“博爱幼儿园科技节”航空航天知识竞赛题库及答案

“博爱幼儿园科技节”航空航天知识竞赛题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的发射年份是A.1964年 B.1970年 C.1975年 D.1980年答案：B2.火箭升空时向下高速喷射燃气，其推进原理对应的力学定律是A.万有引力定律 B.牛顿第一定律 C.牛顿第三定律 D.动量守恒定律答案：C3.国际空间站（ISS）绕地球一圈大约需要A.30分钟 B.60分钟 C.90分钟 D.120分钟答案：C4.下列哪项不是地球同步卫星的特点A.轨道倾角为0° B.周期约24小时 C.轨道高度约36000km D.运行方向与地球自转相反答案：D5.我国“天问一号”火星探测器首次实施近火制动的轨道形式是A.霍曼转移轨道 B.双椭圆轨道 C.地球同步轨道 D.太阳同步轨道答案：A6.飞机机翼上表面设计成弧形、下表面较平，主要目的是A.减小阻力 B.增大升力 C.降低噪声 D.增加载油量答案：B7.在标准大气中，海拔每升高1000m，气温平均下降约A.3℃ B.6.5℃ C.9.5℃ D.12℃答案：B8.火箭级间分离时，常采用“爆炸螺栓”实现快速解锁，其触发信号来自A.气压传感器 B.加速度计 C.时序控制器 D.陀螺仪答案：C9.航天员在舱外活动（EVA）时，航天服内维持的氧气分压约为A.20kPa B.40kPa C.70kPa D.101kPa答案：B10.下列材料中，最适合做火箭发动机喷管喉部的是A.铝合金 B.钛合金 C.钨渗铜 D.玻璃钢答案：C11.地球低轨（LEO）通常指轨道高度A.100km以下 B.100–2000km C.2000–20000km D.36000km左右答案：B12.飞机迎角超过临界迎角时将出现A.升力系数继续增大 B.失速 C.音爆 D.尾旋自动改出答案：B13.我国“嫦娥五号”返回器再入地球时采用的“跳跃式再入”技术主要为了A.增加航程 B.减小过载与热流 C.提高落点精度 D.节省燃料答案：B14.卫星电源系统中，对镍氢电池进行“活化”处理的目的是A.增大容量 B.消除记忆效应 C.降低内阻 D.提高放电电压答案：B15.在轨卫星利用冷气推力器进行姿态调整时，常用的工质是A.液氧 B.液氢 C.氮气 D.丙烷答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）16.下列属于我国四大卫星发射中心的有A.酒泉 B.西昌 C.文昌 D.太原 E.烟台答案：ABCD17.火箭发射窗口的约束条件包括A.目标轨道共面 B.测控弧段覆盖 C.地面天气 D.推进剂温度 E.太阳活动答案：ABCDE18.关于国际空间站（ISS）的下列说法正确的有A.轨道倾角约51.6° B.最大加压舱容约916m³ C.每天可目睹16次日出 D.电功率主要由砷化镓太阳能电池提供 E.轨道衰减每月需提升一次答案：ABCDE19.飞机超音速飞行时产生的“音爆”与下列哪些因素直接相关A.飞行马赫数 B.飞机重量 C.大气温度梯度 D.飞机外形 E.发动机推力大小答案：ACD20.卫星热控多层隔热材料（MLI）的组成通常包括A.聚酰亚胺薄膜 B.铝镀层 C.涤纶网隔层 D.不锈钢箔 E.硅胶答案：ABC三、填空题（每空1分，共20分）21.我国自主研制的最大直径固体火箭发动机于2021年10月在（  ）地面试车成功，直径达（  ）米。答案：西安，3.522.地球逃逸速度约为（  ）km/s，环绕速度约为（  ）km/s。答案：11.2，7.923.飞机升力公式L=½ρv²SCL中，ρ代表（  ），CL代表（  ）。答案：空气密度，升力系数24.火箭比冲量常用单位有（  ）和（  ），二者换算关系为1kgf·s/kg=（  ）s。答案：秒（s），米/秒（m/s），9.8066525.卫星姿态控制三轴稳定方式中，滚动轴英文缩写为（  ），俯仰轴为（  ），偏航轴为（  ）。答案：Roll，Pitch，Yaw26.我国“北斗三号”系统空间段由（  ）颗MEO卫星、（  ）颗GEO卫星和（  ）颗IGSO卫星组成。答案：24，3，327.飞机机翼的展弦比定义为（  ）与（  ）之比。答案：翼展，平均几何弦长28.火箭推进剂混合比指氧化剂质量流量与（  ）质量流量之比，液氧煤油发动机一般混合比约为（  ）。答案：燃料，2.3–2.629.卫星热平衡方程Qin=Qout中，Qout主要包括（  ）辐射和（  ）传导两部分。答案：红外，接触30.航天器再入走廊的上下边界分别由（  ）过载和（  ）热流决定。答案：最大允许，最大允许四、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）31.飞机在真空中也能产生升力。 答案：×32.火箭喷管出口面积越大，扩张比越大，海平面比冲越高。 答案：×33.地球静止轨道卫星必须位于赤道平面内。 答案：√34.卫星太阳翼在阴影区仍可通过蓄电池供电。 答案：√35.音爆只会在飞机突破音速瞬间产生一次。 答案：×36.液氢液氧属于常温液体推进剂。 答案：×37.飞机采用后掠翼可延缓临界马赫数，提高高速性能。 答案：√38.卫星轨道六要素中真近点角描述轨道形状。 答案：×39.航天飞机轨道器再入时采用S形转弯能量管理。 答案：√40.火箭发射倒数到0时立即点火可节省燃料。 答案：×五、简答题（封闭型，每题5分，共20分）41.简述火箭采用多级结构的主要优点。答案：1.逐级抛掉死重，减小后续需加速质量；2.可针对不同高度、速度优化发动机工作点；3.提高最终速度，实现入轨或深空任务；4.可灵活搭配不同推力级，提高运载效率。42.说明飞机襟翼放下后对起降性能的影响。答案：襟翼放下增大机翼弯度和面积，升力系数提高，使失速速度降低；同时阻力增加，下降梯度变陡，进场角度增大，缩短着陆滑跑距离；起飞时可在更低速度达到所需升力，缩短起飞滑跑距离。43.卫星太阳同步轨道如何实现“固定地方时”？答案：利用地球扁率引起的轨道面进动，设计倾角约98°、高度约700–800km，使每天进动0.9856°，恰好抵消地球公转，轨道面与太阳夹角恒定，卫星每次过赤道地方时相同。44.简述航天员失重训练常用的三种地面模拟方法。答案：1.失重飞机抛物线飞行，提供20–30s微重力；2.中性浮力水槽，通过配重实现六自由度悬浮模拟；3.气浮台或悬吊系统，减少摩擦力模拟二维或三维运动。六、简答题（开放型，每题10分，共20分）45.结合实例，论述可重复使用火箭对降低发射成本的意义及技术挑战。答案：可重复使用通过回收并翻新一级火箭，可将单次发射成本降至传统一次性火箭的30%–50%，SpaceXFalcon9已验证。技术挑战：1.高精度返回制导、导航与控制；2.发动机多次点火、深度节流；3.热防护系统抵御再入热流；4.结构轻量化与可重复使用的矛盾；5.快速检测、翻修流程与可靠性验证；6.市场足够的发射需求以摊薄研发成本。46.未来绿色航空技术有哪些方向？请至少列举四项并说明其减排原理。答案：1.可持续航空燃料（SAF）：生物燃料或合成燃料，生命周期碳排放降80%；2.电推进/氢燃料电池：零尾气CO₂；3.边界层抽吸（BLI）分布式推进：降低阻力和燃油消耗；4.翼身融合体（BWB）减小湿面积与诱导阻力，节油20%；5.高空长航时太阳能无人机：完全零排放；6.碳纤复合材料与轻质结构：减重节油。七、计算题（共35分）47.（封闭计算，8分）一枚单级火箭起飞质量5000kg，其中推进剂3500kg，结构质量1000kg，有效载荷500kg，发动机比冲300s，重力加速度取9.8m/s²。忽略阻力与重力损失，求理想速度增量Δv。答案：Δv=Isp·g0·ln(m0/mf)=300×9.8×ln(5000/1500)=300×9.8×1.204=3540m/s。48.（封闭计算，8分）某飞机在海拔5000m标准大气中飞行，真空速250m/s，机翼面积40m²，升力系数1.2。已知5000m处空气密度0.736kg/m³，求升力大小。答案：L=½ρv²SCL=0.5×0.736×250²×40×1.2=0.5×0.736×62500×40×1.2=1.104×10⁶N。49.（综合计算，9分）卫星在圆轨道高度600km，地球半径6371km，GM=3.986×10¹⁴m³/s²。求：(1)轨道速度；(2)轨道周期；(3)若卫星质量500kg，求其动能。答案：(1)v=√(GM/r)=√(3.986×10¹⁴/(6371+600)×10³)=7553m/s；(2)T=2πr/v=2π×6971×10³/7553=5793s≈96.6min；(3)Ek=½mv²=0.5×500×7553²=1.43×10¹⁰J。50.（分析计算，10分）某火箭一级回收采用反推着陆，着陆段起始高度2000m，垂直速度100m/s向下，质量30t，发动机海平面推力600kN，比冲250s，燃料秒流量恒定。忽略空气阻力，求：(1)最小燃料需量；(2)若实际燃料携带2.5t，判断能否软着陆（终端速度≤2m/s）。答案：(1)由T–mg=ma，需先减速至0再悬停，最优控制为恒定加速度，a=(T–mg)/m=(600–294)/30=10.2m/s²向上，减速时间t=v/a=100/10.2=9.80s，燃料消耗mf=q·t，q=T/(Isp·g0)=600000/(250×9.8)=244.9kg/s，mf=244.9×9.80=2400kg；(2)携带2500kg>2400kg，可软着陆，剩余100kg。八、综合应用题（共30分）51.（设计型，15分）设计一枚用矿泉水瓶制作的“水火箭”，要求飞行高度≥30m。已知：瓶容积1.25L，空瓶质量48g，加水质量可变量，发射气压0.6MPa（表压），喷嘴直径9mm，忽略空气阻力，水不可压缩，喷出速度按托里拆利公式v=√(2ΔP/ρ)估算。任务：(1)推导最佳加水量与理论速度增量；(2)计算30m高度对应的最小初速度；(3)给出最佳加水量数值并验证。答案：(1)由动量守恒，Δv=(mw·vw)/(mb+mw)，mw为加水质量，vw=√(2×0.6×10⁶/1000)=34.6m/s；(2)竖直上抛v₀=√(2gh)=√(2×9.8×30)=24.2m/s；(3)令Δv≥24.2，解得mw/(0.048+mw)=24.2/34.6→mw=0.116kg=116mL，最佳加水约120mL。52.（论证型，15分）某市计划建设小型商业航天发射场，面向太阳同步轨道小卫星市场。请从“选址、气象、测控、环保、物流”五方面论证其可行性，并给出优