2025年大學(xué)大四（航空航天工程）無人機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)畢業(yè)模擬測試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.無人機(jī)設(shè)計(jì)中，空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)是（）A.提高無人機(jī)的飛行速度B.增加無人機(jī)的航程C.確保無人機(jī)具有良好的飛行性能和穩(wěn)定性D.降低無人機(jī)的制造成本2.以下哪種材料常用于無人機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以減輕重量并保證強(qiáng)度？（）A.鋁合金B(yǎng).不銹鋼C.碳纖維復(fù)合材料D.鈦合金3.無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的主要功能不包括（）A.姿態(tài)穩(wěn)定與控制B.導(dǎo)航與定位C.數(shù)據(jù)傳輸與處理D.發(fā)動機(jī)動力調(diào)整4.對于無人機(jī)的動力系統(tǒng)，以下說法正確的是（）A.電動無人機(jī)動力系統(tǒng)效率高，續(xù)航能力強(qiáng)B.燃油無人機(jī)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便C.混合動力無人機(jī)結(jié)合了電動和燃油動力的優(yōu)點(diǎn)D.太陽能無人機(jī)動力系統(tǒng)不受環(huán)境限制5.無人機(jī)的任務(wù)載荷設(shè)計(jì)需要考慮的因素不包括（）A.任務(wù)類型與需求B.無人機(jī)的尺寸和重量限制C.飛行高度和速度要求D.操作人員的技能水平6.在無人機(jī)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化飛行性能的關(guān)鍵措施不包括（）A.合理設(shè)計(jì)機(jī)翼形狀和參數(shù)B.增加機(jī)身的重量C.優(yōu)化飛行控制系統(tǒng)算法D.調(diào)整無人機(jī)的重心位置第II卷（非選擇題，共70分）簡答題（共20分）答題要求：本卷共2題，每題10分。請簡要回答問題，要求語言簡潔、準(zhǔn)確。7.簡述無人機(jī)空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)中，機(jī)翼設(shè)計(jì)的主要參數(shù)及其對飛行性能的影響。8.說明無人機(jī)動力系統(tǒng)選型時(shí)，需要考慮的主要因素。分析題（共20分）答題要求：本卷共2題，每題10分。請結(jié)合所學(xué)知識，對給定的問題進(jìn)行分析解答。9.分析在無人機(jī)設(shè)計(jì)中，如何平衡飛行性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和成本之間的關(guān)系。10.現(xiàn)有一款無人機(jī)在飛行過程中出現(xiàn)姿態(tài)不穩(wěn)定的情況，請分析可能的原因及對應(yīng)的解決措施。設(shè)計(jì)題（共15分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無人機(jī)系統(tǒng)。11.設(shè)計(jì)一款用于農(nóng)業(yè)植保的無人機(jī)，要求簡述其主要功能模塊、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，并說明設(shè)計(jì)思路。案例分析題（共15分）答題要求：閱讀給定的案例，回答相關(guān)問題。材料：某公司設(shè)計(jì)的一款無人機(jī)在試飛過程中，發(fā)現(xiàn)航程達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)是動力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率較低導(dǎo)致的。12.請分析動力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率低可能的原因。13.針對該問題，提出改進(jìn)動力系統(tǒng)以提高能量轉(zhuǎn)換效率的具體措施。綜合應(yīng)用題（共20分）答題要求：本卷共2題，每題10分。請綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決實(shí)際問題。材料：為滿足某科研項(xiàng)目需求，需要設(shè)計(jì)一款能夠在復(fù)雜地形環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的無人機(jī)。14.闡述該無人機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的與復(fù)雜地形環(huán)境相關(guān)的因素，以及如何針對這些因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。15.說明該無人機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備的功能和特點(diǎn)，以及如何確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。答案：1.C2.C3.D4.C5.D6.B7.機(jī)翼設(shè)計(jì)主要參數(shù)有翼展、翼面積、展弦比、后掠角、翼型等。翼展影響無人機(jī)的穩(wěn)定性和操控性，較大翼展利于提高升力和穩(wěn)定性。翼面積決定升力大小。展弦比影響機(jī)翼效率，大展弦比機(jī)翼誘導(dǎo)阻力小。后掠角影響高速性能，適當(dāng)后掠可減小激波阻力。翼型決定機(jī)翼的空氣動力特性，不同翼型適用于不同飛行狀態(tài)。8.需考慮的主要因素有無人機(jī)的任務(wù)需求，如載重、航程、飛行時(shí)間等；能量來源的能量密度、成本、安全性；動力系統(tǒng)的效率、重量、體積；與無人機(jī)整體設(shè)計(jì)的兼容性，包括安裝空間、重心位置等；維護(hù)保養(yǎng)的難易程度和成本。9.在無人機(jī)設(shè)計(jì)中，通過優(yōu)化空氣動力學(xué)外形、選用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料來平衡飛行性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。采用先進(jìn)制造工藝降低成本，同時(shí)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)流程避免不必要的設(shè)計(jì)變更增加成本。在滿足飛行性能前提下，不過度追求高性能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜增加成本，通過仿真分析等手段找到三者的最佳平衡點(diǎn)。10.姿態(tài)不穩(wěn)定可能原因有：傳感器故障，如陀螺儀、加速度計(jì)精度下降或數(shù)據(jù)異常，需校準(zhǔn)或更換傳感器；飛行控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理，應(yīng)重新調(diào)整參數(shù)；空氣動力干擾，如機(jī)身外形不規(guī)則或機(jī)翼變形，需優(yōu)化外形或修復(fù)機(jī)翼；重心位置不當(dāng)，調(diào)整重心使其符合設(shè)計(jì)要求。11.主要功能模塊：飛行控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)：飛行高度2-5米，飛行速度3-5米/秒，續(xù)航時(shí)間30-60分鐘，農(nóng)藥噴灑量可調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)思路：針對農(nóng)業(yè)植保需求，采用四旋翼結(jié)構(gòu)便于操控，選用合適動力系統(tǒng)滿足飛行和作業(yè)要求，配備精準(zhǔn)噴灑系統(tǒng)確保農(nóng)藥均勻覆蓋，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可記錄作業(yè)區(qū)域信息，整體設(shè)計(jì)注重可靠性和實(shí)用性。12.可能原因有：發(fā)動機(jī)效率低，如燃燒不充分、機(jī)械部件摩擦大；能量轉(zhuǎn)換裝置性能不佳，如電池充放電效率低、電機(jī)轉(zhuǎn)換效率低；動力系統(tǒng)匹配不合理，如發(fā)動機(jī)與螺旋槳不匹配。13.改進(jìn)措施：更換高效發(fā)動機(jī)，優(yōu)化燃燒過程，采用先進(jìn)潤滑技術(shù)降低摩擦；選用高能量轉(zhuǎn)換效率的電池和電機(jī)，如新型鋰電池和無刷電機(jī)；重新進(jìn)行動力系統(tǒng)匹配計(jì)算，選擇合適的發(fā)動機(jī)和螺旋槳組合，通過試驗(yàn)優(yōu)化匹配參數(shù)。14.要重點(diǎn)考慮地形起伏導(dǎo)致的高度變化，設(shè)計(jì)時(shí)需有足夠的升力和高度調(diào)節(jié)能力。考慮復(fù)雜地形的氣流影響，優(yōu)化機(jī)身外形減少氣流干擾。針對可能的障礙物，設(shè)計(jì)合適的避障系統(tǒng)。可采用多傳感器融合技術(shù)提高對地形的感知能力，根據(jù)地形特點(diǎn)調(diào)整飛行姿態(tài)和軌跡規(guī)劃算法。15.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備多傳感器數(shù)據(jù)采