西北工业大学2005至2006学年第二学期飞行器结构动力学期末考试试题

2006年硕士研究生入学考试试题答案（B 卷）一、 填空题（30分，每小题3分）1．侧滑角定义为导弹速度矢量与 纵向对称平面的夹角。

2．面对称导弹定常飞行时的航向平衡关系式为0y y y y m m δβαδ+=。

3．弹道转弯速率与法向过载的关系式为2cos z d gn dt V νψθ=-, ()2cos y d gn dt Vθθ=-。

4．极限过载与临界迎角的关系式为1(sin )L L y L n P qSC Gααα=+。

5．半前置量导引法的导引关系式为12T T R Rεεε=-∆∆ 。

6．阵风干扰将产生攻角和侧滑角运动参数的初始偏差。

7．用扰动运动的特征根描述扰动运动动态稳定的充要条件是所有根或根的实部都为负。

8．引入俯仰角和俯仰角速度信号的自动驾驶仪调节规律为zK K ϑϑδϑϑ=+ 。

9．下洗动力系数的表达式为2425,z z zz zM M a a J J δα''=-=-。

10．面对称导弹的主要理想操纵关系式为120,0v v εθθεγγ**=-==-=。

二、1．(1)给定弹道倾角的方案飞行,其理想控制关系式为1()0t εθθ*=-=（2）给定俯仰角的方案飞行，其理想控制关系式为1()0t εϑϑ*=-=（3）给定攻角的方案飞行，其理想控制关系式为1()0t εαα*=-=（4）给定法向过载的方案飞行，其理想控制关系式为221()0y y n n t ε*=-=（5）给定法向过载的方案飞行，其理想控制关系式为1()0H H t ε*=-=2.假定由于某种原因导弹突然向右倾斜了某一角度γ，因升力Y 总在纵向对称平面内，故当导弹倾斜时，会产生水平分量sin Y γ，它使飞机作侧滑飞行，产生正的侧滑角。

若0x m β<，则0x m ββ<，于是该力矩使导弹具有消除由于某种原因所产生的向右倾斜运动的趋势，因此，若0x m β<，则导弹具有横向静稳定性；若0x m β>，则导弹是横向静不稳定的。

西北工业大学2005至2006学年第二学期飞行器结构动力学期末考试试题诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人. 本人签字：编号：西北工业大学考试试题（卷）2005 －2006 学年第二学期开课学院航天学院课程飞行器结构动力学学时考试日期2006年6月考试时间小时考试形式（）（）卷考生班级学号姓名成绩1．如图1所示是一简谐振动曲线，该简谐振动的频率为Hz，从A点算起到曲线上点表示为完成一次全振动.图12．一弹簧振子，周期是0．5s，振幅为2cm，当振子通过平衡位置向右运动时开始计时，那么2秒内振子完成_________次振动，通过路程_________cm.3．单自由有阻尼系统的自由振动中，当阻尼因子ζ_____时，系统为衰减的简谐振动；当阻尼因子ζ_____时，系统为振动与否的临界状态，称为_________情况；当阻尼因子ζ_____时，系统__________________，称为_________情况.教务处印制共2页第1页矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

1、（10分）简述子空间迭代法的主要步骤和求解特征值的具体作法?2、（5分）飞行器结构动态固有特性分析的作用与特点？3、（5分）飞行器结构动态响应分析的时间域方法主要有哪些？选用它们时主要考虑的问题？三、（20分）求图2所示系统在右支承端有简谐振动的振动微分方程，并求其稳态响应表达式.图2四、（20分）估算导弹轴向频率的简化模型如图3所示，求图示系统的频率和振型（提示半定系统）.图3五、（20分）如图4一端固定一端自由的纵向杆，杆的抗拉刚度为EA，质量密度为ρ，长度为L,求解：1、写出杆的纵向振动方程和边界条件；2、已知杆的单元刚度矩阵为：，用集中质量方法（两个质点），求杆的纵向振动频率（两阶频率）.图4教务处印制共 2 页第 2 页2006飞行器结构动力学试题标准答案一、填空题1．如图1所示是一简谐振动曲线，该简谐振动的频率为 1.25Hz，从A点算起到曲线上E点表示为完成一次全振动.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

总复习第一章 飞行动力学一、概念：1、体轴系纵轴ox 在飞机对称平面内；速度轴系纵轴a ox 不一定在飞机对称平面内；稳定轴系纵轴ox 在飞机对称平面内，与体轴系纵轴ox 相差一个配平迎角0α。

2、俯仰角θ的测量轴为地轴系横轴g oy ；滚转角φ（倾斜角）的测量轴为体轴系纵轴ox ；偏航角ψ的测量轴为地轴系铅锤轴g oz 。

3、迎角α：空速向量v 在飞机对称平面内投影与机体纵轴ox 夹角。

以v 的投影在ox 轴之下为正。

4、β（侧滑角）：空速向量v 与飞机对称平面的夹角。

以v 处于对称面右为正。

5、坐标系间的关系机体轴系b S 与地轴系g S 之间的关系描述为飞机姿态角（ψφθ、、）； 速度轴系a S 与机体轴系b S 之间的关系描述为气流角（βα、）；速度轴系a S 与地轴系g S 之间的关系描述为航迹角（χμγ、、）。

6、舵偏角符号升降舵偏角e δ：平尾后缘下偏为正0>e δ，产生低头力矩。

0<M 副翼偏转角a δ：右翼后缘下偏（右下左上）为正0>a δ，产生左滚转力矩0<N 。

方向舵偏角r δ：方向舵后缘左偏为正0>r δ，产生左偏航力矩0<L 。

7、稳定性、操纵性与机动性动稳定性：扰动停止后，飞机能从扰动运动恢复到基准运动。

静稳定性：扰动停止的最初瞬间，运动参数变化的趋势。

操纵性：飞机以相应的运动，回答驾驶员操纵各操纵机构的能力。

机动性：指在一定时间内，飞机改变速度大小，方向和在空间位置的能力。

稳定性与操纵性及机动性矛盾。

过稳则不易操纵，机动性差。

8、在建立飞机方程时考虑牵连运动的原因是：牛顿定律是相对惯性坐标系的，机体坐标系为动坐标系。

9、ip jq kr θφψΩ=++=++ 表示：飞机三个姿态角变化率或绕机体轴的三个角速度分量都能合成飞机总角速度分量Ω。

p 、q 、r 一定正交，但φθψ,,三者不一定正交。

10、纵向短周期运动对应大复根，周期短，频率高，衰减快的运动。

图1-1图1-3图1-2本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。

本人签字：编号：西北工业大学考试试题（卷）2005 － 2006学年第 1 学期开课学院 航空学院 课程 飞行器结构力学基础 学时 50考试日期 2005-12-7 考试时间 2 小时 考试形式（闭开）（B A）卷考生班级学 号姓 名第一题(30分) 本题有10个小题，每小题3分，答案及简要运算写在试题空白处。

试分析图1-1所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为： =f试分析图1-2所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为： =f试分析图1-3所示平面结构的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为： =f成绩图1-4共5页 第1页西北工业大学命题专用纸试分析图1-4所示平面刚架的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为： =f利用对称性，判断图1-5所示结构的最简静不定次数，并给出<P>状态和<i>状态（不必计算相应的内力）。

解：试分析图1-6所示平面薄壁结构的静不定次数f 。

解：=f试分析图1-7所示空间薄壁结构 的静不定次数f 。

解：=f图1-7图1-6图1-5M求图1-8所示平面桁架中杆3-8的轴力38N 。

解：棱柱壳体剖面为正方形，壁厚均为t ，受扭矩T M 作用，如图1-9所示。

绘出剖面剪流分布图，标出剪流大小和方向。

解：求图1-10所示二缘条开剖面棱柱壳体的弯心位置CR x ，假设壁不受正应力。

解：图1-8M Taa1 234图1-6 图1-9图1-10第二题(15分) 确定图2所示平面桁架的内力。

图2第三题(20分)刚架的几何尺寸及受载如图3所示。

试用力法确定刚架的弯矩分布并绘制弯矩分布图。

设梁的横剖面抗弯刚度均为EJ，计算中略去轴力和剪力的变形影响。

图3第四题(20分) 单闭室剖面工程梁的载荷及尺寸如图4所示，设壁不承受正应力，求剖面剪流分布并绘制剪流分布图。

西北工业大学飞行器稳定性与操纵性考试试题编号：西北工业大学考试试题（卷）开课学院航空学院课程飞行器稳定性与操纵性学时36考试日期考试时间 2 小时考试形式（）（）卷注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。

2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。

共2页第1页西北工业大学命题专用纸共2页第2页西北工业大学考试试题答案及评分标准开课学院航空学院课程飞行器稳定性与操纵性学时36考试日期考试时间 2 小时考试形式（）（）一、名词解释（6×5）1、纵向平衡曲线纵向定常直线飞行中，俯仰力矩平衡时，升降舵（平尾）偏角与飞行速度或迎角之间的关系曲线2、上反效应定常侧滑直线飞行中，上反角的横向静稳定性作用3、副翼操纵反效刚度小的机翼，在动压大的情况下，偏转副翼引起的附加气动载荷作用在机翼刚性轴之后，引起机翼的扭转变形，削弱了副翼滚转操纵的效果。

随着动压的增加，相同副翼偏角引起的机翼扭转变形增大，副翼的操纵效率更低。

当动压达到某一临界动压值时，副翼的操纵效率为零。

随着动压进一步增大，左压杆却出现右滚力矩，副翼操纵反效4、模态扰动运动特征方程的每一个实根或每一对共轭复根描述的运动5、机翼自转当飞机大于失速迎角飞行时，右滚转时，虽然右机翼的迎角大于左机翼的迎角，但是由于失速，胜利反而小于左翼，此时的横向力矩将加速飞机的滚转二、问答（10，9，10，8，6，7）评分视具体答题情况而定1、平尾对正常式布局飞机（平尾在机翼之后）俯仰力矩的三个作用是什么？答：（1）改变飞机的零升力矩系数大小，甚至使它由负值变为正值（2）偏转平尾（升降舵），是飞机在不同迎角下取得俯仰力矩的平衡（3）改变俯仰力矩曲线的斜率，通过使飞机焦点后移来使飞机具有纵向静稳定性2、飞机设计时决定重心后限位置的因素有哪些？答：（1）为使飞机具有纵向静稳定性，重心必须在飞机焦点之前（2）为使飞机具有纵向松杆静稳定性，重心必须在松杆中性点之前（3）定常曲线飞行时，为使，重心必须在握杆机动点之前（4）定常曲线飞行时，为使，重心必须在松杆机动点之前3、推导飞机小扰动运动方程组所采用了哪些简化假设？答：（1）关于地球的假设，地球是静止不动的平面（2）关于飞机的假设，飞机是刚体，且质量为常数（3）大气为平静的标准大气（4）所选坐标系为原点与质心重合的机体坐标系（5）飞机质量分布对称（6）小扰动假设（7）飞机具有对称面，质量和外形都对称（8）基准运动中，飞机的运动平面、对称面、铅垂面合一（9）基准运动为定直飞行（10）准定常假设4、什么是气流坐标轴系？什么是惯用的机体坐标轴系？答：气流坐标轴系：原点在飞机质心，轴沿飞机速度方向，轴在飞机对称面上垂直于轴指向下方，轴垂直于、，指向右方惯用的机体坐标轴系：原点在飞机质心，轴平行于机身轴线或对称面机翼弦线，指向前方，轴垂直对称面，指向右翼，轴在飞机对称面内，垂直于轴指向下方，且与、形成右手坐标系统5、横侧扰动运动有哪些典型模态？其特点是什么？答：（1）对应模值大实根的滚转收敛模态，特点是衰减快、滚转比偏航和侧滑大得多的非周期运动（2）对应模值小实根的螺旋模态，特点是半衰时长、带滚转、接近零侧滑的偏航非周期运动（3）对应复根的荷兰滚模态，特点是中等阻尼、频率较快、既滚转又偏航带侧滑的周期性运动6、飞机纵向静稳定性导数是什么？它的变化对飞机纵向动稳定性及操纵性的影响是什么？答：飞机纵向静稳定性导数是或。

题号：842《飞行力学与结构力学》考试大纲一、考试内容根据我校教学及该试题涵盖专业的特点，对考试范围作以下要求：1、基本概念：压力中心；焦点；静稳定性；失速；瞬时平衡假设；纵向运动；攻击禁区；相对弹道；绝对弹道；理想弹道；理论弹道；基准运动；扰动运动；附加运动；强迫扰动运动；自由扰动运动；动态稳定性；操纵性；超调量；调节规律；特征方程及特征根。

2、坐标系及其转换：惯性坐标系；弹道坐标系；速度坐标系；弹体坐标系；坐标转换方程；迎角、侧滑角、弹道倾角、弹道偏角、姿态角、速度滚转角；作用在导弹上的力和力矩。

3、导弹运动方程的建立：导弹作为刚体的六自由度运动方程的建立；导弹作为可操纵质点的运动方程的建立；纵向运动方程的建立；平面运动方程方法的建立；轴对称和面对称导弹的操纵方法；理想操纵关系式。

4、过载：过载的概念；过载的投影；过载与运动参数之间的关系；过载与机动性的关系；过载与导弹结构强度设计之间的关系；过载与弹道形状的关系；需用过载；可用过载；极限过载；最大过载；过载与轨道半径的关系。

5、导引规律与弹道：导引弹道的研究方法、特点；相对运动方程的建立；追踪法；平行接近法；比例导引法；三点法；角度法；复合制导。

6、方案制导：方案制导的弹道方程；按要求给出方案弹道的具体方案。

7、干扰力和干扰力矩：风的干扰；发动机安装偏差；弹身对接偏差；弹翼安装偏差；控制系统误差。

8、扰动运动方程：扰动运动方程的建立；扰动运动方程与扰动源性质的关系；“系数”冻结法；扰动运动方程的拉氏解析求解方法；扰动运动方程特征根与扰动运动形态和稳定性的关系。

9、纵向扰动运动：纵向扰动运动动态特性的分析方法；纵向短周期扰动运动的分析；纵向短周期扰动运动的动态稳定条件的推导；纵向短周期扰动运动的动稳定性与静稳定性的关系；纵向短周期扰动运动的传递函数；舵面阶跃偏转时导弹的纵向操纵性分析。

10、侧向扰动运动：侧向扰动运动的建模；面对称导弹侧向扰动运动的模态分析；面对称导弹侧向扰动运动稳定边界条件及稳定边界图的确定和讨论；轴对称导弹侧向扰动运动的分析方法；航向扰动运动模型的特点；倾斜扰动运动的建模；倾斜扰动运动反映偶然和经常干扰的模态误差。

诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。

本人签字： 编号：西北工业大学考试试题（卷）2006 －2007 学年第 二 学期开课学院 航天学院 课程 空气动力学 学时 52 考试日期 2007-7-9 考试时间2小时 考试形式（闭）（A ）卷题号 一 二三四五六七总分得分考生班级学 号姓 名一、名词解释：(15分,1-6题2分，7题3分) 1． 连续介质假设 2． 气体的传热性 3． 不可压流体 4． 流体质点的迹线 5． 流管 6． 涡线7． 马赫数M 及其物理意义二、标出下图中翼型的b c f x Y x Y x Y x Y X X f c l u c f ,,),(),(),(),(,,。

（10分）2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。

共2 页 第1页三、简答题（15分，每题3分）1．写出表征翼型的几个基本参数，并解释他们的意义。

2．解释几何扭转、气动扭转的含意。

3．解释诱导阻力是如何产生的。

4． 驻点压强表示什么？5． 欧拉运动方程表示气体遵循什么规则？ 四、证明：RT d dpa γρ==2 （10分）五、已知二维定常流动的速度分布为 bx v x =, by v y -=（b 为常数）。

（30分）（1）求流线方程；（2）证明该流动满足不可压缩流动的质量守恒定理；（3）求出该流动是否有速度势存在，若有速度势存在，求出速度势。

六、设有盛液容器（如水库或储液罐），在液面下容器底部有一排液小孔，假定液体粘性可以忽略不计，已知液面上压强为1P ，孔口处压强为2P ，孔口面积为2A ，计算小孔泻出的流量（假定流出截面上的速度是均匀的）。

（20分）诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。

本人签字： 编号：西北工业大学考试试题（卷）2007 －2008 学年第 二学期开课学院 航天学院 课程 空气动力学 学时 52考试日期 2008-7-1 考试时间 2小时 考试形式（闭）（A ）卷题号 一 二三四五六七总分得分考生班级学 号姓 名8． 解释流体的流线、涡线、流管、涡管。

参考答案（试卷A-2008）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。

6、临界轨道：倾角为（或，称为临界倾角，此类轨道称为临界轨道。

63.43i =o116.57i =o7、顺行轨道：如轨道倾角，则90i <o 0Ω<&，为西进轨道，又称为顺行轨道。

8、轨道转移：航天器为了从初（始）轨道转移到终（止）轨道而进行的可控制运动称为轨道转移机动或简称轨道转移。

9、再入走廊：为了实现正常再入，再入角e Θ应满足下式：min max ||||||e e e Θ≤Θ≤Θ，称这个范围为再入走廊；再入走廊定义为导向予定着陆目标的“管子”。

在此“管子”内，再入航天器满足所有的限制，如过载限制、热流限制、动压限制等。

10、总攻角：定义总攻角为速度轴与飞行器纵轴之夹角。

1vo x 11o x 二、简述（20分，每题4分）1、直接反作用原理物体产生运动状态的变化，除外界作用力外，还可通过物体本身向所需运动反方向喷射物质而获得加速度，这称为直接反作用原理。

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）在一般情况下，任意一个变质量系统在瞬时的质心运动方程和绕质心转动方程，能用如下这样一个刚体的相应方程来表示，这个刚体的质量等于系统在瞬时的质量，而它受的力除了真实的外力和力矩外，还要加两个附加力和两个附加力矩，即附加哥氏力、附加相对力和附加哥氏力矩、附加相对力矩。

至学年第二学期飞行器结构动力学期末考试试题2008西北工业大学2007诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场本人签字：规则，诚实做人。

编号：成西北工业大学考试试题（卷）绩学年第二学期2007-2008飞行器结构动力学学时开课学院航天学院课程考试日期2008年6月考试时间小时考试形式（）（）卷名姓号考生班级学一、填空题（共20分）1、振动系统的固有频率，当刚度一定时，随质量的增大而________；当质量一定时，随刚度的增大而________。

2、系统的初始条件和外激励对系统的固有频率________影响。

β_________时隔振才3．对于弹簧阻尼隔振系统，不论阻尼大小，只有当频率比有效果，弹簧阻尼隔振器在低频区（相对系统固有频率）对隔振________；当频率比ββ_________；但在频率比以后，传递率曲线无穷大时，传递率趋于________βζ增大而________。

；__________ 当频率比_________时，传递率随阻尼比二、简答题（共10分）1、（5分）简述影响结构动力学分析模型的主要因素及有限元模型的常见模型。

2、（5分）简述位移展开定律。

yYωt，，前轮轴上下运动sin=飞机在跑道上降落滑行的简化模型如图三、（10分）1mkc=5880s·，阻尼系数=294kN/m已知质量N/m=2940kg，弹簧刚度，路面的y=10sin30t（激励cm）（位移），求质量上下振动的振幅。

共3页第1页图 1四、（15分）如图2所示导弹头部安装带有减振装置的仪器组件。

当垂直发射时，导弹有随时间直线增加的加速度。

其中为常数。

如果该组件质量，求发射时组件相对弹体支承板的相对位移和组件的绝对加速度时间函数。

为阻尼忽略不计。

1 仪器组件2 支承座图2 带有仪器的弹头示意图五、（20分）三个质量由两根弹性梁对称的连结在一起，可粗略作为飞机的简化模型（如图3）。

诚信保证
本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。

本人签字：
编号：
西北工业大学期末考试试题（卷）
2008~2009学年第一学期
开课学院理学院课程力学学时60
考试日期2009年1月12日考试时间2小时考试形式（闭）（A）卷
班级学号姓名
重要提示：
1．本试卷分为“单选题”、“填空题”和计算题三部分，总分为100分；2．在答题卡上答题，最后把试卷和答题卡一并交回；
3．答题卡分为两张，答题卡（1）为机读卡，答题卡（2）为书写卡；4．机读卡中数字用钢笔填写，涂点用2B铅笔填涂。

填空题答案栏每格填1位数字，小数点单独占1格，左对齐填写，按要求取位，4舍5入进位；5．题中所涉重力加速度g一律取9.8 m/s2计算；
6．草稿纸不再另发，将试题的背面作为草稿纸，
一、单选题（共30分，每小题3分，在答题卡（1）上完成）
1．对于惯性参考系，下列那项叙述是正确的？（a）在惯性参考系物体所受合力为零，则该物体保持静止或匀速运动的状态；（b）在任何惯性参考系所描述的物理现象都是相同的；（c）两不同惯性参考系间的相对运动，不一定是匀速运动。

A．abc皆正确；B．只有ab正确；
C．只有bc正确；D．只有ac正确。