2025年北京航空航天大學工科試驗班飛行器設(shè)計工程考試試題集考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填寫在答題紙上。）1.在飛行器結(jié)構(gòu)分析中，下列哪一項不是影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素？A.材料屈服強度B.載荷大小與性質(zhì)C.結(jié)構(gòu)幾何形狀D.環(huán)境溫度（非極端）2.飛行器進行高速飛行時，空氣壓縮性效應對飛行性能影響顯著。以下描述錯誤的是？A.音速是空氣可壓縮性變化的分界線B.高速飛行時，氣動阻力主要表現(xiàn)為波阻C.壓縮性效應對升力的影響通常小于對阻力的影響D.超音速飛行時，激波的產(chǎn)生會顯著降低機翼效率3.飛行器的穩(wěn)定性是指其在外力或干擾去除后，自動恢復到原定飛行狀態(tài)的能力。下列關(guān)于飛機縱向穩(wěn)定性的描述，錯誤的是？A.上反角有助于提高縱向穩(wěn)定性B.垂直尾翼面積越大，縱向穩(wěn)定性越強C.后掠角的存在對縱向穩(wěn)定性有積極影響D.翼身組合體的重心位置越靠前，縱向穩(wěn)定性越強4.在飛行器總體設(shè)計初期，進行多方案比選時，以下哪個因素通常不是主要考慮因素？A.飛行性能指標（如速度、升限）B.發(fā)動機類型與推力C.飛行員座椅布局D.結(jié)構(gòu)重量與材料成本5.飛行器結(jié)構(gòu)中，用于傳遞載荷并保持特定幾何形狀的桿件或薄壁構(gòu)件，通常稱為？A.節(jié)點B.桿件C.桁架D.框架6.對于薄壁桿件受壓屈曲問題，其臨界屈曲載荷與下列哪個因素成反比？A.桿件長度B.桿件橫截面積C.桿件材料彈性模量D.桿件橫截面慣性矩7.飛行器氣動外形設(shè)計中，翼型升力系數(shù)隨攻角增大而增大，直至達到一個極限值，該極限值稱為？A.升力系數(shù)B.最大升力系數(shù)C.升力D.阻力系數(shù)8.飛行器推進系統(tǒng)的主要任務(wù)之一是產(chǎn)生推力。以下哪種發(fā)動機類型不屬于噴氣發(fā)動機？A.渦輪噴氣發(fā)動機B.渦輪風扇發(fā)動機C.火箭發(fā)動機D.活塞式發(fā)動機9.飛行器結(jié)構(gòu)材料的選擇需要綜合考慮多種因素，以下哪一項通常不是主要考慮因素？A.材料的比強度（強度/密度）B.材料的成本C.材料的加工工藝性D.材料的環(huán)境適應性（如耐高溫、耐腐蝕）10.飛行控制系統(tǒng)的主要目的是保持和改變飛行器的飛行狀態(tài)，使其按照預定航線或指令飛行。以下哪一項不是飛行控制系統(tǒng)的基本組成要素？A.操縱指令源B.傳感器（感受器）C.控制律計算單元D.飛行器動力系統(tǒng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在答題紙上。）1.空氣密度隨海拔高度升高而__________，隨溫度升高而__________。2.飛行器的氣動阻力主要包括__________阻力、__________阻力和__________阻力。3.飛機圍繞其__________旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性稱為橫向穩(wěn)定性。4.飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計中，疲勞壽命是一個非常重要的指標，它是指結(jié)構(gòu)在__________載荷作用下不發(fā)生破壞所能承受的循環(huán)次數(shù)。5.材料的彈性模量表征了其__________能力，泊松比表征了其__________能力。6.飛行器進行亞音速飛行時，馬赫數(shù)通常小于__________；進行超音速飛行時，馬赫數(shù)通常大于__________。7.飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用__________和__________等方法來提高結(jié)構(gòu)的強度和剛度。8.飛行器的總質(zhì)量主要由__________質(zhì)量、__________質(zhì)量和__________質(zhì)量組成。9.飛行控制系統(tǒng)中的傳感器主要用于測量飛行器的__________和__________等狀態(tài)參數(shù)。10.飛行器氣動外形設(shè)計的主要目標是在滿足氣動性能要求的同時，盡量減小__________和__________。三、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案填寫在答題紙上。）1.簡述飛機升力的產(chǎn)生原理。2.簡述影響飛行器結(jié)構(gòu)強度的主要因素。3.簡述飛機縱向穩(wěn)定性的影響因素。4.簡述飛行器推進系統(tǒng)的主要類型及其工作原理簡述。四、計算題（每小題10分，共30分。請將計算過程和結(jié)果填寫在答題紙上。）1.某飛行器翼段展長為5米，翼型平均氣動弦長為1米，在攻角α=5°時，測得該翼段的升力為8000牛。求該翼段的升力系數(shù)Cl。（結(jié)果保留三位小數(shù)）2.一根兩端簡支的鋼梁，長度L=4米，截面為矩形，寬度b=0.1米，高度h=0.2米。鋼的彈性模量E=200GPa，泊松比ν=0.3。求該鋼梁在中間承受集中載荷F=10kN作用時的最大彎曲正應力。（結(jié)果保留三位小數(shù)）3.某飛行器在地面靜止時總質(zhì)量為20000kg，其中結(jié)構(gòu)質(zhì)量占50%，有效載荷質(zhì)量占20%，燃油質(zhì)量占30%。求該飛行器的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和燃油質(zhì)量。（結(jié)果分別保留一位小數(shù)）五、分析題（15分。請將答案填寫在答題紙上。）已知飛行器的穩(wěn)定性與重心位置、操縱面大小和氣動布局有關(guān)。請分析：為了提高飛機的縱向穩(wěn)定性，可以采取哪些設(shè)計措施？并簡要說明其原理。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.C5.B6.A7.B8.D9.D10.D二、填空題1.減小，減小2.摩擦，壓差，干擾3.橫軸（或：翼平面）4.交變（或：循環(huán)）5.彈性變形，橫向變形（或：泊松效應）6.1，17.加筋，隔框8.結(jié)構(gòu)，有效載荷，燃油9.位置，姿態(tài)（或：速度，高度等）10.阻力，重量三、簡答題1.答：空氣流經(jīng)機翼時，由于翼型上下表面的彎度不同和相對氣流速度差異，導致上表面氣流速度大于下表面，從而上表面壓力小于下表面壓力，產(chǎn)生一個向上的壓力差，該壓力差的合力即為升力。2.答：影響飛行器結(jié)構(gòu)強度的主要因素包括：材料性能（如屈服強度、強度極限）、結(jié)構(gòu)幾何形狀（如截面尺寸、形狀）、載荷大小與性質(zhì)（如靜載荷、動載荷、疲勞載荷）、結(jié)構(gòu)連接方式、制造工藝、環(huán)境因素（如溫度、腐蝕）等。3.答：飛機縱向穩(wěn)定性主要受重心（G）位置、翼面（尤其是水平尾翼）大小和氣動布局影響。當重心位于焦點（F）之前時，飛機具有縱向穩(wěn)定性；上反角、后掠角、水平尾翼面積和位置（上置通常增穩(wěn)）都有利于提高縱向穩(wěn)定性；而重心過于靠前則會降低穩(wěn)定性。4.答：飛行器推進系統(tǒng)主要類型有：渦輪噴氣發(fā)動機（通過高速噴出燃氣產(chǎn)生推力）、渦輪風扇發(fā)動機（通過風扇吸入部分空氣產(chǎn)生推力，效率高，噪音?。?、火箭發(fā)動機（自帶氧化劑，推力大，可在外太空工作）。其工作原理核心是將燃料熱能轉(zhuǎn)化為高速氣流的動能，依據(jù)動量定理產(chǎn)生推力。四、計算題1.解：升力系數(shù)Cl=升力L/(0.5*ρ*V2*S)其中S為翼面積，S=展長*弦長=5m*1m=5m2Cl=8000N/(0.5*ρ*V2*5m2)題目未給ρ和V，按定義計算比值：Cl=8000/(2.5*ρ*V2)=3200/(ρ*V2)假設(shè)題目意在考察公式應用，結(jié)果直接用L和S計算：Cl=L/(0.5*S*V2)=8000/(0.5*5*V2)=3200/V2若必須保留三位小數(shù)，需補充ρV2值，此處按定義比值形式給出。結(jié)果：Cl=3200/(ρ*V2)（或Cl=3200/V2若假設(shè)ρV2隱含為1）2.解：最大彎矩M=F*L/4=10kN*4m/4=10kN*1m=10kN·m=10*103N·m截面慣性矩I=(b*h3)/12=(0.1m*(0.2m)3)/12=0.1*0.008/12=0.0008/12m?≈0.00006667m?最大彎曲正應力σ_max=M*y/I其中y=h/2=0.2m/2=0.1mσ_max=(10*103N·m)*(0.1m)/(0.00006667m?)σ_max=10*103*10/0.00006667≈1.500*10?N/m2=150MPa結(jié)果：σ_max≈150MPa3.解：結(jié)構(gòu)質(zhì)量m_structure=20000kg*50%=10000kg燃油質(zhì)量m_fuel=20000kg*30%=6000kg結(jié)果：結(jié)構(gòu)質(zhì)量為10000kg，燃油質(zhì)量為6000kg五、分析題答：提高飛機縱向穩(wěn)定性可采取以下措施：1.將重心（G）后移，使其位于焦點（F）之前。這可以通過增加尾部質(zhì)量或?qū)F(xiàn)有質(zhì)量后移實現(xiàn)。原理：當飛機受到擾動向上抬頭時，機翼升力增加，水平尾翼受向下壓力，產(chǎn)生一