无人机理论试题库附答案

无人机理论试题库附答案一、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.多旋翼无人机在悬停状态下，电机转速突然同时升高，最可能的原因是（）A.电池电压骤降B.飞行器质量减小C.大气压力升高D.GPS信号丢失答案：B2.根据《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，最大起飞重量大于等于（）g的无人机必须进行实名登记。A.150B.250C.500D.1000答案：B3.某四旋翼无人机对角电机加速，另对角电机减速，此时飞行器将（）A.向前飞行B.向右偏航C.顺时针偏航D.逆时针偏航答案：C4.在Li-Po电池标准放电曲线中，3.7V对应的是（）A.标称电压B.满电电压C.保存电压D.截止电压答案：A5.下列关于无人机GPS/GLONASS双模定位的说法，错误的是（）A.可提高定位精度B.可缩短首次定位时间C.可完全消除多路径效应D.可增加可见卫星数答案：C6.某无人机空速管结冰会导致（）A.空速指示偏大B.空速指示偏小C.高度指示偏大D.航向指示漂移答案：B7.根据伯努利方程，固定翼无人机在高度不变、速度增大时，机翼上表面压力将（）A.增大B.减小C.不变D.与温度成正比答案：B8.多旋翼无人机ESC（电调）刷新频率常用值为（）HzA.50B.200C.400D.1000答案：C9.下列哪种传感器不能直接测量无人机姿态角（）A.陀螺仪B.加速度计C.磁力计D.气压计答案：D10.在Pixhawk飞控中，PID控制器D项过大易导致（）A.响应迟缓B.超调减小C.高频振荡D.稳态误差增大答案：C11.某六旋翼单电机失效后继续飞行，属于（）A.被动冗余B.主动冗余C.功能冗余D.无冗余答案：B12.根据国际民航组织（ICAO）规定，无人机在融合空域运行必须配备（）A.广播式自动相关监视（ADS-BOUT）B.二次雷达应答机C.高频电台D.惯性导航系统答案：A13.在航测作业中，地面采样距离GSD与飞行高度h、像元尺寸a、焦距f的关系为（）A.GSD=a·h/fB.GSD=f·h/aC.GSD=h/(a·f)D.GSD=a·f/h答案：A14.某无人机电池容量5000mAh，以2C放电，理论最大持续电流为（）AA.2.5B.5C.10D.20答案：C15.下列关于桨叶雷诺数Re的说法正确的是（）A.与桨叶角无关B.与空气密度成反比C.与弦长成正比D.与温度无关答案：C16.固定翼无人机纵向静稳定裕度为负值时，飞行器（）A.静稳定B.静不稳定C.中立稳定D.动稳定答案：B17.多旋翼无人机在风速6m/s环境中悬停，电池电流比无风时增加约25%，其主要原因是（）A.电机KV值降低B.需额外功率抵抗风扰C.电调效率下降D.电池内阻升高答案：B18.某无人机遥控链路采用2.4GHzFHSS技术，其跳频速率通常为（）A.10hops/sB.100hops/sC.1000hops/sD.10000hops/s答案：B19.在摄影测量中，重叠度要求航向≥（），旁向≥（）A.60%，30%B.75%，60%C.80%，70%D.90%，80%答案：A20.下列关于无人机雷达高度计的说法正确的是（）A.测量相对地面高度B.依赖大气压力C.受地形材质影响小D.工作频率通常为1090MHz答案：A21.某固定翼无人机翼载荷为50kg/m²，其失速速度近似为（）m/s（海平面，CLmax=1.2）A.20.2B.25.5C.28.7D.32.1答案：B22.多旋翼无人机电池从4.2V放电至3.3V过程中，能量主要消耗在（）A.电机铜损B.电调开关损耗C.桨叶诱导阻力D.以上全部答案：D23.在RTK定位中，固定解的整周模糊度误差应小于（）周A.0.5B.1C.2D.5答案：A24.某无人机采用X型布局，前视摄像头安装角度为俯仰-45°，则水平飞行时图像中心对应地面距离约为（）倍飞行高度A.0.5B.1.0C.1.5D.2.0答案：B25.根据《民用无人机驾驶员管理规定》，视距内运行最大飞行高度为（）mA.90B.120C.150D.200答案：B26.下列关于无人机锂电池存储的说法正确的是（）A.满电长期存储B.3.0V长期存储C.3.8V阴凉干燥存储D.60°C环境存储答案：C27.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C.增强俯仰操纵效率D.降低结构重量答案：C28.多旋翼无人机桨叶直径增大一倍，在相同转速下推力约增大（）倍A.2B.4C.6D.8答案：B29.某无人机遥控信号强度由-70dBm降至-90dBm，功率下降约（）dBA.10B.20C.30D.100答案：B30.在无人机链路预算中，接收机灵敏度-100dBm，发射功率20dBm，天线增益合计6dBi，理论最大链路损耗为（）dBA.114B.120C.126D.132答案：C二、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.下列属于无人机飞控传感器内参标定内容的有（）A.加速度计零偏B.陀螺仪比例因子C.磁力计硬铁偏移D.GPS天线相位中心答案：ABC32.固定翼无人机纵向模态包括（）A.短周期模态B.长周期模态C.荷兰滚模态D.螺旋模态答案：AB33.下列措施可提高多旋翼无人机抗风能力的有（）A.增大桨叶直径B.提高电机KV值C.增加飞控控制带宽D.采用高能量密度电池答案：AC34.关于无人机锂电池充放电，正确的有（）A.标准充电电流0.5CB.最大放电电流由C值决定C.循环寿命与放电深度相关D.满电存放可延长寿命答案：ABC35.下列属于无人机空管运行场景的有（）A.隔离空域B.融合空域C.UTM系统D.目视航线答案：ABC36.影响无人机图像几何畸变的因素有（）A.镜头径向畸变B.像元尺寸C.快门速度D.成像平面倾斜答案：AD37.下列关于无人机雷达散射截面（RCS）的说法正确的有（）A.与雷达波长有关B.与目标形状有关C.与观测角度有关D.与材料导电性无关答案：ABC38.多旋翼无人机电池并联使用时应满足（）A.相同容量B.相同电压C.相同内阻D.相同品牌答案：ABC39.下列属于无人机数据链加密手段的有（）A.AES-256B.跳频扩频C.信道编码D.公钥证书答案：AD40.固定翼无人机采用襟翼后，性能变化有（）A.失速速度降低B.最大升阻比增加C.着陆距离缩短D.纵向静稳定裕度减小答案：ACD三、填空题（每空1分，共20分）41.多旋翼无人机悬停时，单桨推力T与总重W的关系为________。答案：nT=W（n为桨数）42.根据理想螺旋桨动量理论，悬停诱导速度vi与桨盘载荷DL的关系为vi=________。答案：√(DL/(2ρ))，其中ρ为空气密度43.某固定翼无人机翼面积2m²，展弦比10，则翼展为________m。答案：√(20)≈4.4744.锂电池能量密度单位常用________与________两种。答案：Wh/kg，Wh/L45.在摄影测量中，像片外方位元素包含6个参数，其中3个线元素为________，3个角元素为________。答案：Xs,Ys,Zs；φ,ω,κ46.多旋翼无人机电机KV值定义为________。答案：每伏特电压下电机空载转速（rpm/V）47.根据国际电信联盟，无人机遥控常用ISM频段为________GHz与________GHz。答案：2.4，5.848.固定翼无人机纵向平衡方程为________=0。答案：俯仰力矩49.某无人机GPS水平定位精度±3m，RTK固定解精度可达________cm。答案：±250.无人机电池串联数标记为“S”，6S锂电池满电电压为________V。答案：25.251.多旋翼无人机桨叶雷诺数Re=________，其中c为弦长，v为特征速度。答案：ρvc/μ52.根据《中国民用航空法》，无人机干扰有人驾驶航空器，最高可处________万元罚款。答案：1053.固定翼无人机升力系数CL与迎角α在线性段关系为________。答案：CL=CL0+CLα·α54.某无人机数据链采用OFDM，子载波间隔312.5kHz，则符号周期为________μs。答案：3.255.多旋翼无人机飞控中，姿态角估计常用算法为________滤波。答案：扩展卡尔曼（EKF）56.无人机雷达高度计常用调制方式为________。答案：FMCW57.固定翼无人机极曲线中，最大升阻比对应攻角称为________角。答案：有利58.某无人机电机效率80%，电调效率95%，桨叶效率70%，则系统总效率为________%。答案：53.259.根据空域分类，G类空域为________管制空域。答案：非60.无人机链路预算中，自由空间路径损耗FSPL(dB)=________。答案：20log10(d)+20log10(f)+32.45（d单位km，f单位MHz）四、简答题（共30分）61.（封闭型，6分）简述多旋翼无人机电机、电调、桨叶三者匹配原则。答案：1)电机KV值与电池电压、目标转速匹配：n=KV·V，需满足悬停转速位于电机高效区（≈60%~80%最大转速）。2)电调持续电流≥电机最大电流×1.2倍，峰值电流≥电机堵转电流。3)桨叶推力系数与电机转矩匹配：T=CT·ρ·n²·D⁴，确保悬停油门50%左右，保留机动余量。4)系统电压、电流、温度在满负荷时不超过部件额定值，效率最优。62.（开放型，6分）固定翼无人机在高原机场起飞，需做哪些性能修正？答案：1)空气密度降低→动压减小，需增加起飞真空速，地面滑跑距离增长，按密度比σ⁻¹修正。2)发动机（电动）功率基本不变，螺旋桨推力下降，需复核推力裕度；活塞发动机功率下降，需涡轮增压或减载。3)升力系数不变时，离地速度增大，需加长跑道或减载起飞重量。4)爬升梯度减小，需检查越障要求，必要时采用阶梯爬升或减轻重量。5)舵面效率降低，需增加起飞速度以保证操纵余量。6)电池低温容量下降，需预热与保温，确保续航与安全裕度。63.（封闭型，6分）写出无人机三轴陀螺仪随机误差的Allan方差模型，并说明各项物理意义。答案：σ²(τ)=(Q/τ)+(N²/τ²)+(B²/3)+(K²τ/3)Q：量化噪声系数，单位(°/h)²；N：角度随机游走，单位°/√h；B：零偏不稳定性，单位°/h；K：速率随机游走，单位(°/h)/√h。64.（开放型，6分）某测绘无人机采用Sonyα7RIV全画幅相机，像元尺寸4.5μm，焦距35mm，飞行高度300m，要求GSD≤5cm，试计算并分析是否满足；若改用M4/3相机，像元3.3μm，焦距25mm，是否仍满足？答案：1)全画幅：GSD=a·h/f=4.5×10⁻⁶×300/0.035≈0.0386m=3.86cm<5cm，满足。2)M4/3：GSD=3.3×10⁻⁶×300/0.025≈0.0396m=3.96cm<5cm，仍满足，且更轻，续航增加，但像幅减小需增加航线。65.（封闭型，6分）简述无人机链路中断后的常见安全策略。答案：1)失控保护：立即切换至自主返航模式，按预设高度直飞Home点。2)链路尝试重连，若在t₁（通常2s）内恢复，继续原任务。3)若持续中断超过t₂（通常10s），启动自动降落，选择空旷区域螺旋下降。4)结合多传感器：GPS失效则切换视觉/惯导估算位置，优先降落。5)广播最后已知坐标，便于地面搜救。6)记录黑匣子数据，用于事故分析。五、应用题（共50分）66.（计算题，10分）某四旋翼无人机起飞重量8kg，使用4块6S5000mAh30C电池并联，电机总悬停效率65%，求：(1)悬停功率；(2)理论悬停时间；(3)若增加2kg载荷，悬停时间缩短百分比。答案：(1)悬停推力T=mg=8×9.81=78.5N；理想诱导速度vi=√(T/(2ρA))，设桨盘总面积A=0.25m²，ρ=1.225kg/m³，vi≈11.3m/s；理想功率Pideal=T·vi≈887W；实际功率Preal=Pideal/η=887/0.65≈1365W。(2)总能量E=4×5Ah×22.2V=444Wh=1.598×10⁶J；t=E/Preal≈1171s≈19.5min。(3)增重后T'=10×9.81=98.1N，vi'=√(98.1/(2×1.225×0.25))≈12.7m/s；Pideal'=98.1×12.7≈1246W，Preal'=1246/0.65≈1917W；t'=E/Preal'≈834s≈13.9min；缩短百分比=(19.5-13.9)/19.5≈28.7%。67.（分析题，10分）某固定翼无人机翼载荷25kg/m²，展弦比12，Oswald效率e=0.85，起飞重量20kg，电池能量800Wh，推进系统总效率60%，求最大续航速度及对应航时。答案：1)翼面积S=W/(翼载荷)=20×9.81/25≈7.85m²；展长b=√(AR·S)=√(12×7.85)≈9.7m；2)诱导阻力因子K=1/(π·AR·e)=1/(π×12×0.85)≈0.0312；3)最大续航速度Vmd=√(2W/(ρS))·√(K/CD0)^(1/4)，设CD0=0.025，ρ=1.225，Vmd≈√(2×196.2/(1.225×7.85))·(0.0312/0.025)^(1/4)≈17.9×1.06≈19.0m/s；4)此时升阻比L/D=1/(2√(K·CD0))≈1/(2√(0.0312×0.025))≈17.9；5)功率P=W·V/(η·L/D)=196.2×19/(0.6×17.9)≈346W；6)航时t=E/P=800/0.346≈2312s≈38.5min。68.（综合题，15分）设计一款用于长距离输电线路巡检的复合翼无人机，要求：a)任务半径80km，巡航速度25m/s，巡检速度15m/s，滞空拍照时间30min，总任务时间≤3h；b)搭载可见光+红外双光吊舱，总质量1.5kg，功耗30W；c)风速15m/s环境下可正常工作；d)单电机失效仍可安全返航。请给出：(1)总体布局与动力方案；(2)能源与质量估算；(3)冗余与可靠性措施；(4)链路与地面站配置。答案：(1)采用4+1复合翼：四旋翼用于垂直起降，前拉固定翼巡航，尾部升降舵+方向舵。巡航动力为60kV无刷电机+22×12碳纤维桨，功率1.2kW；四旋翼采用800kV电机+16×5桨，悬停总功率2kW。(2)任务能量：巡航段160km，25m/s，需1.78h，能量≈1.2kW×1.78h=2.14kWh；巡检0.5h，功耗(0.3+1.2)kW×0.5h=0.75kWh；冗余与爬升0.5kWh；总需3.4kWh。采用6S20Ah×4（并联）锂聚合物电池，总质量≈16kg，能量4.8kWh，余量30%。空机+任务载荷=8kg+1.5kg，总起飞重量≈25.5kg。(3)冗余：四旋翼单电机失效，剩余三桨可重构控制；固定翼前拉电机失效，可切换至备用电机（双发并联）；飞控双IMU、双GPS、双磁罗盘；电池双路独立供电+热备份；链路双路2.4GHz+900MHz。(4)链路：上行遥控采用2.4GHzFHSS，功率1W，跳频1600h