2025年認識浮空艇隨堂測試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.以下關(guān)于浮空艇的基本定義，正確的是（）A.依賴發(fā)動機推力產(chǎn)生升力的航空器B.通過靜浮力實現(xiàn)升空的輕于空氣的航空器C.僅能在對流層底部（0-10公里）飛行的飛行器D.必須使用氫氣作為填充氣體的航空器答案：B2.2023年我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學觀測世界紀錄，其核心升力來源是（）A.螺旋槳產(chǎn)生的動升力B.囊體內(nèi)部氣體與外部空氣的密度差C.太陽能電池驅(qū)動的電動推進系統(tǒng)D.艇體流線型設(shè)計產(chǎn)生的空氣動力答案：B3.按填充氣體分類，現(xiàn)代浮空艇最常用的類型是（）A.氫氣艇（填充氫氣）B.氦氣艇（填充氦氣）C.熱氣艇（填充熱空氣）D.混合氣體艇（氦氣+空氣）答案：B（注：氫氣因易燃性逐漸被淘汰，氦氣因安全性和穩(wěn)定性成為主流）4.平流層浮空艇（飛行高度20-50公里）的核心技術(shù)挑戰(zhàn)不包括（）A.囊體材料在-80℃低溫下的抗撕裂性B.稀薄大氣環(huán)境下推進系統(tǒng)的效率C.超長時間（數(shù)月級）駐留的能源供應(yīng)D.近地面起降時的強風抗干擾能力答案：D（平流層環(huán)境風速相對穩(wěn)定，近地面起降是常規(guī)浮空艇的挑戰(zhàn)）5.浮空艇囊體材料需同時滿足多項性能要求，以下表述錯誤的是（）A.低密度（降低自重）B.高透光度（便于太陽能吸收）C.優(yōu)異的氣密性（減少氣體泄漏）D.耐紫外線老化（應(yīng)對高空輻射）答案：B（囊體材料通常需遮光以減少內(nèi)部氣體受輻射升溫導(dǎo)致的壓力波動）6.2025年某新型科考浮空艇設(shè)計指標中，“有效載荷300kg”指的是（）A.囊體材料總重量B.可攜帶的科學儀器、燃料及任務(wù)設(shè)備總重量C.填充氣體的總質(zhì)量D.艇體結(jié)構(gòu)（包括推進、能源系統(tǒng)）的自重答案：B7.與傳統(tǒng)固定翼飛機相比，浮空艇的顯著優(yōu)勢是（）A.飛行速度快（可達800km/h）B.垂直起降能力強C.單位載荷能耗低D.對起降場地要求高答案：C（浮空艇依賴靜浮力，能源主要用于推進和任務(wù)設(shè)備，能耗遠低于需持續(xù)產(chǎn)生動升力的飛機）8.以下哪項不是浮空艇在環(huán)境監(jiān)測中的典型應(yīng)用（）A.大氣成分（如CO?、O?）垂直剖面采樣B.森林火災(zāi)熱點實時定位C.深海魚類遷徙路徑追蹤D.沙塵暴源地顆粒物擴散觀測答案：C（深海監(jiān)測通常依賴衛(wèi)星或水下設(shè)備，浮空艇主要用于大氣或地表監(jiān)測）9.2025年某應(yīng)急通信浮空艇設(shè)計要求“覆蓋半徑200公里”，其實現(xiàn)基礎(chǔ)是（）A.艇載通信基站的發(fā)射功率與天線高度B.囊體體積決定的飛行穩(wěn)定性C.推進系統(tǒng)的冗余設(shè)計D.能源系統(tǒng)的持續(xù)供電能力答案：A（通信覆蓋范圍與基站高度（h）的關(guān)系約為√(2Rh)，h為浮空艇高度，R為地球半徑）10.浮空艇的“駐空時間”主要受限于（）A.囊體材料的老化速度B.填充氣體的泄漏率C.任務(wù)設(shè)備的功耗D.以上都是答案：D（氣體泄漏導(dǎo)致浮力下降，材料老化影響結(jié)構(gòu)安全，任務(wù)設(shè)備功耗影響能源持續(xù)供應(yīng)）11.平流層浮空艇選擇氦氣作為填充氣體的主要原因是（）A.氦氣密度比空氣小，提供更大靜浮力B.氦氣化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易燃易爆C.氦氣成本低于氫氣D.氦氣在低溫下不易液化答案：B（氦氣密度僅略大于氫氣，但安全性遠超氫氣，是平流層任務(wù)的關(guān)鍵選擇）12.以下關(guān)于浮空艇推進系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.通常采用電動螺旋槳作為推進裝置B.需要克服空氣阻力維持飛行速度C.平流層任務(wù)中需應(yīng)對大氣密度低導(dǎo)致的推進效率下降D.必須配備多個冗余推進器以保證操控性答案：無錯誤（注：若需選錯誤項，實際中部分小型浮空艇可能采用單推進器，因此D表述絕對，選D）13.2025年某農(nóng)業(yè)監(jiān)測浮空艇需搭載多光譜相機，其設(shè)計時需重點考慮的參數(shù)是（）A.最大飛行速度（影響拍攝幀率）B.懸停精度（影響圖像分辨率）C.囊體顏色（影響視覺隱蔽性）D.填充氣體類型（影響飛行高度）答案：B（懸停精度不足會導(dǎo)致圖像模糊，直接影響農(nóng)業(yè)監(jiān)測的準確性）14.浮空艇與熱氣球的核心區(qū)別在于（）A.熱氣球依賴熱空氣產(chǎn)生浮力，浮空艇依賴輕氣體B.熱氣球不可操控，浮空艇可自主飛行C.熱氣球僅能短時間飛行，浮空艇可長時間駐留D.以上都是答案：D（熱氣球通過加熱空氣調(diào)整浮力，無推進系統(tǒng)；浮空艇通過輕氣體提供靜浮力，配備推進和控制系統(tǒng)）15.以下哪項技術(shù)進步最能推動浮空艇向“超長航時”方向發(fā)展（）A.高強度低密度囊體材料（如芳綸纖維復(fù)合膜）B.高效率柔性太陽能電池（光電轉(zhuǎn)換率超30%）C.小型化高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（誤差小于0.1°/h）D.輕量化高比能鋰電池（能量密度500Wh/kg）答案：B（平流層任務(wù)中太陽能是主要能源，高效率電池可大幅延長駐空時間）16.某浮空艇設(shè)計文檔中提到“壓力補償系統(tǒng)”，其主要作用是（）A.調(diào)節(jié)囊體內(nèi)部氣體壓力，避免因溫度變化導(dǎo)致的膨脹或收縮B.平衡艇體各部分結(jié)構(gòu)應(yīng)力，防止撕裂C.補償推進系統(tǒng)功率損耗，維持飛行速度D.調(diào)節(jié)任務(wù)艙內(nèi)氣壓，保障設(shè)備正常工作答案：A（高空環(huán)境溫度晝夜變化大，氣體熱脹冷縮會導(dǎo)致囊體壓力波動，壓力補償系統(tǒng)通過釋放或回收氣體維持囊體形狀）17.以下場景中，最不適合使用浮空艇的是（）A.高原地區(qū)氣象探空（替代傳統(tǒng)探空氣球）B.城市上空5G信號中繼（替代地面基站）C.臺風眼內(nèi)風速實時測量（替代有人飛機）D.深海礦產(chǎn)資源勘探（替代衛(wèi)星遙感）答案：D（深海勘探需穿透海水，浮空艇搭載的傳感器無法實現(xiàn)，衛(wèi)星遙感也難以完成，通常依賴無人潛航器）18.2025年某軍用偵察浮空艇的“隱身設(shè)計”重點不包括（）A.囊體表面涂覆雷達吸波材料（RAM）B.采用低可觀測的外形（如無銳角結(jié)構(gòu)）C.降低熱輻射（如優(yōu)化能源系統(tǒng)散熱）D.減少填充氣體用量以降低雷達反射面積答案：D（填充氣體用量由浮力需求決定，減少用量會降低有效載荷，隱身設(shè)計主要通過材料和外形實現(xiàn)）19.浮空艇“凈浮力”的計算公式為（）A.（外部空氣密度-內(nèi)部氣體密度）×囊體體積×重力加速度B.（內(nèi)部氣體密度-外部空氣密度）×囊體體積×重力加速度C.外部空氣密度×囊體體積×重力加速度D.內(nèi)部氣體密度×囊體體積×重力加速度答案：A（靜浮力=排開空氣的重量-內(nèi)部氣體重量=（ρ空氣-ρ氣體）×V×g，凈浮力需大于艇體自重+載荷才能升空）20.以下關(guān)于浮空艇發(fā)展趨勢的描述，錯誤的是（）A.向平流層（20-50公里）延伸以拓展應(yīng)用場景B.采用“混合式”設(shè)計（靜浮力+動升力）提升載重能力C.逐步淘汰氦氣，改用更廉價的氫氣作為填充氣體D.集成AI自主控制系統(tǒng)以降低人工操作難度答案：C（氫氣的易燃性仍是安全隱患，氦氣雖成本高但不可替代，混合氣體或其他輕氣體（如氦氣+空氣）是研究方向）二、填空題（每題2分，共20分）1.浮空艇的核心升力原理是________，區(qū)別于飛機依賴動升力的飛行方式。答案：靜浮力2.現(xiàn)代浮空艇囊體的主流材料是________，其特點是低密度、高強度、耐候性好。答案：聚酯薄膜/芳綸纖維復(fù)合材料（注：具體材料如聚乙烯（PE）、聚酰亞胺（PI）或多層復(fù)合膜）3.平流層浮空艇面臨的極端環(huán)境包括低溫（-80℃以下）、________和強紫外線輻射。答案：低壓（大氣密度僅為地面的1%以下）4.為實現(xiàn)長航時駐留，平流層浮空艇通常采用________能源系統(tǒng)，白天通過太陽能電池發(fā)電，夜間使用儲能電池供電。答案：“太陽能+鋰電池”（或“光伏+儲能”）5.浮空艇的“有效載荷”是指除________、填充氣體和艇體結(jié)構(gòu)外，可攜帶的任務(wù)設(shè)備總重量。答案：推進系統(tǒng)/能源系統(tǒng)（注：或“艇體自重”）6.應(yīng)急通信浮空艇的關(guān)鍵指標包括覆蓋范圍、________和抗干擾能力。答案：通信帶寬/延遲（或“通信容量”）7.浮空艇在科考中的典型應(yīng)用包括大氣成分采樣、________和地表生態(tài)監(jiān)測。答案：氣象參數(shù)垂直剖面測量（或“云物理研究”）8.制約浮空艇大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸是________（填“氦氣資源稀缺”或“推進技術(shù)落后”）。答案：氦氣資源稀缺（注：全球氦氣主要依賴天然氣田，儲量有限且分布不均）9.混合式浮空艇通過結(jié)合靜浮力與________（如機翼產(chǎn)生的動升力），可提升載重能力或飛行速度。答案：動升力10.2025年某新型浮空艇設(shè)計指標為“升限15公里”，其“升限”指的是________。答案：最大可穩(wěn)定飛行的高度（或“理論最大飛行高度”）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述浮空艇與無人機的主要區(qū)別（至少4點）。答案：①升力原理：浮空艇依賴靜浮力，無人機依賴動升力（螺旋槳或機翼）；②續(xù)航時間：浮空艇可駐留數(shù)天至數(shù)月（長航時），無人機通常數(shù)小時至數(shù)十小時；③載重能力：浮空艇載重可達數(shù)噸（大型），無人機多為千克級；④能源需求：浮空艇能源主要用于推進和任務(wù)設(shè)備（能耗低），無人機需持續(xù)提供動升力（能耗高）；⑤飛行高度：浮空艇可至平流層（20公里以上），無人機多在對流層（0-10公里）。2.解釋浮空艇“壓力補償系統(tǒng)”的工作原理及其必要性。答案：工作原理：通過調(diào)節(jié)囊體內(nèi)部輕氣體（如氦氣）與輔助氣囊（填充空氣）的體積，平衡因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的內(nèi)部壓力波動。白天太陽輻射使內(nèi)部氣體升溫膨脹，壓力補償系統(tǒng)將部分氣體轉(zhuǎn)移至輔助氣囊；夜間溫度下降，氣體收縮，再將輔助氣囊中的氣體回充，維持囊體形狀和結(jié)構(gòu)安全。必要性：高空環(huán)境晝夜溫差大（可達80℃），若不補償壓力，囊體可能因過度膨脹破裂或收縮塌陷，影響飛行安全和任務(wù)執(zhí)行。3.分析平流層浮空艇在環(huán)境監(jiān)測中的獨特優(yōu)勢（至少3點）。答案：①覆蓋范圍廣：平流層高度（20-50公里）可監(jiān)測數(shù)百公里范圍的大氣環(huán)境，遠超對流層飛行器；②駐留時間長：可連續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月定點觀測，捕捉長期環(huán)境變化（如溫室氣體濃度年際變化）；③垂直分辨率高：可在不同高度層（如10公里、20公里、30公里）部署多艘艇，獲取大氣參數(shù)的垂直剖面數(shù)據(jù)；④受地面干擾小：平流層氣流穩(wěn)定，避免了對流層云雨、氣溶膠等對觀測的影響。4.2025年某企業(yè)計劃研發(fā)一款“城市交通監(jiān)測浮空艇”，需重點考慮哪些設(shè)計因素？（至少5點）答案：①飛行高度：需選擇500-2000米（避免與民航、無人機航線沖突，同時保證監(jiān)測視野）；②懸停精度：需達到米級（確保交通攝像頭準確定位車輛）；③噪聲控制：電動推進系統(tǒng)需低噪聲（避免城市噪音污染）；④抗風能力：應(yīng)對城市高樓間的湍流（需冗余推進器和智能飛控）；⑤能源系統(tǒng)：采用高效太陽能+快充電池（滿足白天持續(xù)供電，夜間短時間補能）；⑥數(shù)據(jù)傳輸：集成5G/6G通信模塊（實時回傳交通數(shù)據(jù)）；⑦安全冗余：防碰撞系統(tǒng)、自動返航功能（避免失控墜機）。5.對比氫氣艇與氦氣艇的優(yōu)缺點，并說明為何現(xiàn)代浮空艇多選擇氦氣。答案：氫氣艇優(yōu)點：氫氣密度更?。?.089kg/m3），提供更大靜浮力；成本低（工業(yè)氫氣價格約為氦氣的1/10）。缺點：氫氣易燃（與空氣混合濃度4%-75%時遇明火爆炸），安全性差；需嚴格密封（泄漏后易引發(fā)事故）。氦氣艇優(yōu)點：氦氣化學性質(zhì)穩(wěn)定（不可燃），安全性高；惰性氣體，不與囊體材料反應(yīng)（延長使用壽命）。缺點：氦氣密度略高于氫氣（0.178kg/m3），靜浮力稍低；成本高（依賴進口，全球儲量有限）?，F(xiàn)代浮空艇多選氦氣的核心原因是安全性（尤其在載人、城市上空等場景），盡管成本高，但可避免氫氣艇的爆炸風險，適用于科考、通信等長期駐留任務(wù)。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.假設(shè)2025年我國計劃在青藏高原開展“第三次大氣科學綜合考察”，需設(shè)計一款專用浮空艇。請結(jié)合任務(wù)需求（如大氣成分采樣、氣象參數(shù)測量、海拔9000米以上作業(yè)），分析其關(guān)鍵技術(shù)需求及解決方案。答案：關(guān)鍵技術(shù)需求及解決方案：（1）高海拔適應(yīng)性：青藏高原海拔4000米以上，目標作業(yè)高度9000米，需應(yīng)對低氣壓（9000米氣壓約為地面30%）、低溫（-50℃以下）環(huán)境。解決方案：采用耐低溫囊體材料（如聚酰亞胺復(fù)合膜，-196℃仍保持柔韌性）；優(yōu)化壓力補償系統(tǒng)（適應(yīng)更大的內(nèi)外壓差）。（2）大載荷能力：需搭載大氣采樣器（含多通道氣體收集裝置）、氣象傳感器（溫度、濕度、風速儀）、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（總重約200kg）。解決方案：增大囊體體積（計算靜浮力=（ρ空氣-ρ氦氣）×V×g，需V滿足ρ空氣=0.47kg/m3（9000米），ρ氦氣=0.178kg/m3，靜浮力需≥艇體自重（約500kg）+載荷（200kg），即V≥(700kg)/((0.47-0.178)kg/m3×9.8m/s2)≈2450m3）；采用輕量化結(jié)構(gòu)（如碳纖維骨架）。（3）長航時需求：需連續(xù)72小時作業(yè)，完成不同高度層（6000-9000米）的垂直剖面觀測。解決方案：集成高效柔性太陽能電池（光電轉(zhuǎn)換率28%以上，覆蓋囊體表面）；配備高比能鋰電池（能量密度400Wh/kg，存儲夜間所需能量）；優(yōu)化能源管理系統(tǒng)（優(yōu)先供應(yīng)任務(wù)設(shè)備，降低推進功耗）。（4）精準操控性：高原地區(qū)氣流復(fù)雜（山谷風、湍流），需實現(xiàn)±50米高度控制和±1°航向精度。解決方案：采用多推進器冗余設(shè)計（4個電動螺旋槳，前后左右布局）；搭載高精度IMU（慣性測量單元）+GPS組合導(dǎo)航（定位誤差≤2米）；開發(fā)自適應(yīng)飛控算法（實時修正氣流干擾）。2.近年來，“低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”與“平