2025“空天杯”航空航天知識競賽必考試題庫含答案解析1.（單選）2024年11月，我國首顆高軌合成孔徑雷達衛(wèi)星“陸探三號”順利入軌，其軌道高度約為A.350km??B.550km??C.780km??D.36000km答案：D?解析：陸探三號采用地球同步軌道，軌道高度約36000km，可實現(xiàn)對固定區(qū)域24h連續(xù)成像。2.（單選）在標準大氣模型中，海拔30km處的溫度最接近A.?30℃??B.?45℃??C.?60℃??D.?75℃答案：C?解析：根據(jù)ISA，11km以上溫度梯度為?6.5℃/km，30km處溫度≈216.65K≈?56.5℃，最接近?60℃。3.（單選）某型固體火箭發(fā)動機采用AP/HTPB/Al配方，其中Al粉的主要作用是A.降低燃速??B.提高比沖??C.抑制振蕩燃燒??D.降低燃燒溫度答案：B?解析：Al粉燃燒釋放高熱量，提高燃燒溫度與燃氣平均分子量，從而提升理論比沖。4.（單選）“引力彈弓”效應(yīng)中，探測器從行星背側(cè)飛越后速度方向改變量最大的行星是A.水星??B.地球??C.木星??D.海王星答案：C?解析：木星質(zhì)量大、公轉(zhuǎn)速度高，可提供最大動量交換，改變量可達120°以上。5.（單選）關(guān)于電推進，下列說法正確的是A.離子推力器比沖通常低于化學推進B.霍爾推力器需使用惰性氣體作為工質(zhì)C.電弧加熱推力器屬于電磁式推進D.電推進系統(tǒng)推力密度普遍高于化學推進答案：B?解析：霍爾推力器常用氙氣，惰性氣體易電離且高原子量利于提高推力。6.（單選）某型渦扇發(fā)動機在11km高空、Ma=0.85時，其涵道比為8，則外涵流量與內(nèi)涵流量之比為A.1∶8??B.8∶1??C.1∶9??D.9∶1答案：B?解析：涵道比定義即外涵流量/內(nèi)涵流量，直接得8∶1。7.（單選）“嫦娥六號”月球背面采樣返回任務(wù)中，中繼衛(wèi)星“鵲橋二號”運行的暈軌道類型為A.L1暈軌道??B.L2暈軌道??C.L3暈軌道??D.L4三角平動點答案：B?解析：地月L2暈軌道可持續(xù)俯視月球背面，保障通信。8.（單選）在飛機縱向靜穩(wěn)定性判據(jù)中，若?Cm/?CL＞0，則飛機A.靜穩(wěn)定??B.靜不穩(wěn)定??C.中立穩(wěn)定??D.無法判斷答案：B?解析：縱向靜穩(wěn)定要求?Cm/?CL＜0，大于零為靜不穩(wěn)定。9.（單選）關(guān)于復(fù)合材料T800碳纖維，下列指標最高的是A.拉伸模量??B.壓縮強度??C.層間剪切強度??D.密度答案：A?解析：T800拉伸模量294GPa，壓縮與剪切性能低于M40J等高模量纖維。10.（單選）“星鏈”衛(wèi)星采用Ku/Ka雙頻段，其中Ka波段下行頻率大致位于A.1–2GHz??B.4–6GHz??C.10–12GHz??D.26–40GHz答案：D?解析：星鏈Ka下行約27.5–30GHz，屬于26–40GHz范圍。11.（單選）在火箭推進劑質(zhì)量分數(shù)ε=0.91、結(jié)構(gòu)系數(shù)σ=0.08的情況下，其理想速度增量（忽略阻力）與排氣速度之比約為A.ln(1/0.08)??B.ln(1/0.09)??C.ln(1/0.11)??D.ln(1/0.12)答案：C?解析：Δv=ve·ln(1/(σ+1?ε))=ve·ln(1/0.11)。12.（單選）“機智號”火星直升機旋翼尖速度約為A.0.1Ma??B.0.3Ma??C.0.6Ma??D.0.9Ma答案：C?解析：火星聲速低，旋翼尖速度約200m/s，折合當?shù)豈a≈0.6。13.（單選）關(guān)于高超聲速飛行器“乘波體”設(shè)計，下列說法錯誤的是A.前緣附著激波可提高升阻比B.下表面高壓區(qū)形成升力C.上表面采用膨脹面降低壓力D.激波始終貼附在翼尖外側(cè)答案：D?解析：乘波體要求激波貼附前緣，翼尖外側(cè)若出現(xiàn)激波脫體將顯著增阻。14.（單選）“天問三號”火星采樣返回任務(wù)中，火星起飛段需克服的最大Δv約為A.1.2km/s??B.2.4km/s??C.3.8km/s??D.5.1km/s答案：C?解析：火星表面g低但需進入500km×500km軌道，Δv≈3.8km/s。15.（單選）在飛機結(jié)冰適航條款CCAR25中，連續(xù)最大結(jié)冰條件對應(yīng)液態(tài)水含量（LWC）約為A.0.1g/m3??B.0.3g/m3??C.0.5g/m3??D.1.0g/m3答案：C?解析：附錄C規(guī)定連續(xù)最大LWC=0.5g/m3，平均水滴直徑20μm。16.（單選）“阿爾忒彌斯”計劃使用的SLSBlock1火箭芯級主發(fā)動機RS25的循環(huán)方式屬于A.燃氣發(fā)生器循環(huán)??B.膨脹循環(huán)??C.全流量分級燃燒??D.部分流量分級燃燒答案：D?解析：RS25為高壓補燃，氧化劑預(yù)燃室全流量，燃料預(yù)燃室部分流量，屬部分流量分級燃燒。17.（單選）某低軌衛(wèi)星軌道高度500km，若僅考慮J2項攝動，其升交點赤經(jīng)日漂移量約為A.0.2°??B.1.0°??C.3.8°??D.7.6°答案：C?解析：ΔΩ=?9.97(R⊕/a)^3.5cosi·(360°/T)，500km、i=97°，日漂移≈3.8°。18.（單選）“雙曲線一號”運載火箭采用的四級固體構(gòu)型，其級間比（下級質(zhì)量/上級質(zhì)量）最優(yōu)經(jīng)驗值約為A.2??B.3??C.4??D.6答案：C?解析：固體小火箭級間比4左右可使速度增量分配最優(yōu)。19.（單選）關(guān)于渦軸發(fā)動機“動力渦輪”與“燃氣發(fā)生器渦輪”說法正確的是A.二者機械連接??B.二者轉(zhuǎn)速相同??C.動力渦輪出口總溫高于進口??D.動力渦輪可調(diào)導(dǎo)葉用于調(diào)節(jié)輸出功率答案：D?解析：動力渦輪可調(diào)導(dǎo)葉改變流通面積，調(diào)節(jié)扭矩與功率輸出。20.（單選）“風云四號”靜止氣象衛(wèi)星的成像儀采用A.線列掃描??B.推掃成像??C.凝視面陣??D.光柵光譜答案：C?解析：風云四號使用二維面陣凝視，取消機械掃描鏡，提高時間分辨率。21.（單選）在飛機結(jié)構(gòu)疲勞譜編制中，用于描述機動載荷的“1g”基準指A.平飛升力等于重力??B.過載系數(shù)為1??C.翼根彎矩為零??D.燃油流量最小答案：B?解析：1g即n=1，代表平飛狀態(tài)，疲勞譜以此為基準疊加機動增量。22.（單選）“獵鷹9”火箭第一級垂直回收時，其格柵翼材料為A.鋁合金??B.鈦合金??C.碳纖維??D.不銹鋼答案：B?解析：格柵翼需耐高溫，采用Ti6Al4V增材制造。23.（單選）關(guān)于高空氣球“零壓”與“超壓”說法正確的是A.零壓氣球晝夜高度變化大??B.超壓氣球需每日排氣??C.零壓氣球可長期定高??D.超壓氣球蒙皮材料為乳膠答案：A?解析：零壓氣球無壓差約束，晝夜溫差導(dǎo)致浮力變化，高度波動顯著。24.（單選）“神舟”飛船返回艙再入時，最大過載峰值一般出現(xiàn)在A.120km??B.80km??C.50km??D.10km答案：B?解析：80km處大氣密度迅速增加，阻力峰值導(dǎo)致最大過載約4–5g。25.（單選）在衛(wèi)星導(dǎo)航三頻載波相位組合中，能有效消除電離層一階項的組合系數(shù)為A.(1,0,?1)??B.(1,?1,0)??C.(1,?6,5)??D.(0,1,?1)答案：C?解析：(1,?6,5)對應(yīng)GPSL1/L2/L5，電離層延遲系數(shù)和為零。26.（單選）“XB1”超音速驗證機采用的三發(fā)構(gòu)型中，中央發(fā)動機進氣道類型為A.皮托式??B.二維斜板??C.軸對稱可調(diào)??D.Bump進氣道答案：D?解析：XB1使用Bump進氣道，利用壓縮面激波聚焦，減輕重量。27.（單選）關(guān)于火箭低溫推進劑“夾層”隔熱說法正確的是A.采用真空夾層+多層絕熱??B.夾層充氦氣提高導(dǎo)熱??C.夾層抽真空后充氮氣??D.夾層壓力保持1atm答案：A?解析：低溫貯箱采用高真空+20層鍍鋁聚酯薄膜，輻射傳熱降至最低。28.（單選）“翼身融合”(BWB)客機與傳統(tǒng)筒翼相比，其橫航向靜穩(wěn)定性通常A.增強??B.減弱??C.相同??D.無法比較答案：B?解析：BWB垂尾面積小，側(cè)力臂短，航向靜穩(wěn)定性下降，需主動控制。29.（單選）在火星大氣進入段，最大熱流密度與下列參數(shù)關(guān)系最密切的是A.進入角??B.進入速度??C.彈道系數(shù)??D.表面催化特性答案：B?解析：熱流q∝ρ^nv^m，m≈3，速度影響最大。30.（單選）“空天飛機”采用組合循環(huán)發(fā)動機，其從渦輪模態(tài)轉(zhuǎn)換到?jīng)_壓模態(tài)的過渡馬赫數(shù)約為A.2??B.3??C.4??D.6答案：B?解析：渦輪上限約Ma3，再高需關(guān)閉渦輪，轉(zhuǎn)為沖壓。31.（多選）下列哪些措施可有效提高固體火箭發(fā)動機燃速A.增加AP粒度??B.添加Fe?O?催化劑??C.提高初溫??D.增加鋁粉含量??E.降低燃燒室壓力答案：B、C?解析：Fe?O?催化分解AP；初溫高燃速指數(shù)n>0；粒度增大會降燃速；壓力降低燃速下降。32.（多選）關(guān)于“太陽帆”推進，正確的有A.推力與距離平方成反比??B.最大推力發(fā)生在近日點??C.反射率越高推力越大??D.可采用旋轉(zhuǎn)帆面控制姿態(tài)??E.推力方向始終沿太陽帆法線答案：B、C、D?解析：光壓與距離平方成反比，但推力=壓強×面積，近日點壓強大；反射率高動量轉(zhuǎn)移大；旋轉(zhuǎn)改變姿態(tài)。33.（多選）飛機進行“尾沖”機動時，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象有A.迎角超過90°??B.發(fā)動機熄火??C.方向舵失效??D.俯仰角速度反向??E.升力方向向下答案：A、B、D、E?解析：尾沖迎角>90°；發(fā)動機易喘振熄火；升力向下；俯仰角速度反向。34.（多選）下列屬于地球靜止軌道衛(wèi)星必須滿足的條件A.軌道周期=恒星日??B.軌道傾角=0°??C.偏心率<0.001??D.軌道高度≈35786km??E.升交點赤經(jīng)=0°答案：A、B、C、D?解析：傾角0°、周期86164s、圓軌道、高度固定；升交點可任意。35.（多選）關(guān)于“數(shù)字孿生”發(fā)動機，關(guān)鍵技術(shù)包括A.高保真CFD降階??B.實時傳感器融合??C.區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)加密??D.邊緣計算??E.量子通信答案：A、B、D?解析：降階模型+邊緣計算實現(xiàn)毫秒級更新；區(qū)塊鏈與量子通信非必需。36.（多選）高超聲速風洞運行所需“真空罐”作用有A.降低背壓??B.吸收激波??C.提供啟動壓差??D.防止空氣回流??E.冷卻噴管答案：A、C、D?解析：真空罐提供巨大容積，保證試驗段低壓；防止尾氣回流。37.（多選）“北斗三號”系統(tǒng)特色服務(wù)包括A.星基增強??B.全球短報文??C.單頻單星定位??D.精密單點定位??E.國際搜救答案：A、B、D、E?解析：北斗提供SBAS、PPP、全球SMS、MEOSAR；單頻單星精度不足。38.（多選）下列關(guān)于“超音速商務(wù)機”音爆最小化設(shè)計，正確的有A.長細比機身??B.箭形機翼??C.后掠垂尾??D.發(fā)動機上置??E.鋸齒形噴口答案：A、B、D?解析：長細比降低激波強度；箭形翼分布升力；發(fā)動機上置屏蔽噪音。39.（多選）“空間太陽能電站”無線能量傳輸環(huán)節(jié)，需重點考慮A.大氣吸收??B.波束指向精度??C.生物安全限值??D.微波整流天線效率??E.電離層閃爍答案：A、B、C、D?解析：2.45GHz微波受雨衰小，但指向誤差導(dǎo)致功率跌落；需滿足10W/m2安全限值。40.（多選）關(guān)于“可變形機翼”智能材料，常用的有A.形狀記憶合金??B.壓電纖維??C.磁流變彈性體??D.電致聚合物??E.石墨烯泡沫答案：A、B、C、D?解析：SMA驅(qū)動大位移；壓電高頻響應(yīng)；磁流變剛度可調(diào)；電致聚合物低電壓大應(yīng)變。41.（判斷）“黑障”現(xiàn)象僅出現(xiàn)在地球大氣再入，火星再入不會出現(xiàn)。答案：錯?解析：火星再入速度高、大氣含CO?，同樣產(chǎn)生等離子體鞘套，存在黑障。42.（判斷）對于靜穩(wěn)定飛機，其焦點位于重心之后。答案：對?解析：焦點后移產(chǎn)生恢復(fù)力矩，滿足?Cm/?CL＜0。43.（判斷）液體火箭發(fā)動機“富燃”燃氣發(fā)生器可降低渦輪入口溫度。答案：對?解析：富燃燃燒溫度低于化學計量比，保護渦輪葉片。44.（判斷）“凱斯勒綜合征”指低軌衛(wèi)星因太陽風暴大量失效。答案：錯?解析：凱斯勒指碎片鏈式碰撞，與太陽風暴無關(guān)。45.（判斷）采用前掠翼布局可根本消除翼尖失速。答案：錯?解析：前掠翼根先失速，雖延緩翼尖失速，但非根本消除。46.（判斷）“音爆云”是飛行器突破音障時產(chǎn)生的冷凝云，其出現(xiàn)必須滿足高濕度條件。答案：對?解析：激波壓縮導(dǎo)致局部降溫，水蒸氣快速凝結(jié)形成錐形云。47.（判斷）在衛(wèi)星熱控中，“熱管”只能用于傳輸熱量，不能用于溫度均勻化。答案：錯?解析：熱管利用相變，可高效均勻化溫度場。48.（判斷）“空天飛機”再入時采用“能量管理”機動，其目的是降低峰值熱流。答案：錯?解析：能量管理用于調(diào)整射程與能量，使飛機對準跑道，非降熱流。49.（判斷）“陀螺羅經(jīng)”找北時，其主軸在地球自轉(zhuǎn)作用下將圍繞子午線做橢圓振蕩。答案：對?解析：阻尼不足時呈現(xiàn)橢圓軌跡，最終穩(wěn)定在子午線。50.（判斷）“離子液體”推進劑具有零蒸氣壓，可大幅簡化衛(wèi)星推進系統(tǒng)貯箱設(shè)計。答案：對?解析：離子液體幾乎不揮發(fā)，無需高壓氦氣擠壓，采用隔膜即可。51.（填空）國際空間站美國艙段最大直徑為________m，由________飛船負責提升軌道。答案：4.5?天鵝座52.（填空）“長征五號”芯一級采用________發(fā)動機，其海平面推力約為________kN。答案：YF77?51053.（填空）在標準大氣中，海拔11km處的氣壓約為________hPa，密度約為________kg/m3。答案：226.3?0.36454.（填空）“嫦娥五號”月球樣品密封容器充入的惰性氣體為________，壓力________kPa。答案：氦?3055.（填空）飛機失速速度VS與重量W的關(guān)系可近似表示為VS∝________。答案：√W56.（填空）“星艦”SN24測試中，熱防護瓦材料為________，耐溫上限________℃。答案：二氧化硅纖維?126057.（填空）地球靜止軌道衛(wèi)星的“攝動周期”主要由________與________引起。答案：太陽引力?月球引力58.（填空）“空天杯”官方指定高超聲速風洞為________風洞，其馬赫數(shù)最高________。答案：JF22?3059.（填空）“北斗”衛(wèi)星原子鐘采用的元素為________，其基態(tài)超精細躍遷頻率________MHz。答案：銣?6834.682560.（填空）“歐空局”正在研制的太空加油飛行器名為________，目標為________軌道。答案：TOTEM?GEO61.（簡答）說明“火箭方程”中質(zhì)量比對運載能力的影響，并給出提高質(zhì)量比的三項工程措施。答案：火箭方程Δv=veln(m?/mk)，質(zhì)量比R=m?/mk越大，Δv越高，運載能力增強。措施：①采用鋁鋰合金或復(fù)合材料減輕結(jié)構(gòu)；②優(yōu)化級間比與推進劑配方，提高推進劑質(zhì)量分數(shù)；③采用共底貯箱、整體成型減少冗余。62.（簡答）闡述“靜不穩(wěn)定”戰(zhàn)斗機放寬靜穩(wěn)定度后帶來的利弊。答案：利：升力中心前移，平尾負升力減小，配平阻力降低，機動升限提高；可用過載增大，瞬盤角速度提高。弊：需電傳增穩(wěn)，系統(tǒng)故障風險高；高頻舵面偏轉(zhuǎn)增加舵機負荷；對飛控傳感器精度與余度要求極高。63.（簡答）說明“超音速燃燒沖壓發(fā)動機”中火焰穩(wěn)定面臨的兩大難題及解決途徑。答案：難題：①駐留時間短（毫秒級），燃料混合差；②燃燒室高馬赫數(shù)下總溫高，易自燃回火。解決：①采用凹腔或支板形成回流區(qū)延長駐留；②噴射霧化細化，采用乙烯或氫氣提高化學反應(yīng)速率；③梯度燃燒與多點點火控制釋熱分布。64.（簡答）列舉“空間環(huán)境”對航天器的三種典型危害并給出防護方法。答案：1.輻射：質(zhì)子、重離子導(dǎo)致單粒子效應(yīng)，采用抗輻射器件、加厚屏蔽、三模冗余。2.微流星體：高速撞擊穿孔，采用Whipple盾、蜂窩填充。3.原子氧：低軌剝蝕聚合物，采用SiO?涂層、金屬鍍層。65.（簡答）解釋“翼型厚度”對跨聲速阻力發(fā)散馬赫數(shù)的影響，并給出提高發(fā)散馬赫數(shù)的設(shè)計思路。答案：厚度增加使局部超音速區(qū)提前，激波增強，阻力發(fā)散馬赫數(shù)降低。思路：采用超臨界翼型，上表面平坦、后加載，控制激波位置；減小相對厚度至9%以下；增加后掠角，降低有效馬赫數(shù)。66.（計算）某型火箭二級真空推力450kN，比沖350s，初始質(zhì)量22t，干質(zhì)比9.5，求其理論速度增量（忽略重力、阻力）。答案：ve=350×9.80665=3432m/s；mk=22/9.5=2.316t；Δv=3432×ln(22/2.316)=3432×ln9.5≈3432×2.251=7725m/s。67.（計算）一架飛機在海拔8km以Ma=0.8巡航，機翼面積100m2，升力系數(shù)0.5，求升力（空氣密度0.526kg/m3）。答案：v=0.8×295.1=236m/s；L=0.5×0.526×100×2362=0.5×0.526×100×55696=1.46×10?N。68.（計算）低軌衛(wèi)星軌道高度400km，地球半徑6371km，求其軌道周期（μ=3.986×101?m3/s2）。答案：a=6371+400=6771km；T=2π√(a3/μ)=2π√(3.11×102?/3.986×101?)=2π√7.8×10?≈5527s≈92.1min。69.（計算）某型渦扇發(fā)動機涵道比8，外涵排氣速度280m/s，內(nèi)涵排氣速度580m/s，求其理論推進效率（飛行速度240m/s）。答案：ηp=2/(1+ve/v)，需加權(quán)平均：ve=(8×280+1×580)/9=312m/s；ηp=2/(1+312/240)=2/2.3=0.870。70.（計算）“鵲橋”中繼星在地月L2暈軌道，振幅15000km，求其繞L2點運動周期（近似二體模型）。答案：地月L2距月心約64500km，μMoon=4.905×1012m3/s2，a≈64500km，T=2π√(a3/μ)=2π√(2.68×101?/4.905×1012)=2π√5.47×10?≈1465s≈14.6天，與數(shù)值積分14.7天吻合。71.（綜合）閱讀材料：2025年“空天杯”計劃發(fā)射“飛云”試驗器，采用“渦輪火箭沖壓”三模態(tài)組合發(fā)動機，目標Ma=7，升限40km，任務(wù)剖面包括水平起飛、加速爬升、巡航、俯沖拉起到30km、減速返航。請回答：（1）指出三模態(tài)轉(zhuǎn)換的臨界馬赫數(shù)及對應(yīng)模態(tài)名稱；（2）說明俯沖拉起到30km時飛行器需克服的兩大動力學難題；（3）若采用液氫燃料，估算其燃料體積占比（假設(shè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分數(shù)25%，燃料質(zhì)量分數(shù)55%，液氫密度70kg/m3，整體密度300kg/m3）。答案：（1）Ma0–0.5渦輪模態(tài)，Ma0.5–3火箭加力模態(tài)，Ma3–7沖壓模態(tài)。（2）①大動壓下俯沖拉升需承受高過載與熱流；②沖壓模態(tài)需維持進氣道啟動，防止喘振與熄火。（3）燃料體積分數(shù)=0.55/70÷(1/300)=0.55×300/70=2.36，即約236%，顯然需超大油箱，實際必須降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量或采用更高密度燃料。72.（綜合）“嫦娥七號”將搭載飛躍器進入月球永久陰影坑，探測水冰。飛躍器總質(zhì)量200kg，干質(zhì)量80kg，采用雙組元泵壓式發(fā)動機，比沖320s，