除侧滑：通过转弯侧滑仪或航迹角判断，若球偏外，蹬同侧方向舵使球回中，保证航向与航迹一致。65.简述无人机电池内阻测试的“电压降法”步骤，并给出计算内阻R的公式。（6分）答案：步骤：1.电池静置1h达稳定；2.测开路电压Voc；3.接已知负载Rload，记录稳定电流I与负载电压Vload；4.计算内阻R=(Voc−Vload)/I。公式：R=ΔV/I。6.计算与分析题（共40分）66.固定翼无人机质量m=12kg，翼面积S=0.9m²，在海平面以V=18m/s平飞，已知CL=0.8，空气密度ρ=1.225kg/m³。求：（1）当前升力系数是否满足平飞？（2）若速度提升至25m/s，保持平飞所需CL′为多少？（3）分析速度提升对诱导阻力的影响。（10分）答案：（1）L=½ρV²SCL=½×1.225×18²×0.9×0.8=142.9N<mg=117.7N，不满足，需增大CL或速度。（2）由L=mg=½ρV′²SCL′得CL′=2mg/(ρV′²S)=2×12×9.81/(1.225×25²×0.9)=0.34。（3）诱导阻力系数CDi=CL²/(πeAR)，速度提升后CL′减小，CDi显著降低，诱导阻力下降，总阻力可能先减后增（摩擦阻力随速度增大）。67.六旋翼无人机起飞质量m=9kg，使用6块4S5000mAh20C电池并联，单体电压3.7V，能量密度180Wh/kg，动力系统总效率η=65%。求：（1）电池总能量；（2）悬停功率估算（桨盘载荷σ=180N/m²）；（3）理论悬停时间；（4）若增加1kg载荷，分析对悬停时间的影响。（12分）答案：（1）单块能量=4×3.7V×5Ah=74Wh，六块并联总能量E=6×74=444Wh。（2）悬停需升力F=mg=88.3N，桨盘面积A=F/σ=0.49m²，假设图-of-meritFM=0.7，悬停功率P=(F^(3/2))/(√(2ρA)ηFM)=88.3^(1.5)/(√(2×1.225×0.49)×0.65×0.7)=670W。（3）t=E/P=444/670×60=39.8min。（4）增1kg后F′=98.1N，P′∝F^(3/2)增大11.1%，t′=E/P′=35.7min，下降约10%。68.固定翼无人机以坡度φ=45°做水平转弯，空速V=30m/s，求：（1）转弯半径R；（2）转弯角速度ω；（3）若最大允许载荷因子n=3.5，求最大允许坡度φmax。（10分）答案：（1）n=1/cosφ=1.41，向心力F=mgtanφ，R=V²/(gtanφ)=30²/(9.81×1)=91.7m。（2）ω=V/R=0.327rad/s≈18.7°/s。（3）nmax=3.5=1/cosφmax⇒φmax=arccos(1/3.5)=73.4°。69.多旋翼无人机执行航点任务，已知航点间距d=400m，巡航速度v=12m/s，逆风风速w=3m/s，顺风返回，电机总功率逆风段P1=480W，顺风段P2=320W，电池可用能量E=360Wh，求：（1）往返时间；（2）往返耗能；（3）判断电池能量是否足够完成两趟往返；（4）若不够，提出两种工程改进方案。（8分）答案：（1）逆风地速=9m/s，顺风地速=15m/s，单程时间t1=400/9=44.4s，t2=400/15=26.7s，往返总时间T=2×(44.4+26.7)=142.2s≈2.37min。（2）耗能E1=P1t1=480×44.4=21.3kJ，E2=320×26.7=8.5kJ，往返耗能Ert=2×(21.3+8.5)=59.6kJ≈16.6Wh。（3）两趟往返需33.2Wh<360W