无人机试题题库及答案

无人机试题题库及答案一、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，电机转速突然整体下降10%，最可能出现的飞行现象是（）A.自动进入自旋B.高度降低并可能触地C.水平漂移加剧D.电池电流反向答案：B2.下列关于锂聚合物电池（Li-Po）保存电压的说法正确的是（）A.单片电芯3.0VB.单片电芯3.8VC.单片电芯4.2VD.单片电芯4.35V答案：B3.某型固定翼无人机翼展2.4m，平均弦长0.3m，其展弦比约为（）A.7.2B.8C.0.125D.0.8答案：B4.在GNSS信号丢失后，惯性导航系统（INS）误差随时间（）A.指数衰减B.线性累积C.正弦波动D.保持常值答案：B5.多旋翼无人机ESC（电调）的“BEC”功能是指（）A.电池均衡充电B.为飞控提供5V供电C.刹车能量回收D.电机反电动势检测答案：B6.根据《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，起飞重量≥（）g的无人机须实名登记。A.250B.500C.1000D.4000答案：A7.固定翼无人机在水平转弯时，为保持高度不变，应（）A.仅增大油门B.仅拉杆增大迎角C.同时增大油门和迎角D.减小油门并推杆答案：C8.多旋翼无人机桨叶“静平衡”调整主要针对（）A.桨叶质量分布B.桨叶攻角差异C.电机磁隙不均D.电调响应延迟答案：A9.某多旋翼无人机重4kg，悬停时单电机拉力1.2kg，其总拉力冗余度约为（）A.10%B.20%C.25%D.50%答案：B10.在Pixhawk飞控中，加速度计校准失败最可能的原因是（）A.GPS未定位B.磁罗盘干扰C.未移除桨叶D.遥控器未对频答案：C11.固定翼无人机“失速速度”随重量增加而（）A.降低B.不变C.升高D.先降后升答案：C12.多旋翼无人机电池60C放电，容量5000mAh，其最大持续电流为（）A.30AB.60AC.300AD.500A答案：C13.下列关于“地理围栏”描述错误的是（）A.可限制无人机飞出指定区域B.需依赖GNSS位置C.完全不受电磁干扰影响D.可在飞控参数中设置答案：C14.固定翼无人机采用“鸭式布局”主要优点是（）A.减小诱导阻力B.提高纵向静稳定性C.提前失速警告并提升机动性D.降低结构重量答案：C15.多旋翼无人机在6m/s逆风下返航，地面站显示空速8m/s，其实际地速为（）A.14m/sB.8m/sC.2m/sD.−2m/s答案：C16.某型无人机链路中断后触发“自动返航”，其返航高度应（）A.等于当前高度B.低于当前高度C.高于周边最高障碍物D.固定为50m答案：C17.在电池放电曲线中，“电压平台”主要反映（）A.内阻大小B.容量衰减程度C.放电倍率稳定性D.能量密度答案：C18.固定翼无人机采用“翼梢小翼”主要目的是（）A.增加翼展B.减小诱导阻力C.提高临界马赫数D.增大升力系数斜率答案：B19.多旋翼无人机电机KV值降低，在相同油门下（）A.转速升高、扭矩降低B.转速降低、扭矩升高C.转速扭矩均升高D.转速扭矩均不变答案：B20.下列关于“RTK-GNSS”描述正确的是（）A.仅依赖单频L1信号B.定位精度可达厘米级C.无需基站数据链路D.在室内精度更高答案：B21.固定翼无人机“焦点”位于重心之后时，其纵向静稳定性（）A.中立B.不稳定C.稳定D.与重心无关答案：C22.多旋翼无人机电池在0℃环境下放电，实际可用容量相对25℃时（）A.增加约10%B.基本不变C.下降约20%D.下降超过50%答案：C23.某无人机数据链采用902MHzFHSS，其优势不包括（）A.抗多径干扰B.穿透能力强C.带宽高于5.8GHz图传D.跳频扩频抗干扰答案：C24.固定翼无人机“螺旋”现象主要与（）有关。A.横侧向静稳定不足B.纵向静稳定不足C.方向静稳定不足D.俯仰阻尼不足答案：C25.多旋翼无人机桨叶直径增大，在相同拉力下电机功率（）A.线性增加B.线性减小C.呈三次方下降D.呈四次方下降答案：B26.在MissionPlanner中设置“RTL_CLIMB_MIN”参数可控制（）A.返航最小爬升高度B.起飞最小油门C.降落速度D.最大倾斜角答案：A27.固定翼无人机“地面效应”区一般认为是机翼距地面高度小于翼展的（）A.10%B.20%C.50%D.100%答案：B28.多旋翼无人机电池内阻增大，最直接导致（）A.容量增加B.电压骤降提前C.重量减轻D.放电倍率升高答案：B29.下列关于“无头模式”描述正确的是（）A.以机头方向为前向B.以起飞时机头方向为前向C.需磁罗盘关闭D.与GPS无关答案：B30.固定翼无人机“颤振”临界速度主要与（）相关。A.翼载荷B.结构刚度与质量分布C.雷诺数D.临界马赫数答案：B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.下列哪些措施可有效降低多旋翼无人机振动（）A.桨叶静平衡B.电机动平衡C.增加PID积分项D.使用软连接减震球E.提高ESC刷新频率答案：ABD32.固定翼无人机纵向静稳定性的影响因素包括（）A.重心位置B.水平尾翼面积C.机翼后掠角D.方向舵面积E.焦点位置答案：ABCE33.关于锂聚合物电池安全使用，下列做法正确的是（）A.发现鼓包立即浸泡盐水放电B.充电时单片电压不超过4.2VC.直接阳光下存放D.运输时保持30%电量E.使用防爆袋充电答案：ABDE34.多旋翼无人机“指南针异常”可能由（）引起。A.高压输电线下方飞行B.金属桥梁下方起飞C.遥控器油门中位不准D.电池电压不足E.手机Wi-Fi热点靠近飞控答案：ABE35.固定翼无人机“最小阻力速度”与（）有关。A.机翼面积B.零升阻力系数C.诱导阻力因子D.飞机重量E.空气密度答案：BCDE36.下列属于RTK基站必要设置参数的有（）A.已知点坐标B.天线高C.坐标系D.图传信道E.差分数据格式答案：ABCE37.多旋翼无人机“动力冗余”设计需考虑（）A.拉力/重量比B.电机失效后力矩平衡C.电池并联数量D.桨叶材料脆性E.ESC峰值电流答案：ABCE38.固定翼无人机“失速警告”可通过（）实现。A.迎角传感器B.空速管C.加速度计D.皮托管压差E.陀螺仪答案：ABD39.下列关于“电子围栏”触发后动作，可能的有（）A.强制降落B.悬停C.返航D.继续任务E.触发失控保护答案：ABCE40.多旋翼无人机“黑匣子”日志包含（）A.姿态角B.GPS坐标C.电机PWM输出D.遥控器信号强度E.地面站IP地址答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）41.多旋翼无人机悬停时，电机总拉力至少需大于整机重量的________倍，才能保证基本可控。答案：1.542.固定翼无人机升力公式L=½ρV²SCL中，ρ代表________。答案：空气密度43.锂聚合物电池单片保存电压为________V。答案：3.844.Pixhawk飞控中，加速度计校准需旋转________个面。答案：645.某电机KV值800，在11.1V下空载转速约为________rpm。答案：888046.固定翼无人机焦点位于重心之后，其纵向静稳定裕度为________值。答案：正47.多旋翼无人机ESC刷新频率常见值为________Hz。答案：40048.RTK固定解精度平面一般优于________cm。答案：249.固定翼无人机失速后，若方向静稳定不足，易进入________运动。答案：螺旋50.多旋翼无人机电池内阻测试常用仪器为________内阻测试仪。答案：交流四线51.根据国际民航组织，无人机与有人机融合空域需具备________感知与规避能力。答案：探测52.固定翼无人机翼载荷=________/机翼面积。答案：重量53.多旋翼无人机桨叶雷诺数较低，通常小于________。答案：50000054.固定翼无人机“地面效应”使诱导阻力________。答案：减小55.多旋翼无人机“调参”中，P值过大会导致________振荡。答案：高频56.固定翼无人机最小阻力速度对应升阻比________点。答案：最大57.锂聚合物电池循环寿命定义容量衰减至初始________%。答案：8058.多旋翼无人机“无头模式”依赖________传感器。答案：磁罗盘59.固定翼无人机“颤振”属于________耦合振动。答案：气-弹60.无人机链路中断超过________秒通常触发失控保护。答案：3四、简答题（共30分）61.（封闭型，6分）简述多旋翼无人机电机“KV值”物理定义，并说明KV值高低对桨叶选择的影响。答案：KV值定义为每伏特电压下电机空载转速（rpm/V）。KV高则转速高、扭矩小，宜选小直径、小螺距桨；KV低则转速低、扭矩大，宜选大直径、大螺距桨，以匹配功率与效率。62.（封闭型，6分）写出固定翼无人机纵向静稳定裕度计算公式，并解释重心与焦点相对位置对稳定性的影响。答案：静稳定裕度SM=(h_n−h)/c̄，其中h_n为焦点位置，h为重心位置，c̄为平均气动弦长。SM>0即焦点在重心之后，飞机纵向静稳定；SM=0中立；SM<0不稳定。63.（开放型，8分）某多旋翼无人机起飞重量5kg，采用6S5000mAh30C电池，悬停电流合计40A。试估算理论悬停时间，并分析若重量增至6kg对悬停时间与电池放电倍率的影响。答案：电池容量5Ah，40A放电倍率8C，低于30C允许值；理论时间=5Ah/40A×60=7.5min。重量增至6kg，悬停电流约48A，时间降至6.25min，放电倍率9.6C，仍安全，但冗余度下降，温升增加，循环寿命缩短。64.（封闭型，5分）列举RTK-GNSS无人机系统“固定解”丢失的三种常见原因，并给出对应解决措施。答案：1.基站链路中断：增设备用数传电台或4G备份；2.基站坐标漂移：使用已知点坐标并定期校验；3.多路径干扰：选开阔场地、升高天线、使用扼流圈天线。65.（开放型，5分）说明固定翼无人机“螺旋”现象产生机理，并给出改出操作步骤。答案：机理：失速后方向静稳定不足，一侧机翼先失速，造成较大侧滑角，垂尾侧向力产生偏航力矩，与滚转耦合，形成自转。改出：立即收油门至怠速，方向舵反向蹬满制止偏航，推杆减小迎角，待速度恢复后缓慢改平，加油门爬升。五、计算与分析题（共50分）66.（计算题，12分）某固定翼无人机质量m=12kg，机翼面积S=0.8m²，零升阻力系数C_D0=0.025，奥斯瓦尔德效率e=0.85，展弦比AR=10，空气密度ρ=1.225kg/m³。求：（1）最小阻力速度V_md；（2）对应升力系数C_L；（3）此时所需推力T。答案：（1）诱导阻力因子K=1/(πeAR)=0.0375；最小阻力速度V_md=√(2mg/ρS√(K/C_D0))=√(2×12×9.81/(1.225×0.8×√(0.0375/0.025)))=15.3m/s；（2）C_L=√(C_D0/K)=0.816；（3）此时阻力D=mg√(C_D0K)=12×9.81×√(0.025×0.0375)=3.68N，故推力T=3.68N。67.（综合题，14分）多旋翼无人机四轴布局，单电机最大拉力3kg，整机重量8kg，臂长0.25m，电机1突然失效。（1）判断能否安全悬停；（2）给出剩余三电机所需拉力；（3）计算保持滚转力矩平衡所需最大拉力差；（4）提出一种控制分配策略并评估功耗变化。答案：（1）总最大拉力原12kg，剩9kg，大于8kg，可悬停；（2）悬停需每轴2.67kg，但需额外力矩补偿，实际三电机平均2.93kg；（3）对失效电机1（假设+Y轴），绕X轴滚转力矩平衡：ΔT×0.25=8×0.25，ΔT=8kg，远超单电机极限，故需快速降总拉力至6kg，同时牺牲高度保持姿态；（4）策略：立即降总拉力至6kg，剩余三电机采用最大拉力差2kg，机身倾斜30°，产生侧向分量平衡力矩，功耗增加约15%，需紧急降落。68.（分析题，12分）某固定翼无人机执行100km航线任务，已知：巡航速度V=25m/s，升阻比L/D=12，电池能量E=1.2kWh，系统总效率η=0.65，求最大允许重量（含电池）。若重量增加20%，航程变化百分比。答案：能量E=1.2×3.6×10⁶=4.32×10⁶J；航程R=ηE/(mg/(L/D))，得mg=ηE(L/D)/R=0.65×4.32×10⁶×12/100000=33.7N，m=3.44kg；增重20%，m′=4.13kg，航程与重量成反比，航程下降16.7%。69.（设计题，12分）为多旋翼无人机设计一套“电池健康管理系统”，要求：（1）给出需监测的3类关键参数；（2）画出简易硬件框图（文字描述）；（3）提出一种容量衰减预测算法；（4）说明故障报警阈值设置原则。答案：（1）监测：单片电压、放电电流、温度；（2）框图：电流传感器（Hall）→MCU→ADC，电压采样经多路复用开关→ADC，温度传感器（NTC）→ADC，MCU通过I²C与飞控通信，LED/蜂鸣器本地报警；（3）算法：在线库仑计数+内阻增长模型，采用扩展卡尔曼滤波融合，状态向量=[容量Q，内阻R]，观测值=[电压U，电流I]，预测步长1s，更新容量衰减率dQ/dt=k(R−R₀)，k由实验标定；（4）阈值：内阻>初始值150%或单体电压差>100mV或温度>60℃即触发报警，强制降落并锁定起飞。六、综合应用题（共50分）70.（大型综合，25分）阅读下列任务背景并回答问题：背景：某山区长距离巡检需设计一款复合翼无人机（固定翼+四旋翼），要求：垂直起降，巡航速度30m/s，航程300km，升限4000m，任务载荷5kg，抗风能力≥level5（10m/s）。（1）提出总体布局简图（文字描述）并说明转换机构原理；（2）估算翼展、机翼面积、电池总能量，给出计算依据；（3）分析高原4000m空气密度下降对悬停与巡航的影响，提出解决措施；（4）制定链路冗余与失效保护策略；（5）给出适航取证流程关键节点。答案：（1）布局：上单翼高平尾，翼梢安装四旋翼模块，电机臂向上倾转90°，转换时臂倾转由蜗轮蜗杆自锁，固定翼巡航电机停转并折叠桨，减少阻力；（2）估算：升阻比取14，需能量E=Rmg/(L/D)/η，设m=25kg（含5kg载荷），η=0.6，E=300000×25×9.81/14/0.6=8.75×10⁶J≈2.43kWh，取3kWh；翼载荷取25kg/m²，S=1m²，展弦比15，翼展b=√(AR·S)=3.87m；（3）高原ρ=0.819kg/m³，下降33%，悬停拉力需增49%，采用大直径低KV电机配三叶桨，提高桨盘面积；巡航速度增加5%补偿升力；（4）链路：双频双通道，900MHzFHSS+2.4GHzDSSS，4GLTE备份，失效后先切换通道，再触发自动返航，若仍中断，按30s无信号直接降落；（5）适航：第一步申请型号合格证（TC），提交总体、结构、飞控、链路、电池安全报告；第二步制造符合性检查；第三步地面