江蘇省專(zhuān)升本2025年航空航天工程飛行器設(shè)計(jì)試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于飛行器總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容？A.飛行器性能指標(biāo)確定B.飛行器布局方式選擇C.飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析D.飛行器推進(jìn)系統(tǒng)選型2.升力系數(shù)隨迎角增大的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)升力系數(shù)急劇下降的現(xiàn)象，該現(xiàn)象稱(chēng)為：A.升力喪失B.馬赫效應(yīng)C.失速D.壓差阻力3.飛行器飛行速度接近聲速時(shí)，空氣密度和聲速都會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為：A.馬赫效應(yīng)B.順壓波C.逆壓波D.音速4.飛行器橫截面積與機(jī)翼面積之比，稱(chēng)為：A.展弦比B.振幅比C.雷諾數(shù)D.馬赫數(shù)5.飛行器在空中受到的空氣動(dòng)力，其方向通常與飛行速度方向的關(guān)系是：A.一定相同B.一定相反C.可能相同也可能相反D.與飛行器姿態(tài)有關(guān)6.飛行器俯仰穩(wěn)定性主要由以下哪個(gè)參數(shù)決定？A.升力中心B.重心C.阻力中心D.壓力中心7.燃?xì)獍l(fā)生器為渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量，其核心部件是：A.壓縮機(jī)B.燃燒室C.渦輪D.加力燃燒室8.下列哪種材料不適合用于飛行器起落架結(jié)構(gòu)？A.鋁合金B(yǎng).鈦合金C.高強(qiáng)度鋼D.聚合物基復(fù)合材料9.飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)主要控制飛行器的：A.俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航B.速度和高度C.航跡和航線(xiàn)D.推力大小和方向10.飛行器結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度是指飛行器結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下：A.不發(fā)生屈服B.不發(fā)生斷裂C.變形在允許范圍內(nèi)D.以上都是二、填空題（每題2分，共20分）1.飛行器設(shè)計(jì)的基本要求是__________、__________和__________。2.飛行器的氣動(dòng)布局方式主要有__________、__________和__________。3.升力主要由機(jī)翼上表面的__________產(chǎn)生，阻力主要由機(jī)翼下表面的__________產(chǎn)生。4.飛行器的穩(wěn)定性是指飛行器在受到微小擾動(dòng)后，能夠自動(dòng)恢復(fù)到__________的能力。5.渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力主要來(lái)自于__________的膨脹做功。6.飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是保證結(jié)構(gòu)具有足夠的__________、__________和__________。7.飛行控制系統(tǒng)通常由__________、__________和__________三部分組成。8.航空航天材料通常需要具備高強(qiáng)度、高韌性、輕質(zhì)化和__________等特點(diǎn)。9.飛行器的重心位置對(duì)飛行器的__________和__________有重要影響。10.飛行器設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要進(jìn)行大量的__________和__________，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性和可靠性。三、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一架飛機(jī)以馬赫數(shù)0.8在標(biāo)準(zhǔn)大氣中飛行，飛行高度為10000米，求此時(shí)空氣密度和聲速。（標(biāo)準(zhǔn)大氣表數(shù)據(jù)已知）2.一架飛機(jī)機(jī)翼面積為30平方米，翼型升力系數(shù)為1.2，飛行速度為200米/秒，求該飛機(jī)的升力。（空氣密度取1.225千克/立方米）3.一架飛機(jī)的質(zhì)量為50000千克，重心位置在機(jī)翼前緣后5%，機(jī)翼面積為30平方米，升力系數(shù)為1.0，求飛機(jī)的飛行速度。（空氣密度取1.225千克/立方米，假設(shè)飛機(jī)做水平直線(xiàn)勻速飛行）四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述飛行器總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟。2.簡(jiǎn)述飛行器失速的機(jī)理和防止措施。3.簡(jiǎn)述渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別。五、論述題（15分）試述飛行器結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的重要性及其主要措施。試卷答案一、選擇題1.C解析：飛行器總體設(shè)計(jì)主要關(guān)注性能指標(biāo)、布局和系統(tǒng)配置，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范疇。2.C解析：升力系數(shù)隨迎角增大到一定程度后會(huì)急劇下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為失速。3.A解析：馬赫效應(yīng)描述的是飛行器接近聲速時(shí)，空氣密度和聲速隨速度變化的物理現(xiàn)象。4.A解析：展弦比是翼展平方與機(jī)翼面積之比，反映了機(jī)翼的長(zhǎng)寬比。5.C解析：空氣動(dòng)力方向與飛行速度方向不一定相同或相反，取決于攻角等因素。6.A解析：升力中心相對(duì)于重心的位置決定了飛機(jī)的俯仰穩(wěn)定性。7.B解析：燃燒室是燃?xì)獍l(fā)生器中將燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體的核心部件。8.D解析：聚合物基復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度相對(duì)較低，不適合承受起落架的沖擊載荷。9.A解析：姿態(tài)控制系統(tǒng)用于控制飛機(jī)的俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航三個(gè)自由度。10.D解析：靜強(qiáng)度要求結(jié)構(gòu)在靜載荷下不發(fā)生屈服、斷裂或過(guò)大變形。二、填空題1.安全性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性解析：飛行器設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足安全可靠、成本效益和技術(shù)領(lǐng)先的基本要求。2.串聯(lián)式、并列式、梯列式解析：常見(jiàn)的氣動(dòng)布局有串聯(lián)、并列和梯列三種形式。3.壓力差、壓力差解析：升力主要因上表面壓力低于下表面而產(chǎn)生，阻力主要因上表面壓力高于下表面產(chǎn)生。4.原始平衡狀態(tài)解析：穩(wěn)定性是指擾動(dòng)消失后，飛機(jī)自動(dòng)恢復(fù)到原有平衡狀態(tài)的能力。5.高溫高壓燃?xì)饨馕觯簻u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力源于燃?xì)庠趪姽苤信蛎浖铀佼a(chǎn)生反作用力。6.強(qiáng)度、剛度、重量解析：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需保證結(jié)構(gòu)在載荷下不失效、不失穩(wěn)，并盡可能輕量化。7.操縱機(jī)構(gòu)、伺服機(jī)構(gòu)、感受元件解析：飛行控制系統(tǒng)包括產(chǎn)生控制指令的操縱機(jī)構(gòu)、執(zhí)行指令的伺服機(jī)構(gòu)和測(cè)量狀態(tài)的感受元件。8.耐高溫性解析：航空航天材料還需具備在高溫環(huán)境下工作的能力。9.穩(wěn)定性、操縱性解析：重心位置影響飛機(jī)的俯仰穩(wěn)定性和操縱難度。10.風(fēng)洞試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真解析：設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程中需通過(guò)試驗(yàn)和仿真進(jìn)行大量分析和驗(yàn)證。三、計(jì)算題1.空氣密度ρ≈0.364kg/m3，聲速a≈307m/s解析：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大氣模型，查取10000米高度空氣密度和聲速值。2.升力L=7068N解析：升力L=0.5*ρ*V2*S*C_l，代入數(shù)值計(jì)算。3.飛行速度V≈202m/s解析：水平飛行時(shí)，升力等于重力，L=m*g，且L=0.5*ρ*V2*S*C_l，聯(lián)立求解V。四、簡(jiǎn)答題1.飛行器總體設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和步驟包括：確定任務(wù)需求和性能指標(biāo)；選擇飛行器類(lèi)型和氣動(dòng)布局；進(jìn)行飛行器主要系統(tǒng)（推進(jìn)、avionics、結(jié)構(gòu)等）設(shè)計(jì)；進(jìn)行總體參數(shù)優(yōu)化；繪制總體圖紙；編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。解析：總體設(shè)計(jì)是指導(dǎo)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，需先確定需求和指標(biāo)，再選擇方案，進(jìn)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)和優(yōu)化。2.失速機(jī)理：當(dāng)機(jī)翼攻角過(guò)大，超過(guò)臨界攻角時(shí)，流經(jīng)機(jī)翼上表面的氣流發(fā)生分離，升力系數(shù)急劇下降，升力減小，阻力增大。防止措施：限制飛機(jī)的最大迎角；安裝失速告警系統(tǒng)；設(shè)計(jì)具有大后掠角、薄翼型或加強(qiáng)前緣保護(hù)的機(jī)翼。解析：解釋失速發(fā)生的流動(dòng)機(jī)理和后果，并提出常用的防失速設(shè)計(jì)手段。3.渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別：渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)具有風(fēng)扇和核心機(jī)，部分氣流繞過(guò)核心機(jī)，產(chǎn)生額外的推力，燃油效率較高，噪音較??；渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)只有核心機(jī)，所有氣流都通過(guò)核心機(jī)，推力較大，但燃油效率較低，噪音較大。解析：從結(jié)構(gòu)、工作原理、性能和特點(diǎn)等方面對(duì)比兩種發(fā)動(dòng)機(jī)。五、論述題飛行器結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的重要性體現(xiàn)在：降低結(jié)構(gòu)重量可以直接提高有效載荷能力、增加航程或續(xù)航時(shí)間、提高機(jī)動(dòng)性能、減少燃油消耗、降低起降場(chǎng)地要求