2018年北京航空航天大学宇航学院飞行动力学基础试题

航天学院考试试题题库答案航天学院的考试试题题库答案涵盖了多个领域，包括基础科学、航天工程、航天器设计、航天器导航与控制等。

以下是一些可能的考试题目及其答案的示例：# 基础科学部分题目1：描述牛顿第二定律的内容。

答案：牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在其上的净外力成正比，与物体的质量成反比。

数学表达式为 \( F = ma \)，其中 \( F \) 是作用力，\( m \) 是物体的质量，\( a \) 是加速度。

题目2：什么是开普勒第三定律，它在航天中有何应用？答案：开普勒第三定律，也称为调和定律，指出行星绕太阳运行的轨道周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。

在航天中，这个定律用于计算航天器的轨道周期，以及预测和设计航天器的轨道。

# 航天工程部分题目3：简述航天器发射过程中的主要阶段。

答案：航天器发射过程主要包括：1) 点火和起飞，2) 垂直上升阶段，3) 横向飞行阶段，4) 入轨阶段，5) 轨道调整和稳定阶段。

题目4：描述航天器的再入大气层过程。

答案：航天器再入大气层是一个复杂的物理过程，包括：1) 进入大气层，2) 经历高温和高速飞行，3) 减速和大气阻力作用，4) 可能的热防护，5) 最终安全着陆或溅落。

# 航天器设计部分题目5：航天器设计中需要考虑哪些主要因素？答案：航天器设计需要考虑的主要因素包括：1) 重量和尺寸限制，2) 热控制，3) 电源供应，4) 通信系统，5) 结构强度，6) 导航和控制系统，7) 环境适应性。

题目6：什么是航天器的“三轴稳定”？答案：三轴稳定指的是航天器在三个空间轴（通常是滚动轴、俯仰轴和偏航轴）上都具有稳定性，能够保持其姿态，确保航天器的各个部分，如太阳能板、通信天线和科学仪器，能够正确指向。

# 航天器导航与控制部分题目7：描述航天器导航系统的基本组成。

答案：航天器导航系统通常由以下部分组成：1) 姿态确定系统，如星敏感器和陀螺仪，2) 姿态控制系统，如反作用轮和推力器，3) 轨道确定系统，如GPS接收器和多普勒雷达，4) 轨道控制系统，如主发动机和微推力器。

航空动力学测试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪项是航空动力学中的主要研究对象？A. 飞机的气动特性B. 飞机的机械结构C. 飞机的电子系统D. 飞机的控制系统答案：A2. 伯努利定理在航空动力学中主要用于描述什么现象？A. 飞机的升力B. 飞机的推力C. 飞机的阻力D. 飞机的稳定性答案：A3. 飞机的升力主要来源于哪个部分？A. 机翼B. 机身C. 尾翼D. 发动机答案：A4. 飞机在飞行中，机翼上方的空气流速与下方的空气流速相比如何？A. 相同B. 更慢C. 更快D. 不确定5. 飞机在起飞时，需要达到的最小速度称为什么？A. 巡航速度B. 失速速度C. 起飞速度D. 降落速度答案：C6. 飞机的升力系数与攻角的关系是？A. 线性关系B. 非线性关系C. 无关D. 反比关系答案：B7. 飞机的阻力系数与速度的关系是？A. 线性关系B. 非线性关系C. 无关D. 反比关系答案：B8. 飞机的稳定性主要取决于哪些因素？A. 机翼形状B. 尾翼形状C. 发动机功率D. 以上都是答案：D9. 飞机在高空飞行时，空气密度较低，对飞机的升力有何影响？B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：B10. 飞机的失速速度与飞机的重量有什么关系？A. 重量增加，失速速度增加B. 重量增加，失速速度减少C. 重量增加，失速速度不变D. 重量增加，失速速度先增加后减少答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 航空动力学中的升力与飞机的______成正比。

答案：攻角2. 飞机在飞行中，机翼上方的气流速度______，压力______。

答案：更快；更低3. 飞机的升力系数随着攻角的增加而______，直到达到临界攻角后开始______。

答案：增加；减少4. 飞机的阻力主要由______阻力和______阻力组成。

答案：摩擦；压差5. 飞机的稳定性可以通过调整______和______来实现。

答案：机翼；尾翼6. 飞机在起飞时，需要达到的最小速度称为______速度。

第四章 第二次作业及答案1. 考虑地球为自转椭球模型，请推导地面返回坐标系及弹道坐标系(半速度坐标系)下航天器无动力再入返回质心动力学方程和运动学方程，以及绕质心旋转动力学和运动学方程。

解答：（1）地面返回坐标系：原点位于返回初始时刻地心矢径与地表的交点处，ox 轴位于当地水平面内指向着陆点，oy 垂直于当地水平面向上为正，oz 轴形成右手坐标系。

地面返回坐标系下的动力学方程：与发射坐标系下的动力学方程形式相同，令推力为0即可得到。

（2）弹道（航迹，半速度）坐标系定义：原点位于火箭质心，2ox 轴与速度矢量重合，2oy 轴位于包含速度矢量的当地铅垂平面内，并垂直于2ox 轴向上为正，2oz 轴形成右手坐标系。

由于弹道坐标系是动坐标系，不仅相对于惯性坐标系是动系，相对于地面返回坐标系也是动系，在地面坐标系下的动力学方程可以写为：惯性系下：22222()=F=++m e e e d m m m m t dt tδδδδ=+⨯+⨯⨯r r rωωωr P R g地面系下：22=++m -2-()e e e m m m t tδδδδ⨯⨯⨯r rP R g ωωωr弹道系下：22=()=++m -2-()t e e e m m m m m t t t tδδδδδδδδ'=+⨯⨯⨯⨯'r v v rωv P R g ωωωr 式中，tδδ''v 表示速度矢量在弹道坐标系的导数，t ω表示弹道坐标系相对于地面坐标系的旋转角速度，将上式矢量在弹道坐标系分解得到：速度矢量00v ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦v ，角速度矢量=tx t ty tz ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦ωωωω 00cos 0sin 00sin =+=()001000sin 0cos 0cos t y L σσσθσσσσθσσθσθ⎡⎤--⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ωθσ sin 0cos 0=0cos 0sin 0cos cos 0sin 00t v v v v σθσθσσσθσθσθσθσσθσ⎡⎤⎡⎤--⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⨯⨯==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ωv 等式左边：()=cos t vm v tv δσθδσ⎡⎤'⎢⎥+⨯⎢⎥'⎢⎥-⎣⎦vωv 等式右边将所有力转换到弹道坐标系下，如果不方便直接转换，可以先转到地面系，然后再转到弹道系。

北京航空航天大学飞行原理考试试卷及参考答案1一、单项选择题（5’）1.在其它因素不变时，在临界迎角范围内，飞机迎角增大，压力中心的位置会（）。

A.后移B.前移C.保持不变答案：B2.使飞机具有纵向静稳定性，焦点必须位于重心（）。

A.之前B.之上C.之后答案：C3. 喷气飞机加满油门，在大于有利速度范围，随着上升速度的增大，上升角（）。

A.增大B.不变C.减小答案：C4．对飞行安全危害最大的风切变是（）。

A.顺风切变B.侧风切变C.下冲气流切变D.逆风切变答案：C5.飞行员使飞机获得最大下滑距离的速度是（）。

A.最大下滑速度B.失速速度C.下滑有利速度答案：C6.在飞机重量一定的条件下，平飞阻力的大小取决于（）。

A.高度B.真速C.升阻比答案：C7. 在低速气流中，根据伯努利定律，同一管道中，气流速度增大的地方，压力将（）。

A、增大B、减小C、不变答案：B8. 在附面层内沿物面向外（沿法线方向上），各点压力（）。

A、不变B、增大C、减小答案：A9. 已知3000米的高度层的气温比标准大气规定的温度高10°C（ISA+10°C），则3000米高度层上的气温为（）。

A、5.5°CB、10°CC、25°C答案：A10. 飞机用同一表速在不同高度平飞，机翼表面某点的（）。

A、静压相同、动压相同、全压相同B、静压不同、动压相同、全压不同C、静压不同、动压不同、全压不同答案：B11. 按照国际标准大气的规定，在高度低于11000米的高度上高度每增加1000米，气温（）。

A、降低6.5°CB、升高6.5°CC、随季节变化答案：A12. 飞机在海平面标准大气条件下飞行，则（）。

A、真速等于表速B、真速大于表速C、真速小于表速答案：A13.按照国际标准大气的规定，在高度低于11000米的高度上高度每增加1000米，气温（）。

A.升高6.5°CB.降低6.5°CC.随季节变化答案：B14.附面层内，沿法线方向，由翼面向外（）。

航天器飞行力学考题一、名字解释1、自转公转转移进动章动7322、真太阳日、平太阳、平太阳日A3、重力4、比冲A5、过载A6、三个宇宙速度7、二体问题A8、升交点、降交点、交点线9、星下点、星下点轨迹A10、可见覆盖区11、通信波束服务区12、卫星图像73213、发射窗口73414、太阳同步轨道A15、临界轨道A16、冻结轨道17、回归轨道18、静止轨道（地球同步轨道）19、顺行轨道、逆行轨道（西进、东进）A20、轨道机动A21、保持与校正22、轨道转移、空间交汇A23、脉冲式机动24、连续式机动73425、（非）共面轨道转移73626、总攻角、总升力、总攻角平面A27、弹道再入（零攻角、零升力）A28、杀伤区29、再入走廊A30、配平攻角A31、轨道摄动A32、摄动函数33、太阳光压34、偏心率摄动图736二、简述（5*4）1、直接反作用原理（P15）2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述，P19）3、顺势平衡假设4、开普勒三大定律三、简答题（8*5）1、变质量系统在运动时受到哪些力和力矩作用，写出各自的计算公式A2、火箭有哪些类型7323、火箭姿态控制系统的功能、组成？并画出控制系统原理框图，写出控制方程A4、火箭产生的控制力和控制力矩的防守有哪些？写出各自的计算公式A5、地面发射坐标系的一般空间弹道方程是如何推出的，由几类组成？各有几个6、在什么条件下，一般空间导弹方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方程A7、研究自由段飞行时，常做哪些基本假设A8、自由飞行段的运动有哪些基本特征，轨迹是什么形状，特征参数有哪些，特征参数与主动段重点参数有什么关系A9、成为一人造卫星和导弹的条件是什么10、根据二体问题，写出如何确定轨道要素的详细过程11、轨道要素有哪些常量，有哪些基本特征A12、写出利用开普勒方程求卫星轨道运动的基本步骤13、二体问题有哪些常量有哪些基本特征14、已知轨道要素，写出确定位置和速度的表达式15、写出活力公式73216、星下点轨道如何计算73417、可见覆盖区如何计算18、通讯波束服务区如何计算19、写出遥感图像定位公式20、太阳同步轨道的重要特征21、轨道机动的分类22、C-W方程的使用条件，其描述的近距离相对运动有哪些主要特征23、轨道机动的燃料消耗计算方法73424、典型轨道机动（霍曼、双椭圆）的特征速度的确定，（非）共面圆轨道转移的种类和过程A25、空间交会的种类和过程，远程交会条件的确定73626、说明双脉冲相对轨道、机动的过程和特征速度的求解A27、再入段的运动有什么特点A28、再入有哪些类型（特点）29、再入段设计分析中主要考虑的因素有哪些？如何确定30、航天器再入轨道有哪些类型，各有什么特点A31、对卫星的实际轨道使用怎样的方法描述的32、卫星轨道的摄动因素有哪些A33、低轨道主要考虑那些摄动因素、原因。

宇航学基础知识试题1. 什么是宇航学？宇航学是研究航天器的设计、制造、发射以及宇宙空间中的飞行器运行和行星探测的学科。

它涵盖了航天器的各个方面，包括推进系统、结构设计、导航与控制、传感器技术、遥感等。

2. 宇航学的发展历史是什么样的？宇航学起源于20世纪初的火箭技术研究，随着二战后航天技术的发展，宇航学逐渐形成为一门独立的学科。

20世纪60年代，人类首次登月的壮举标志着宇航学进入了一个新的阶段。

此后，宇航学的研究领域不断拓展，包括载人航天、卫星应用、深空探测等。

3. 宇航器的分类有哪些？宇航器分为有人和无人两种。

有人宇航器指的是载人航天器，主要用于运送宇航员进行空间探索和科学研究。

无人宇航器则是指不携带宇航员的航天器，包括卫星、探测器、遥感卫星等。

4. 宇航器的发射方式有哪些？宇航器的发射方式主要有火箭发射和航天飞机两种。

火箭发射是目前最常用的发射方式，通过火箭的推力将宇航器送入预定轨道。

而航天飞机则是将宇航器装载在飞机上，通过飞机自身的动力将宇航器送入大气层外。

5. 宇航学的应用领域有哪些？宇航学的应用领域广泛，主要包括科学研究、通信、导航、气象预报、地球资源调查等。

宇航技术的应用使人类能够更好地了解宇宙和地球，推动了科学技术的发展和人类社会的进步。

6. 宇航任务中最困难的问题是什么？宇航任务中最困难的问题之一是航天器的长时间在宇宙空间中工作。

在宇宙中，航天器需要面对温度极端、真空环境、宇宙射线等各种挑战。

为了确保航天器的正常运行，需要提前做好充分的测试和设计。

7. 未来宇航学的发展趋势是什么？未来宇航学的发展趋势包括着重发展可重复使用的航天器技术、深空探测技术的提升、航天器自主导航和控制技术的改进等。

此外，随着商业航天的崛起，宇航学将会更加注重技术与经济的平衡，推动航天技术的商业化应用。

8. 宇航学对人类社会的意义是什么？宇航学对人类社会的意义非常重大。

它不仅推动了科学技术的进步，也改变了人类对宇宙和地球的认知。

航天飞行动力学作业（1）1. 动坐标系矢量导数已知火箭相对于地面坐标系的速度5500/v m s =，弹道倾角10θ=，并在纵向平面内运动，俯仰角速度为 1.5/s ω=，火箭俯仰角为30。

整流罩质心距离火箭质心为20m ，质心整流罩分离时相对于火箭箭体的相对速度为2m/s r v =，速度倾角（与火箭纵轴夹角）为45，求整流罩相对于地面坐标系的速度矢量。

解答： c =+r r ρ，c r 为整流罩在地面坐标系下的矢径，r 为火箭质心在地面坐标系下的矢径，ρ为整流罩质心距离火箭质心距离。

c d d d dt dt dt =+r r ρ d dt t δδ=+⨯ρρωρ c d d dt dt tδδ=++⨯r r ρωρ111111cx x rx x x cy y ry y y cz z rz z z v v v v v v v v v ωρωρωρ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=++⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 5500*cos102*cos 450205417.95500*sin102*sin 4500956.900 1.5/57.300cx cy cz v v v ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=++⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 2. 变质量质点动力学方程设火箭发动机秒耗量100kg/s m =，相对喷气速度为3000m/s e μ=，俯仰角速度为 1.5/s ω=，转动惯量变化率1000kg m/s z I =⋅，喷口距离质心距离为10m ρ=，求火箭发动机工作产生的附件哥氏力、附加相对力，附加哥氏力矩，附加相对力矩。

解答：附加哥氏力：0100221000052.3561.5/57.300k T e F m -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥'=-⨯=-⨯⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ωρ 附加相对力：30003000001000000rele F m -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥'=-⨯=-⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦μ 附加哥氏力矩：0000100100()00001000000001000 1.5/57.30 1.5/57.30287.96kT e T e M m tδδ--⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥'=-⋅-⨯⨯=--⨯⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦Iωρωρ 附加相对力矩：0rele e M m '=-⨯=ρμ3. 引力和重力及其夹角将地球视为标准椭球模型，编程求解地表处地心维度分别为=306090φ，，时的：（1）引力加速度,r g g φ；（2）重力加速,r k k φ；（3）离心惯性加速度,er e a a ϕ''； （4）引力加速度与地心矢径夹角1μ；（5）重力加速度与地心矢径夹角μ；（6）地理纬度0B 。

飞行力学大作业1理论推导方程在平面地球假设下，推导飞机质心在体轴系下的动力学方。

质心惯性加速度的基本方程是式（5.1.7），其中动点就是在转动参考系F E 中的O y 。

这样质心相r' 对于地球的速度，已用来表示。

这里假设地轴固定于惯性空间，且。

因此，的原点的E V 0ω= E F 加速度就是与地球转动有关的向心加速度。

数值比较表明，这一加速度和g 相比通常可以略去。

0a 而对于式（5.1.7）中的向心加速度项的情况也是一样的，，也通常省略。

在式（5.1.7）中剩下r ωω' 的两项中，而哥氏加速度为。

后者取决于飞行器速度的大小和方向，并且在轨道速E r V'= 2E E V ω 度时至多为10%g 。

当然在更高速度时可能更大。

所以保留此项。

最后质心的加速度可以简化为如下形式：2E E E CE EE E a V V ω=+ 有坐标转换知：(1)()()222()E E E E E E CB BE CE BE E E E BE E BE E E E B E E E E E E E B B B B B B B B Ba L a L V V L V L V V V V V V ωωωωωωω==+=+=+-+=++ 体轴系中的力方程为：f=m 而 f=+mg+TCB a B A 设飞机的迎角为，侧滑角为，则体轴系的气动力表示为：αβ cos cos cos sin sin ()()sin cos 0sin cos sin sin cos x y BW W y Z z A D D A L A L L C C A L a a a L αβαβααβββββ----⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==--=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦重力在牵连垂直坐标系下为：(3)00V g g ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦设发动机的安装角为，发动机的推力在机体坐标系的表示如下：τ (4)cos 0sin Z x y T T T T T ττ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦由坐标转换可知 ：(5)sin sin cos cos cos B BV V mg mL g mg θφθφθ-⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦所以由上述公式可知：+= m = m [] (6)sin sin cos cos cos mg θφθφθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦X Y Z ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦CB a ()E E E B B B V V ωω++ 其中：(7)cos cos cos sin sin cos cos 0sin cos 00sin 0sin cos sin sin cos 0sin cos E B BW u V V V v L V w a a a a αβαβααβββββββ--⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥====⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦(8)B p q r ω⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦E B EE B BE B p q r ω⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（9）带入原方程，可得其质心的动力学方程：cos sin [()()]cos sin [()()]sin cos cos [()()]EE x B B E Ey B B E Ez B B A T mg m u q q w r r v A mg m v r r u p p w A T mg m w p p v q q u τθθφτθφ+-=++-++=++-+-+=++-+ （10）（2）飞机的转动动力学方程：由G h = （11）且I I I h R R dm=⎰()I IB B B B R L R R ω=+ （12）由坐标变换知道：B BI I BI I IB B BI I IB B B h L h L R L R dm L R L R dmω==+⎰⎰ （13）由书上的（4.7，4）的规则知道：B BI I IB R L R L = （14）B B B B B B h R R dm R R dmω=+⎰⎰ （15）因为飞机一般认为是刚体飞机，故其变形分量一般认为为0，所以：(16)B B B B B B B B Bxxy zx B xyyyz zx yzz h R R dm R R dm I I I I I I I I I ωωκωκ==-=⎡⎤--⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎰⎰(17)22==0))()()()()x xy zx B xyyyz zx yzz xy yz r r x zx y z y yr ry zx z x xzr r z zx x y x y I I I I I I I I I I I L I p I r pq I I qr r h q h M I qI r p I I rp r h p h N I rI p qr I I pq q h p h κ⎡⎤--⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥--⎣⎦=-+---+=----+-=-----+∑∑∑∑∑∑ (（考虑发动机转子的转动惯量，可得(18)r r r B B B h κω=(19)r r B B B BB B B B h R R dm h h ωκω=+=+∑∑⎰ 可知在体轴系下的各转矩为：r r B BI I B B B B B B B B B BB B B G L G h h h h ωκωκωωκωω==+=++++∑∑(20)000x xy zx x xy zx x xy zx xy yyz xy y yz xy yyz zxyz z zx yz z zx yz z L I I I p I I I p r q I I I p M I I I q I I I q r p I I I q N I I I r I I I r q p I I I r ⎡⎤⎡⎤⎡⎤-------⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--+--+---⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-------⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 000r r xx r r y y r r z z h r q h h r p h h q p h ⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥++-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦∑∑∑∑∑∑ (3)(21)()E V VB B B V L V W =+ ；(22)B u V v w ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦y x B z W W W W ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦()cos cos ()(sin sin cos cos sin )()(cos sin cos sin sin )E x y z xu W v W w W θψφθψφψφθψφψ=+++-+++ ()cos sin ()(sin sin sin cos cos )()(cos sin sin sin cos )E x y z yu W v W w W θψφθψφψφθψφψ=++++++-(23)()sin ()cos cos cos E x y zu W v W w θθφθ=++++ (4)由公式32V i j k ωωφθψ-=++ 再根据欧拉角的矩阵变化知(24)100i ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦30cos sin j φφ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦2sin cos sin cos cos k θθφθφ-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦当和均予忽略时，则[P ，Q ，R]=[p ,q ,r],即F B 相对于F I 的角速度，方程可写成如下形式：V ωE ω(25)10sin 0cos cos sin 0sin cos cos P Q R θφφθφθφθφψ⎡⎤-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦通过求逆，知：(26)1sin tan cos tan 0cos sin 0sin sec cos sec P Q R φφθφθθφφψφθφθ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （5）当无风和具有对称面的刚体飞机，其六自由度运动方程为：质心动力学方程：(27)cos sin [()()]cos sin [()()]sin cos cos [()()]EE x B B E E y B B E Ez B B A T mg m u q q w r r v A mg m v r r u p p w A T mg m w p p v q q u τθθφτθφ+-=++-++=++-+-+=++-+ 若忽略地球的自转则可得：(28)cos sin []cos sin []sin cos cos []x y z A T mg m uqw rv A mg m vru pw A T mg m wpv qu τθθφτθφ+-=+-+=+--+=+- 绕质心转动的动力学方：由于具有对称面，且可以忽略有：B κ==0xy yz I I 根据（2）推出其简化的动力学方程为：(29)22))()()()()x zx y z y zx z x z zx x y L I p I r pq I I qrM I qI r p I I rp N I rI p qr I I pq =-+--=----=---- (（质心运动学方程：根据（3）可知，(30)()cos cos ()(sin sin cos cos sin )()(cos sin cos sin sin )()cos sin ()(sin sin sin cos cos )()(cos sin sin sin cos )()sin ()cos cos cos E x y z E x y z E x y xu W v W w W yu W v W w W zu W v W w θψφθψφψφθψφψθψφθψφψφθψφψθθφθ=+++-+++=++++++-=++++ 由于是无风，故(31)0x y z W W W ===(32)cos cos (sin sin cos cos sin )(cos sin cos sin sin )cos sin (sin sin sin cos cos )(cos sin sin sin cos )sin cos cos cos E E E xu v w yu v w zu v w θψφθψφψφθψφψθψφθψφψφθψφψθθφθ=+-++=+++-=++ 绕质心转动的运动学方程：根据（4）可知(33)sin tan cos tan cos sin sin sec cos sec P Q R Q R Q R φφθφθθφφψφθφθ=++=-=+ 二、小扰动线化设基准运动为对称定常直线水平飞行，假设飞机是具有对称面的刚体。

航天飞行动力学作业（1）1. 动坐标系矢量导数已知火箭相对于地面坐标系的速度5500/v m s =，弹道倾角10θ=，并在纵向平面内运动，俯仰角速度为 1.5/s ω=，火箭俯仰角为30。

整流罩质心距离火箭质心为20m ，质心整流罩分离时相对于火箭箭体的相对速度为2m/s r v =，速度倾角（与火箭纵轴夹角）为45，求整流罩相对于地面坐标系的速度矢量。

解答： c =+r r ρ，c r 为整流罩在地面坐标系下的矢径，r 为火箭质心在地面坐标系下的矢径，ρ为整流罩质心距离火箭质心距离。

c d d d dt dt dt =+r r ρ d dt t δδ=+⨯ρρωρ c d d dt dt tδδ=++⨯r r ρωρ111111cx x rx x x cy y ry y y cz z rz z z v v v v v v v v v ωρωρωρ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=++⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 5500*cos102*cos 450205417.95500*sin102*sin 4500956.900 1.5/57.300cx cy cz v v v ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=++⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 2. 变质量质点动力学方程设火箭发动机秒耗量100kg/s m =，相对喷气速度为3000m/s e μ=，俯仰角速度为 1.5/s ω=，转动惯量变化率1000kg m/s z I =⋅，喷口距离质心距离为10m ρ=，求火箭发动机工作产生的附件哥氏力、附加相对力，附加哥氏力矩，附加相对力矩。

解答：附加哥氏力：0100221000052.3561.5/57.300k T e F m -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥'=-⨯=-⨯⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ωρ 附加相对力：30003000001000000rele F m -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥'=-⨯=-⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦μ 附加哥氏力矩：0000100100()00001000000001000 1.5/57.30 1.5/57.30287.96kT e T e M m tδδ--⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥'=-⋅-⨯⨯=--⨯⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦Iωρωρ 附加相对力矩：0rele e M m '=-⨯=ρμ3. 引力和重力及其夹角将地球视为标准椭球模型，编程求解地表处地心维度分别为=306090φ，，时的：（1）引力加速度,r g g φ；（2）重力加速,r k k φ；（3）离心惯性加速度,er e a a ϕ''； （4）引力加速度与地心矢径夹角1μ；（5）重力加速度与地心矢径夹角μ；（6）地理纬度0B 。

航空动力学基础考试试题在下面的文章中，我将为您呈现一份航空动力学基础考试试题，以帮助您准备这门考试。

第一部分：选择题1. 对于航空动力学而言，下列哪个因素对飞机的性能影响最大？A. 空气密度B. 飞行速度C. 发动机推力D. 飞机重量2. 下列哪个参数是用来衡量飞机高度的？A. 对流层压强B. 动压C. 静压D. 定标高度3. 当飞机在升力方向施加额外的力时，以下哪个效果会发生？A. 飞机向上爬升B. 飞机下降C. 飞机倾斜D. 飞机停滞不动4. 下列哪个因素对于航空发动机的推力产生最直接的影响？A. 空气密度B. 燃油消耗C. 发动机重量D. 发动机温度5. 在飞机失速时，以下哪个因素对于恢复飞机稳定飞行最关键？A. 降低飞行速度B. 增大升力产生C. 改变飞机重心位置D. 增加发动机推力第二部分：填空题1. 亚音速飞行的飞机在机翼上通常产生更多的升力，这是因为亚音速情况下，机翼上的气流流动速度________了。

2. 迎角是指飞机相对于________流的运动方向的偏离角度。

3. 尾翼用于稳定和控制飞机，主要起到________和________两个作用。

4. 计算飞行器在不同速度下的升力系数时，我们可以使用以下公式：CL = L / (0.5 * ρ * V^2 * S)，其中CL是升力系数，L是升力，ρ是空气密度，V是飞机速度，S是机翼面积。

根据这个公式，升力系数与空气密度的关系是________。

5. 升力梯度是指升力随迎角变化的________。

第三部分：简答题1. 什么是绝对升力？它如何受攻角的影响？2. 请简要解释气动力矩的概念，并提供一个在飞机设计中使用气动力矩的例子。

3. 请解释失速现象，并描述在失速时飞机的飞行特性。

4. 什么是抖振现象？它对飞行安全有什么影响？第四部分：计算题1. 一个飞机在无扰动情况下以270 m/s的速度飞行，机翼面积为150 m^2，空气密度为1.2 kg/m^3。

航天器飞行力学试卷及答案一、名词解释（20分）1、比冲2、过载3、二体问题4、轨道摄动5、星下点轨迹6、临界轨道7、顺行轨道8、轨道转移9、再入走廊10、总攻角二、简述（20分）1、直接反作用原理2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述）3、瞬时平衡假设4、开普勒三大定律三、简答题（40分）1、火箭产生控制力和控制力矩的方式有那些？写出各自的控制力和控制力矩计算公式。

2、在什么条件下，一般空间弹道方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方程？3、自由飞行段的运动有哪些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特征参数与主动段终点参数有什么关系？4、轨道要素有哪些，其意义和作用是什么？5、卫星轨道的摄动因素有那些？6、双椭圆轨道机动的特征速度的确定方法？7、基于状态转移矩阵的双脉冲轨道机动的过程和特征速度的求解方法?8、航天器再入轨道有哪些类型，各有什么特点？四、推导题（20分）1、推导齐奥尔柯夫斯基公式（理想速度与质量变化的关系）2、推导二体问题基本方程参考答案一、名词解释（20分，每题2分）1、比冲：发动机在无限小时间间隔t δ内产生的冲量p t δ与该段时间间隔内消耗的推进剂重量0mt δ&g 之比，即00SP P t PP m t m δδ==&&g g ，式中0g 为海平面标准重力加速度。

2、过载：把火箭飞行中除重力以外作用在火箭上的所有其他外力称作过载。

3、二体问题：在卫星轨道的分析问题中，常假定卫星在地球中心引力场中运动，忽略其他各种摄动力的因素（如地球形状非球形、密度分布不均匀引起的摄动力和太阳、月球的引力等）。

这种卫星轨道称为二体轨道，分析这种轨道的特性称为二体问题。

4、轨道摄动：航天器的实际运动相对于理想轨道（即Kepler 轨道）运动的偏差称为轨道摄动。

5、星下点轨迹：星下点轨迹是卫星星下点在地球表面通过的路径，是卫星轨道运动和地球自转运动的合成。

航天飞行器动力学原理A 卷一、轨道力学的定义是什么,简述主要的研究内容。

二、什么是轨道要素，典型的轨道要素如何描述航天器的轨道特性，给出典型轨道的定义，并用图示方法具体说明。

三、简述太阳同步轨道，地球同步轨道，地球静止轨道，临界轨道以及回归轨道的定义，说明上述各种对应轨道要素应满足的数学条件。

四、根据322RR dt R d μ-=,说明L E H ,,三个积分常量及其具体含义（物理意义）。

五、什么是霍曼转移轨道，试求平面内霍曼轨道转移所需的两次轨道增量和变轨作用时间（包括轨道转移和轨道交会的时间条件）。

六、弹道导弹弹道一般由哪几段组成，各段有什么特点？七、弹道导弹自由飞行段的最大射程弹道是惟一的，，已知关机点速度0q ，试根据开普勒方程给出自由飞行段最大射程角ϕ，最大射程对应的关机点当地弹道倾角0ε的表达式（利用半通径0,εq 的关系）。

八、忽略地球转动并假设地球为圆球形，设导弹以常值当地弹道倾角再入，已知再入点高度e h 和当地弹道倾角e ε，再入段射程如何计算？九、分析垂直上升段飞行时间计算公式()1//40001-=G P t 的物理意义。

十、什么是比力，加速度计感受到的是什么量，导引惯性加速度和比力的关系？航天飞行器动力学原理B 卷(补考)一、轨道力学定义，内容二、瞬时轨道要素，平均轨道要素，开普勒轨道要素的定义，区别三、太阳同步轨道定义，数学条件，特点 四、根据322RR dt R d μ-=,说明L E H ,,三个积分常量及其具体含义（物理意义） 五、轨道平面转移相关（一次脉冲和三次脉冲的分界点）六、主动段氛围哪几段，要求是是什么。

七、已知关机点的r,v ,从发射坐标系转换到当地铅锤坐标系。

八、求q,e,a 和000,,εv r 的关系利用()θcos 1/e p r +=说出为什么会有高低轨道 （20分）九、推导再入段方程组力垂直于速度方向的方程（原题给出了方程，我懒得写了）。

2018年弹道学与动态分析A 卷一、影响地空导弹助推段下沉量的因素是（仰角越大，下沉量越小；离轨速度越大，下沉量越小）。

二、弹道坐标系与地面坐标系之间的关系为（弹道倾角）和（弹道偏角）。

三、周期等效操纵力的大小由(调宽角)决定，方向由（初始相位角）决定。

四、需用过载，极限过载与可用过载三者的关系：需用<可用<极限。

五、什么是瞬时平衡假设，运用的前提是什么？（5分）六、目标做等速直线运动，导弹做匀速运动，并用比例导引法，速比a=2，引导系数k=5，初始速度前置角为0η，目标视线角为0q ，存在多少直线弹道，多少条稳定？七、小攻角和瞬时平衡假设下，飞航导弹实现等高直线飞行需要的条件。

并列出一种可实现等高飞行的俯仰舵偏角的控制形式。

八、（1）线化的前提是什么? （5分）（2）将γϑβγϑβαϑβαθsin cos sin cos cos cos sin sin cos cos sin --=线性化。

（几何关系方程第一式） （10分）九、目标等高匀速运动，导弹采用纯追踪法追击目标，导弹和目标在同一铅锤面内运动，设导弹推力沿弹轴方向，目标和导弹的总体参数已知，各运动参数的初值已知，请建立导弹追击目标的完整运动方程组。

十、24a 的物理含义是什么，分析24a 不同条件下对最简单情况短周期扰动运动的影响，即列出24a 在五种不同条件下，特征根的形式及相应的导弹运动形态（最简单情况短周期扰动运动的特征方程为;()0)(34222424342=+--+a a a a a λλ ）十一、侧向扰动运动试题：（15分）（1）试推导滚转角γ的扰动运动dtd γ∆的微分方程。

（2）用速度分布法说明偏航阻尼力矩y y y M ωω的物理原因。

2018年弹道学与动态分析B 卷(补考)一、关于单通道导弹A 、旋转和不旋转导弹对弹道坐标系的y O 和z O 的空气动力没有影响。

B 、“+”型旋转和不旋转弹体对弹体系的yt O 和zt O 的空气动力没有影响。

北京航空航天大学飞行原理考试试卷及参考答案2一、单项选择题（5’）1.真速相同，高度升高，飞行M数（）。

A、增大B、减小C、不变答案：A2.亚声速飞行时，M数增大，翼型的阻力系数（）。

A、增大B、减小C、基本不变答案：C3. 螺旋桨的桨叶迎角是（）。

A、飞机相对气流与桨弦的夹角B、飞行速度与桨弦的夹角C、桨叶切面的相对气流与桨弦的夹角答案：C4.右转螺旋桨飞机，在左转弯中，机头要向（）进动。

A、上B、下C、右答案：A5. 在油门和高度一定的情况下，螺旋桨拉力随速度增加而（）。

A、增大B、减小C、基本不变答案：B6.超声速气流通过斜激波后，（）。

A、降为亚声速气流B、仍为超声速气流C、可能降为亚声速气流，亦可能仍为超声速气流答案：C7.在不动变距杆位置的情况下，增大油门，螺旋桨（）增大。

A、转速B、拉力C、进动作用答案：B8.某飞机为左旋螺旋桨，飞行中，若飞行员突然蹬左舵，进动作用使机头（）。

A、上仰B、右偏C、下俯答案：C9.超声速气流通过斜激波后，（）。

A.降为亚声速气流B.可能降为亚声速气流，亦可能仍为超声速气流C.仍为超声速气流答案：B10.横向稳定力矩是在（）情况下产生的。

A.带坡度B.带侧滑C.滚转过程中答案：B11.俯仰操纵力矩是（）对重心形成的力矩。

A.偏转升降舵时升降舵附加升力B.偏转升降舵或平尾时平尾附加升力C.偏转副翼时机翼附加升力答案：B12.曲线飞行与直线飞行，推同样多的杆，曲线飞行时迎角减小量（）。

A.大B.小C.一样答案：B13.在其它因素不变时，在临界迎角范围内，飞机迎角增大，压力中心的位置会（）。

A.后移B.前移C.保持不变答案：B二、判断题（5’）1.螺旋桨滑流的扭转作用强弱主要与发动机功率有关。

答案：正确2. 螺旋桨拉力的方向与桨轴平行。

答案：正确3.左转螺旋桨在飞机飞行中，若飞行员突然蹬右舵，进动作用使机头下俯。

答案：错误4.后掠翼飞机在侧滑飞行中，侧滑前翼临界Ｍ数比侧滑后翼的大。