2025年大学（航空航天工程）无人机设计基础阶段试题及答案.doc

2025年大学（航空航天工程）无人机设计基础阶段试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 无人机设计中，空气动力学原理的核心是研究
A. 空气对无人机的作用力
B. 无人机的结构强度
C. 无人机的动力系统效率
D. 无人机的飞行姿态控制
2. 以下哪种翼型设计能提供较好的升力系数？
A. 对称翼型
B. 超临界翼型
C. 层流翼型
D. 双凸翼型
3. 无人机飞行时，诱导阻力主要与下列哪个因素密切相关？
A. 飞行速度
B. 机翼面积
C. 升力大小
D. 发动机功率
4. 在无人机动力系统选型中，需要考虑的最重要因素是
A. 功率重量比
B. 燃油经济性
C. 噪音水平
D. 维护成本
5. 对于固定翼无人机，增大展弦比通常会
A. 降低诱导阻力，提高升力效率
B. 增加诱导阻力，降低升力效率
C. 对诱导阻力和升力效率无影响
D. 提高临界马赫数
6. 无人机设计中，结构轻量化的主要目的不包括
A. 提高飞行性能
B. 降低制造成本
C. 增加航程
D. 减少能源消耗
7. 下列哪种材料常用于无人机机身结构，以减轻重量并具备一定强度？
A. 铝合金
B. 不锈钢
C. 钛合金
D. 碳纤维复合材料
8. 无人机飞行控制系统中，姿态稳定控制主要依赖于
A. 加速度计和陀螺仪
B. 全球定位系统
C. 气压高度计
D. 磁力计
9. 当无人机处于悬停状态时，其升力主要由
A. 螺旋桨拉力提供
B. 机翼升力提供
C. 机身浮力提供
D. 尾翼推力提供
10. 在无人机设计中，考虑到风的影响，以下哪种措施有助于提高飞行稳定性？
A. 增大机身尺寸
B. 增加机翼后掠角
C. 安装风切变传感器
D. 提高发动机功率

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述无人机设计中如何优化空气动力性能以提高飞行效率。
12. （15分）分析无人机动力系统选型时需要考虑的多个因素及其相互关系。
13. （15分）阐述无人机结构设计中轻量化的实现方法以及面临的挑战。
14. （15分）材料：某新型无人机在试飞过程中出现姿态不稳定的情况。请分析可能导致该问题的原因，并提出改进措施。
15. （15分）材料：随着无人机应用领域的不断拓展，对无人机的续航能力提出了更高要求。请设计一种提高无人机续航能力的方案，并说明其原理。

答案：1. A 2. C 3. C 4. A 5. A 6. B 7. D 8. A 9. A 10. C
11. 优化空气动力性能可从以下方面着手：精心设计翼型，选用高升力系数的翼型；合理确定机翼的展弦比，增大展弦比可降低诱导阻力；优化机身外形，减少空气阻力；控制无人机的飞行姿态，使气流平稳流过机体；采用前缘缝翼、襟翼等增升装置，提高升力。
12. 动力系统选型要考虑功率重量比，这直接影响无人机飞行性能；燃油经济性关乎运营成本；噪音水平影响使用场景；维护成本涉及长期投入。功率重量比高可提升飞行效率，但可能牺牲燃油经济性；噪音水平低的系统可能功率重量比不佳。需综合权衡各因素，找到最适合无人机设计目标的动力系统。
13. 实现轻量化可采用碳纤维复合材料等轻质高强度材料；优化结构设计，减少不必要的结构重量；采用空心结构、一体化设计等。面临的挑战有材料成本高，加工工艺复杂，连接部位强度保证困难，以及在复杂载荷下结构可靠性设计难度大等。
14. 原因可能是飞行控制系统故障，如传感器精度不够或控制算法有误；空气动力设计不合理，导致飞行姿态受扰；结构设计问题，影响稳定性。改进措施：检查并校准飞行控制系统传感器，优化控制算法；重新评估空气动力性能，改进外形设计；检查结构强度和刚度，必要时进行加固改进。
15. 方案：采用混合动力系统，结合燃油发动机和锂电池。原理：燃油发动机提供持续动力，锂电池在起飞、降落和低负载时辅助或单独供电。燃油发动机可维持较高功率输出保证巡航，锂电池可在需要高功率瞬间补充，如起飞加速。通过合理分配功率来源，减少整体能源消耗，从而提高续航能力。