航空航天知識競賽試題及答案1.單項選擇題（每題2分，共20題）1.在地球靜止軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，其軌道高度約為A.160km?B.800km?C.20200km?D.35786km答案：D解析：地球靜止軌道（GEO）的軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，對應(yīng)的地心距約為42164km，減去地球赤道半徑6378km，得軌道高度約35786km。2.液體火箭發(fā)動機(jī)中，燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)與分級燃燒循環(huán)的根本區(qū)別在于A.推進(jìn)劑種類?B.渦輪工質(zhì)是否再次進(jìn)入主燃燒室?C.噴管面積比?D.冷卻方式答案：B解析：燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)的渦輪廢氣直接排出，不再參與主燃燒；分級燃燒循環(huán)則將驅(qū)動渦輪后的富燃或富氧燃?xì)庵匦乱胫魅紵?，提高比沖。3.國際空間站每90分鐘繞地球一圈，其軌道速度最接近A.2.8km/s?B.5.4km/s?C.7.7km/s?D.11.2km/s答案：C解析：近地軌道（LEO）環(huán)繞速度由√(GM/R)計算，取R≈6678km，得v≈7.7km/s。4.下列關(guān)于“引力彈弓”的描述正確的是A.僅適用于月球探測?B.可增大探測器日心速度?C.會顯著改變行星軌道?D.需消耗大量推進(jìn)劑答案：B解析：探測器借行星引力偏轉(zhuǎn)并交換動量，可在不消耗推進(jìn)劑情況下獲得日心坐標(biāo)系下的加速或減速。5.飛機(jī)在11km高度以Ma=0.85巡航，外界靜溫?56.5℃，則當(dāng)?shù)匾羲偌s為A.263m/s?B.295m/s?C.340m/s?D.573m/s答案：B解析：音速a=√(γRT)，γ=1.4，R=287J/(kg·K)，T=216.5K，得a≈295m/s。6.衛(wèi)星熱控中，OSR代表A.有機(jī)硅反射片?B.光學(xué)太陽反射器?C.軌道保持火箭?D.氧化劑穩(wěn)壓閥答案：B解析：OSR（OpticalSolarReflector）為鍍銀石英鏡，低吸收高發(fā)射，用于散熱。7.火箭垂直起飛段采用“重力轉(zhuǎn)向”的主要目的是A.節(jié)省結(jié)構(gòu)質(zhì)量?B.降低動壓峰值?C.提高比沖?D.減少推進(jìn)劑蒸發(fā)答案：B解析：緩慢傾斜可推遲穿越稠密大氣層的時間，降低動壓q=?ρv2，減輕氣動載荷。8.在火星再入過程中，采用“氣動捕獲”技術(shù)可以A.完全取消熱防護(hù)?B.利用大氣阻力減速并入軌?C.增加著陸質(zhì)量?D.縮短通信延遲答案：B解析：氣動捕獲通過一次或多次穿越大氣，利用阻力將雙曲線軌道變?yōu)闄E圓軌道，無需消耗推進(jìn)劑。9.北斗三號系統(tǒng)提供的B2b信號頻率落在A.L波段?B.S波段?C.C波段?D.X波段答案：A解析：B2b中心頻率1207.14MHz，屬于L波段（1–2GHz）。10.火箭貯箱采用“共底”結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)勢是A.增大容積?B.減少級間段長度?C.降低液氧與液氫之間熱傳導(dǎo)?D.提高燃燒效率答案：C解析：共底為兩層薄壁夾真空或填充隔熱材料，可阻斷低溫液氫與常溫液氧之間的熱流。11.航天器采用“三軸穩(wěn)定”對地定向時，通常不需要A.反作用飛輪?B.推力器?C.太陽敏感器?D.旋轉(zhuǎn)平臺答案：D解析：三軸穩(wěn)定靠飛輪與推力器聯(lián)合控制姿態(tài)，無需整體旋轉(zhuǎn)平臺。12.在超音速進(jìn)氣道中，設(shè)置“斜激波串”是為了A.提高總壓恢復(fù)?B.降低燃燒室入口馬赫數(shù)?C.增加進(jìn)氣量?D.防止喘振答案：B解析：多級斜激波將高超聲速氣流逐步減速至亞聲速，減少總壓損失并滿足燃燒室要求。13.火箭級間分離常用的“爆炸螺栓”屬于A.火工裝置?B.電動伺服?C.液壓鎖?D.形狀記憶合金答案：A解析：爆炸螺栓內(nèi)置少量炸藥，通電后剪切連接，分離可靠、沖擊大。14.衛(wèi)星電源系統(tǒng)采用“MPPT”技術(shù)，其目標(biāo)是A.最大化太陽電池陣輸出功率?B.最小化蓄電池質(zhì)量?C.穩(wěn)定母線電壓?D.降低線圈損耗答案：A解析：MPPT（MaximumPowerPointTracking）實時調(diào)節(jié)工作點，使太陽電池陣始終輸出最大功率。15.在軌道力學(xué)中，“霍曼轉(zhuǎn)移”所需的總速度增量與兩軌道半徑的關(guān)系為A.與半徑比的自然對數(shù)成正比?B.與√(r?/r?)成正比?C.與√(2μ/r??μ/r?)相關(guān)?D.與半徑平方成正比答案：C解析：霍曼轉(zhuǎn)移兩次切向加速，Δv=√(μ/r?)(√(2r?/(r?+r?))?1)+√(μ/r?)(1?√(2r?/(r?+r?)))，表達(dá)式含√(2μ/r??μ/r?)項。16.飛機(jī)機(jī)翼采用“超臨界翼型”可顯著A.降低激波阻力?B.提高失速迎角?C.增大展弦比?D.減小誘導(dǎo)阻力答案：A解析：超臨界翼型上表面平坦、后加載，延遲激波形成，降低跨聲速波阻。17.深空探測中，“X波段”測控相比“S波段”具有A.更強(qiáng)的雨衰?B.更低的天線增益?C.更高的自由空間損耗?D.更窄的波束寬度答案：D解析：頻率越高，同樣口徑波束越窄，增益越高，利于遠(yuǎn)距離高碼率通信。18.火箭推進(jìn)劑“UDMH”化學(xué)式為A.(CH?)?NNH??B.N?H??C.CH?NHNH??D.C?H?N?答案：A解析：偏二甲肼UDMH，(CH?)?NNH?，常溫液態(tài)，與四氧化二氮可自燃。19.衛(wèi)星激光通信終端采用“相干探測”相比“直接探測”優(yōu)勢在于A.對背景光更不敏感?B.可抑制太陽風(fēng)暴?C.靈敏度接近量子極限?D.無需捕獲對準(zhǔn)答案：C解析：相干探測保留相位信息，理論靈敏度達(dá)散粒噪聲極限，比直接探測高20dB以上。20.在返回式航天器再入走廊設(shè)計中，“下邊界”由下列哪項決定A.最大制動過載?B.熱流密度峰值?C.最小開傘高度?D.通信黑區(qū)長度答案：B解析：下邊界對應(yīng)再入角過大，駐點熱流q∝ρ^0.5v3超限，防熱系統(tǒng)無法承受。2.多項選擇題（每題3分，共10題，每題至少兩個正確答案，多選少選均不得分）21.關(guān)于“電推進(jìn)”下列說法正確的有A.比沖可達(dá)3000s以上?B.推力密度通常低于化學(xué)推進(jìn)?C.需要額外電源?D.無法用于地球靜止軌道衛(wèi)星南北保持?E.羽流對太陽電池陣有污染風(fēng)險答案：ABCE解析：電推進(jìn)高比沖、低推力，需大功率電源，羽流中的帶電粒子可沉積在電池表面；GEO南北保持正是其典型應(yīng)用之一，故D錯誤。22.造成“卡門渦街”現(xiàn)象的必要條件包括A.鈍體繞流?B.雷諾數(shù)大于臨界值?C.超聲速來流?D.存在逆壓梯度?E.流體不可壓答案：AB解析：卡門渦街是雷諾數(shù)在47<Re<10?范圍內(nèi)鈍體后周期性脫落渦，與壓縮性無必然聯(lián)系。23.下列屬于“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”的有A.GPS?B.Galileo?C.GLONASS?D.IRNSS（NavIC）?E.GOCE答案：ABCD解析：GOCE為重力場探測衛(wèi)星，非導(dǎo)航星座。24.火箭發(fā)射窗口受哪些因素限制A.軌道面光照條件?B.地面站測控弧段?C.上面級電池壽命?D.落區(qū)安全?E.太陽活動周期答案：ABCD解析：太陽活動周期對近地任務(wù)影響有限，不構(gòu)成窗口主因。25.關(guān)于“碳纖維復(fù)合材料”在航天器上的應(yīng)用，正確的有A.比模量高于鋁合金?B.可設(shè)計各向異性?C.耐空間輻射極佳?D.與液氧長期接觸需防燃處理?E.熱膨脹系數(shù)為負(fù)答案：ABD解析：碳纖維樹脂基復(fù)合材料空間輻射下易降解；熱膨脹系數(shù)沿纖維方向接近零，但非負(fù)；C、E錯誤。26.飛機(jī)增升裝置包括A.前緣縫翼?B.襟翼?C.擾流板?D.邊界層吹氣?E.翼梢小翼答案：ABD解析：擾流板用于減速卸升；翼梢小翼降低誘導(dǎo)阻力，非增升。27.衛(wèi)星姿態(tài)敏感器有A.星敏感器?B.磁強(qiáng)計?C.陀螺儀?D.紅外地球敏感器?E.微波輻射計答案：ABCD解析：微波輻射計用于遙感，非姿態(tài)測量。28.火箭飛行中“POGO振動”的抑制措施包括A.蓄壓器?B.改變推進(jìn)劑溫度?C.增加結(jié)構(gòu)阻尼?D.降低燃燒室壓力?E.采用隔振支承答案：ACE解析：POGO由結(jié)構(gòu)與推進(jìn)系統(tǒng)耦合共振引起，蓄壓器調(diào)頻、阻尼器耗能、隔振支承降耦合；B、D效果有限。29.關(guān)于“火星大氣”描述正確的有A.主要成分為CO??B.表面平均氣壓約600Pa?C.密度為地球1%?D.存在沙塵暴?E.可支持降落傘減速答案：ABCDE解析：火星大氣稀薄但仍可利用降落傘輔助減速，需大尺寸傘。30.下列屬于“可重復(fù)使用運(yùn)載器”關(guān)鍵技術(shù)A.垂直起降制導(dǎo)?B.熱防護(hù)系統(tǒng)可維護(hù)?C.多次啟動發(fā)動機(jī)?D.輕質(zhì)復(fù)合材料貯箱?E.固體火箭分段裝藥答案：ABCD解析：分段裝藥為一次性固體火箭技術(shù)，與復(fù)用無關(guān)。3.判斷題（每題1分，共10題，正確寫“T”，錯誤寫“F”）31.火箭噴管面積比越大，海平面比沖一定越高。答案：F解析：面積比過大導(dǎo)致海平面過膨脹，分離流損失，反而降低比沖。32.地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）的遠(yuǎn)地點高度約為35786km。答案：T解析：GTO遠(yuǎn)地點與GEO高度一致，近地點約200km。33.飛機(jī)在等表速爬升時，真速隨高度增加而減小。答案：T解析：表速固定，密度下降，真速TAS=IAS/√σ，σ<1，故TAS增大，題干表述“減小”為錯誤，應(yīng)判F。修正答案：F解析：真速隨高度增加而增大，題干說“減小”故錯誤。34.衛(wèi)星太陽電池陣的“溫度系數(shù)”為負(fù)，意味著溫度升高輸出功率下降。答案：T解析：硅與砷化鎵電池開路電壓隨溫度升高而降低，功率下降。35.液體火箭的“密度比沖”等于比沖乘以推進(jìn)劑混合密度。答案：T解析：密度比沖Isp·ρ，衡量容積效率，單位m/s·kg/m3=kg/(m2·s)。36.采用鋰鋁合金可使衛(wèi)星結(jié)構(gòu)比強(qiáng)度提高30%以上。答案：T解析：鋰鋁8090比強(qiáng)度約220kN·m/kg，優(yōu)于傳統(tǒng)鋁鋰合金。37.火箭發(fā)射時聽到的“隆隆”低頻聲主要來源于超音速噴流激波噪聲。答案：T解析：噴流馬赫盤振蕩產(chǎn)生低頻聲壓，遠(yuǎn)場可聽。38.在真空環(huán)境下，兩航天器對接時撞擊力完全消失。答案：F解析：無氣動阻尼，但慣性仍在，撞擊力由質(zhì)量與相對速度決定。39.航天器“被動熱控”不需要任何功耗。答案：T解析：依賴涂層、熱管、隔熱層，無主動加熱器或泵。40.高超聲速飛行器采用“乘波體”布局可利用激波產(chǎn)生升力。答案：T解析：乘波體將激波固定在前緣，高壓區(qū)在下方，升阻比高。4.填空題（每空2分，共20空）41.地球第一宇宙速度為________km/s，第二宇宙速度為________km/s。答案：7.9；11.242.液體火箭發(fā)動機(jī)中，衡量燃燒效率的指標(biāo)通常用________效率，定義為實際特征速度與理論值之比。答案：燃燒43.飛機(jī)機(jī)翼展弦比AR=________，其中b為翼展，S為機(jī)翼面積。答案：b2/S44.衛(wèi)星軌道六要素中，描述軌道平面與地球赤道面夾角的要素稱為________。答案：軌道傾角45.火箭推進(jìn)劑“液氧”的沸點為________℃（1atm）。答案：?18346.在返回式航天器再入中，最大制動過載常用________單位表示，即地球重力加速度的倍數(shù)。答案：g47.全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的“電離層延遲”與信號頻率的平方成________比。答案：反48.電推進(jìn)中，霍爾推力器利用________場約束電子，電離并加速推進(jìn)劑。答案：磁49.飛機(jī)高升力系統(tǒng)“克魯格襟翼”安裝在機(jī)翼________緣。答案：前50.航天器熱控涂層“太陽吸收比”定義為吸收的太陽輻射通量與________太陽輻射通量之比。答案：入射51.火箭貯箱“共底”夾層常填充________材料，以降低傳熱。答案：泡沫/氣凝膠（任填一種）52.衛(wèi)星激光通信中，捕獲、跟蹤、________合稱ATP系統(tǒng)。答案：對準(zhǔn)53.高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩由________數(shù)決定，其值越高越易轉(zhuǎn)捩。答案：雷諾54.在軌道攝動中，地球扁率造成的節(jié)點進(jìn)動率與軌道半長軸的________次方成反比。答案：3.555.火箭噴管“過膨脹”時，出口壓力________外界靜壓，產(chǎn)生流動分離。答案：小于56.國際空間站艙外航天服“EMU”最大工作壓力為________psi。答案：4.357.飛機(jī)渦扇發(fā)動機(jī)“涵道比”定義為________空氣質(zhì)量流量與核心空氣質(zhì)量流量之比。答案：外涵/旁通58.衛(wèi)星三軸姿態(tài)控制中，飛輪“飽和”后需使用________進(jìn)行角動量卸載。答案：推力器/磁矩器（任填一種）59.火星車“毅力號”使用的核電源為________同位素?zé)犭姲l(fā)生器。答案：钚-23860.火箭垂直回收制導(dǎo)律中，最優(yōu)燃料消耗問題通常用________算法求解。答案：凸優(yōu)化/龐特里亞金最小值原理（任填一種）5.簡答題（每題8分，共5題）61.簡述火箭“級間熱分離”與“冷分離”的區(qū)別及各自優(yōu)缺點。答案：熱分離指上面級發(fā)動機(jī)在兩級仍機(jī)械連接時點火，利用推力加速分離，無需分離火箭，結(jié)構(gòu)簡單、沖擊小，但需上面級噴管穿過級間段，設(shè)計復(fù)雜，且存在燃?xì)饣亓黠L(fēng)險。冷分離先由分離火箭或彈簧將兩級推開，上面級后點火，避免燃?xì)飧蓴_，級間段可敞開，適應(yīng)性強(qiáng)，但需額外分離火箭，增加質(zhì)量與成本，且分離沖擊較大。62.說明衛(wèi)星太陽電池陣“光照角”變化對功率輸出的影響，并給出功率隨光照角θ變化的近似公式。答案：光照角θ為太陽光線與電池陣法線夾角，功率P=Pmax·cosθ·η(θ)，其中η(θ)考慮余弦損失、鏡面反射及溫度升高導(dǎo)致的效率下降。θ增大，cosθ減小，反射損失增加，電池溫度升高，η進(jìn)一步下降，故功率近似按cosθ規(guī)律衰減，θ=90°時功率趨近于零。63.闡述高超聲速飛行器“雙錐乘波體”設(shè)計如何兼顧升阻比與容積效率。答案：雙錐乘波體前體采用兩級壓縮錐，第一錐產(chǎn)生斜激波，第二錐調(diào)整激波角，使高壓區(qū)集中在下表面，提高升力；后體向內(nèi)收縮，增大有效容積，容納燃料與載荷。通過優(yōu)化錐角、長度與上表面傾角，可在保持乘波高升阻比的同時降低浸濕面積，減少摩擦阻力，實現(xiàn)升阻比>4、容積效率>0.7。64.說明“星間鏈路”對北斗全球系統(tǒng)服務(wù)性能提升的具體機(jī)制。答案：星間鏈路采用Ka波段相控陣天線，實現(xiàn)衛(wèi)星之間雙向測距與通信，無需全球地面站即可自主定軌，將軌道確定精度從米級提高到分米級；同時支持電文廣播，減少地面注入頻次，提高系統(tǒng)抗毀性；通過星間鏈路同步鐘差，全球鐘差預(yù)報精度優(yōu)于2ns，URE改善30%，直接提升用戶定位精度至1m以內(nèi)。65.分析火箭回收“格柵舵”在超音速階段的氣動熱防護(hù)難點及解決途徑。答案：格柵舵位于箭體尾部，再入馬赫數(shù)可達(dá)6，駐點溫度>1000°C，難點：1.薄壁結(jié)構(gòu)熱容小，瞬態(tài)熱流高；2.焊縫多，熱應(yīng)力集中；3.需保持氣動外形。解決途徑：選用鎳基高溫合金薄壁蜂窩夾層，表面噴涂氧化鋯熱障涂層；內(nèi)部設(shè)計冷卻通道，利用燃料再生冷卻；邊緣采用主動熱管將熱量導(dǎo)入液氧貯箱；通過有限元瞬態(tài)熱分析優(yōu)化舵軸隔熱套，使結(jié)構(gòu)溫度<500°C，確保舵機(jī)工作。6.計算題（共3題，共30分）66.（8分）一枚兩級火箭，起飛質(zhì)量500t，一級比沖300s，二級比沖450s，一級結(jié)構(gòu)比0.08，二級結(jié)構(gòu)比0.10，載荷3t。忽略重力與氣動損失，求理想速度增量（采用齊奧爾科夫斯基公式串聯(lián)）。答案：一級推進(jìn)劑質(zhì)量mp1=500t×(1?0.08)=460t，一級末質(zhì)量mf1=500?460+二級及載荷=40+200+3=243t，Δv1=300×9.81×ln(500/243)=300×9.81×0.722=2124m/s。二級：mp2=200×(1?0.10)=180t，mf2=20+3=23t，Δv2=450×9.81×ln(200/23)=450×9.81×2.163=9550m/s。總Δv=2124+9550=11674m/s≈11.67km/s。67.（10分）某衛(wèi)星在高度600km圓軌道運(yùn)行，采用電推進(jìn)器，比沖4000s，推力220mN，初始質(zhì)量2500kg，任務(wù)需求將軌道提升至800km圓軌道，計算所需推進(jìn)劑質(zhì)量（假設(shè)瞬時脈沖，忽略地球扁率與日月攝動）。答案：軌道速