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2014年硕士www.7727.com入学考试科目《飞行器设计基础》考试大纲
发布时间:2013-11-14 
《飞行器设计基础》科目满分为150分。本科目有三套试卷,这三套试卷分别对应三个方向:
(1)       飞行器设计方向
(2)       航空宇航信息与控制方向
(3)       推进系统设计方向
考生可选择其中一个方向考试,每个方向的分值都为150分。
飞行器设计方向分为两个部分,第一部分为《航空航天概论》考试内容,满分值为50分。第二部分的满分值为100分,分为三个方向:气动方向、结构方向、人机环方向。这三个方向的分值都为100分。考生可以从气动、结构、人机环这三个方向中选择一个方向答题。
航空宇航信息与控制方向的考试内容为A卷《自动控制原理》。
推进系统设计方向有两套试卷:A卷(航空燃气轮机原理)、B卷(工程热力学)。
各个方向详细的考试范围介绍如下。
 
(1)飞行器设计方向  (满分150分)
第一部分:航空航天概论(满分50分)
参考书目:
王云主编,《航空航天概论》,北京航空航天大学出版社
 
考试内容:
1.         航空航天发展史
2.         奋进中的中国航空航天
3.         飞行原理
4.         世界名机赏析
 
第二部分  (满分100分)
在气动、结构、人机环三个方向中选出一个方向进行答题,每个方向分值都为100分。
气动方向(满分100分)
参考书目:
1. 钱翼稷,空气动力学,北京航空航天大学出版社,2004
2. 徐华舫,空气动力学基础,北京航空航天大学出版社,1987
3. John D. Anderson, Jr., “Fundamentals of Aerodynamics”Third Edition, International Edition. Mechanical Engineering Series, New York: McGaw-Hill, 2001
 

考试内容

根据本专业教学及专业特点,对考试范围作以下要求:
1. 空气动力学的分类,流动的类型;量纲分析,Buckingham Pi 定理;流动相似准则。
2. 空气动力学中的一些基本准则和公式;矢量分析和场论;流体模型:控制体和流体微团;连续方程、动量方程、能量方程,动量方程的应用;用实质导数表达的基本方程;流动的迹线和流线;旋转角速度、旋度、变形角速度,环量;流函数、势函数,流函数势函数的关系。
3. 不可压无粘流基础;Bernoulli方程及其应用;不可压流中的速度边界条件;不可压无旋流的控制方程:Laplace方程;基本流动:均直流、源汇、偶极子和点涡,流动叠加;绕圆柱有升力流动;Kutta-Joukovski定理。
4. 绕翼型的不可压流;翼型的几何描述术语、翼型的气动力特性;低速绕翼型流动解的基本原则:涡面;库塔条件;经典薄翼理论:对称翼型和有弯度翼型。
5. 绕有限翼展的不可压无粘流;下洗和诱导阻力;涡线及Biot-Savart定理、Helmholtz定理;Prandtl经典升力线理论;椭圆翼载荷分布的特点。
6. 压缩性的定义;热力学第一定律、第二定律及其应用,熵的概念。音速的定义及计算公式推导。
7. 等熵关系式,滞止参数与静参数的关系。
8. 正激波、斜激波关系式,Prandtl-Meyer膨胀波。
9. 等熵准一维管道流动。
10. 线性化速度势方程;压缩性修正;临界马赫数。
11. 线化超音速小扰动流;超音速薄翼型的升力系数及阻力系数计算。
 
结构方向(满分100分)
参考书目:
史治宇,丁锡洪. 飞行器结构力学,国防工业出版社,2013
 
考试内容:
1.         弹性力学基本公式与原理
2.         静定结构弹性位移计算
3.         板杆式薄壁结构内力计算
4.         薄壁梁结构内力计算
5.         结构稳定性计算
 
 
人机环方向(满分100分)
参考书目
《自动控制原理(第五版)》胡寿松主编,科学出版社,2007年
 
复习范围:
经典控制部分
自动控制系统的基本概念;   
系统微分方程式的建立; 
传递函数的定义及求取方法;
方块图变换的基本法则,转换为信号流图的方法; 
用梅逊公式求取系统变量间的传递函数; 
实际物理系统(机电系统)数学模型建立; 
反馈控制系统稳定的基本概念; 
劳斯判据的应用; 
反馈控制系统稳态误差的概念及求取; 
控制系统动态性能指标的定义; 
一阶、二阶系统动态性能指标的求取; 
控制系统根轨迹的绘制; 
利用根轨迹进行系统分析及计算系统性能指标;
频率特性的定义,求法; 
极坐标图及伯德图的绘制; 
利用奈氏判据判别系统稳定性; 
频域性能指标的定义及求取; 
最小相位系统的判断;
稳定裕度
 
现代控制部分: 
线性定常系统的状态空间描述、坐标变换(线性变换)及状态方程求解;
线性定常系统的能控性与能观性,标准型以及能控性与能观性分解;
状态空间描述与传递函数的关系,单变量系统的状态空间实现;
单变量系统的极点配置及观测器设计
 
(2)航空宇航信息与控制方向  (满分150分)
 
2014年,航空宇航信息与控制方向只考A卷(自动控制原理)。
 
一、    考试范围
经典控制理论:掌 握自动控制的基本概念,理解自动控制系统的基本要求(稳定性、稳态性能、动态性能);对自动控制系统的基本工作原理、数学模型有明确的了解,掌握如何建立 控制系统的时域和复数域的数学模型,熟练掌握利用梅森增益公式写出系统传递函数;熟练掌握自动控制系统的分析方法,包括时域法、频域法、根轨迹法,以及系 统对应在时域、复域和频域的动态性能指标及相互关系;掌握使用稳定性判据判定系统稳定性,掌握劳斯判据的应用;掌握频率特性求解方法,绘制开环幅相频 (Nyquist)曲线和开环对数频率(Bode)曲线,掌握依据奈氏判据和对数频率稳定判据分析闭环系统稳定性方法;掌握P、I、D环节的基本控制规 律,理解其在改善系统性能中的作用,掌握超前网络、滞后网络、超前-滞后网络等串联校正的特点;能够根据对系统提出的性能指标要求进行系统综合与校正。
二、    考试题型与分值
1.     概念及名词解释(5×2分=10分)
2.     填空题(20×2分=40分)
3.     简答题(5×4分=20分)
4.     综合题(5小题,共80分)
三、    指定参考教材
1.     《工业控制基础》  清华大学出版社   田作华等
2.     《自动控制原理与设计》(第5版),Gene F.Franklin 李中华译 人民邮电出版社
 
 
(3)推进系统设计方向  (满分150分)
    推进系统设计方向分为A卷(航空燃气轮机原理)与B卷(工程热力学)。
 
推进系统设计方向
A卷(航空燃气轮机原理)
参考书目:
《航空燃气轮机原理》 彭泽琰等,国防工业出版社 2008;
 
只考第一篇航空叶片机原理,重点在轴流压气机部分。
第一篇 航空叶片机原理
 第一章 绪论
第一节 叶片机概念和叶片机的主要形式
第二节 航空叶片机的发展概况
小结
思考和练习题
 第二章 气体在叶片机内运动应遵循的基本方程
第一节 连续方程
第二节 能量守恒方程(热焓形式的能量方程)
第三节 热力学第一定律方程
第四节 机械能形式的能量方程(广义伯努利方程)
第五节 动量守恒方程(欧拉方程)
第六节 动量矩方程
小结
思考和练习题
 第三章 轴流式压气机工作原理
第一节 压气机中的气动热力过程
第二节 多级轴流式压气机的分解研究方法
第三节 基元级的速度三角形
第四节 在基元级中对气流的加功和增压
第五节 压气机叶栅的基本参数
第六节 轴流式压气机级的工作原理
第七节 轴流式压气机超声速级和跨声速级的特点
第八节 多级轴流式压气机
第九节 轴流式压气机新技术的发展和应用
小结
思考和练习题
 第四章 轴流压气机的非设计和非稳定工况
第一节 引言
第二节 单级轴流压气机特性
第三节 多级轴流式压气机特性的特点
第四节 压气机的相似准则和轴流压气机的通用特性
第五节 压气机的非稳定工况与进口流场畸变
小结
思考和练习题
 第五章 离心式压气机
第一节 离心式压气机的基本组成部分和工作概况
第二节空气在进气装置中的流动
第三节 空气在工作轮中的流动
第四节 空气在扩压器中的流动
第五节 离心式压气机的损失和效率
小结
思考和练习题
 第六章 涡轮
第一节 涡轮的基元级
第二节 涡轮级和多级涡轮
第三节 涡轮特性
第四节 涡轮部件的材料、工艺和冷却
第五节 径流式涡轮
第六节 涡轮新技术的发展和应用
小结
思考和练习题
 
 
推进系统设计方向
B卷(工程热力学)
参考书目:
1.《工程热力学》沈维道 童钧耕第四版,高教出版社;
2.《工程热力学学习辅导与习题解答》童钧耕 第1版或第2版, 高教出版社
 
第一部分 基本概念及定义
1.1 系统
系统、外界、边界;开口系(控制容积)、闭口系(控制质量);绝热系;孤立系;简单可压缩系。
1.2 平衡状态和状态参数
平衡状态、平衡状态的充要条件;平衡与稳定;状态参数,系统两状态相同的判定;状态参数的特征;强度量与广延量;状态参数图与平衡状态。
1.3 温度温标
温度的物理概念;热力学温标、国际摄氏温标与热力学温标的关系。
1.4 压力
压力、压力的单位、系统绝对压力、当场大气压、真空度。
1.5 状态方程
理想气体的状态方程、气体常数、通用气体常数;范德瓦尔方程、维里方程。
1.6 准静态过程和可逆过程
准静态过程、可逆过程;可逆过程与准静态过程关系;可逆过程和准静态过程在状态参数图上的表示。
1.7 循环
循环、循环特性、正向循环(动力循环)、逆向循环(制冷循环和热泵循环);可逆循环。循环的经济性指标。
1.8 功和热量
功和热量的定义、特征;可逆过程中的容积变化功(膨胀功或压缩功)及在压容图(p-v图)的表示;可逆过程的热量及在温熵图(T-s图)的表示。
 
第二部分 气体的性质
2.1 理想气体及其混合气的性质
理 想气体、标准状态理想气体的摩尔体积;气体的比热容、理想气体的比定压热容与比定容热容;理想气体比热容比(理想气体的比热容比等于绝热指数);迈耶公 式;理想气体的比定压热容容恒大于比定容热容容。理想气体的热力学能(以前称内能)与焓、任意过程的热力学能及焓的变化量Δu、Δh;理想气体熵变的定 义、计算式。
理想气体混合气体、折合分子量、折合气体常数;质量分数、摩尔分数、体积分数及相互关系;折合分子量和折合气体常数计算。
理想气体混合气的分压力定律和分体积定律;利用摩尔分数计算分压力。
混合气体的比热容、热力学能、焓及混合气过程的熵变计算式。
2.2 水和蒸汽的性质
饱 和状态、饱和状态的温度和压力一一对应、克拉贝隆-克劳修斯方程;水定压汽化过程的p-v图及T-s图:临界点、饱和液线饱和干蒸汽线、未饱和液区、湿蒸 汽区和过热区、过冷液、饱和液、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽;干度、湿饱和蒸气比体积、热力学能、焓及熵的计算;汽化潜热。
2.3 湿空气
湿空气、水蒸气的分压力及干空气分压力;饱和湿空气、湿空气的吸湿能力、使空气达到饱和的途径;绝对湿度、相对湿度、含湿量d;湿空气的焓和焓-湿图。
 
第三部分 气体的热力过程
3.1 理想气体的基本热力过程
多 变过程、定压过程、定温过程、定熵过程(可逆绝热过程)、定容过程及过程方程、在p-v图和T-s图上的表示;理想气体多变过程中热力学能、焓及熵变计 算;多变过程中气体的比热容;多变过程中的容积变化功、多变过程中的技术功、多变过程的热量;p-v图及T-s图各参数的变化规律。
3.2 水蒸气的基本热力过程
水蒸气定压过程的热量、水蒸气的绝热过程的功、水蒸气的定容的压力和干度;水蒸气的节流。
3.3 湿空气的热力过程
湿空气加热过程、冷却去湿过程、绝热增湿过程、绝热混合过程、干燥过程的参数、热量和析水量;湿空气节流。
 
第四部分 热力学第一定律
4.1 热力学第一定律的实质
4.2 膨胀功、技术功和流动功
可逆过程的容积变化功;技术功、技术功的计算及在p-v图上表示;内部功、轴功;推动功、流动功。
4.3 热力学第一定律表达式
热力学第一定律基本表述和一般表达式;闭口系第一定律的解析式及在过程、循环和孤立系中的应用;稳流开系第一定律表达式。
4.4 喷管内气体的流动
气 体在喷管(或扩压管)内流速变化的压力条件和几何条件;滞止过程、滞止参数;音速、马赫数;临界截面、临界压力、临界温度、临界压力比;喷管内流速和流量 分析及计算、背压和背压对收缩喷管及缩放喷管的流速和流量的影响;气体在扩压管中流动;速度系数和能量损失系数及气体在喷管内不可逆流动。
4.5 绝热节流
绝热节流的特征、气体的焦耳-汤姆逊系数、转回温度和转回曲线。
4.6 压气机的热力过程
压气机分类和特征;单级活塞式压气机的理论耗功;余隙容积、余隙容积百分比、容积效率、余隙容积对压气机理论耗功的影响;多级压缩节间冷却及各级的增压比、多级压缩节间冷却耗功计算、活塞式压气机定温效率;叶轮式压气机绝热效率及压气机所需的功、叶轮式压气机的绝热效率。
 
第五部分 热力学第二定律
5.1 热力学第二定律的两种表述
5.2 卡诺循环和卡诺定理
卡诺循环的组成、卡诺循环的热效率、卡诺制冷循环的制冷系数和卡诺热泵循环的供暖系数;卡诺定理及其推论。
5.3 平均吸(放)热温度和多热源热机的热效率
系统在可逆过程中的平均吸(放)热温度、多热源可逆循环的热效率和概括性卡诺循环(如斯特林循环)的热效率。
5.4 克劳修斯积分和热力学第二定律的数学表达式
克劳修斯积分不等式和积分等式、热力学第二定律的数学表达式、孤立系统的熵增原理及过程进行判据。
5.5 熵和熵方程
熵的定义、不可逆过程熵变的计算; 熵流、熵产;一般开系熵方程、闭口系熵方程、稳态稳流系统熵方程。
5.6 作功能力损失与熵产
热量的可用能、闭口系的作功能力、稳流开系的作功能力、系统作功能力损失和熵产。
 
第六部分 热力学一般关系式及实际气体性质
6.1 亥姆霍兹函数和吉布斯函数
亥姆霍兹函数F和吉布斯函数G的定义及物理意义
6.2 麦克斯伟关系
吉布斯方程;麦克斯伟关系;体积膨胀系数、等温压缩率、压力温度系数及其相互关系。
6.3 熵、热力学能、焓及比热容容的一般表达式
第一ds方程及第二ds方程;热力学能的一般方程、焓的一般方程、的一般关系。
6.4 普遍化状态方程和通用压缩因子图
压缩因子及其物理意义;对比参数、对应态原理;通用压缩因子图。
 
第七部分 气体与蒸汽的流动
7.1 稳定流动基本方程式
流量方程、能量方程、过程方程及声速方程
7.2 喷管计算
不同来流条件下喷管的计算。
 
第八部分 热力过程及热力循环
8.1 热力过程的定义和分类
8.2 循环分析的目的和方法
循环分析的目的和方法;第一定律分析法、第二定律分析;空气标准。
8.3 活塞式内燃机循环
活 塞式内燃机混合加热理想循环(又称萨巴德循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定压加热理 想循环(又称狄塞尔循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定容加热理想循环(又称奥托循 环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较。
8.4 燃气轮机装置循环
燃气轮机装置定压加热的理想循环(又称布雷顿循环)的构成、循环增压比、循环增温比、装置热效率计算及分析;燃气轮机装置定压加热的实际循环、压气机绝热效率、燃气轮机的相对内效率、循环内部热效率;回热和回热度;回热的基础上分级压缩、中间冷却和分级膨胀、中间再热。
8.5 蒸汽动力装置循环
基 本蒸汽动力循环—朗肯循环构成、p-v图和T-s图、利用图或表确定各状态点参数、朗肯循环的热效率;蒸汽参数对热效率的影响分析;有摩阻的实际循环、汽 轮机的相对内效率、循环内部热效率;理想耗汽率、内部功耗汽率、有效功耗汽率;再热循环构成、p-v图和T-s图、利用图或表确定各状态点参数、循环的热 效率和分析;抽汽回热循环构成、p-v图和T-s图、抽汽量、利用图或表确定各状态点参数、循环的热效率和分析;
8.6 制冷装置循环
逆向卡诺循环;制冷量;压缩空气制冷循环构成及T-s图、制冷系数、制冷量与循环增压比关系;回热式压缩空气制冷循环;压缩蒸汽制冷循环构成、T-s图和logp-h图、利用图或表确定各状态点参数、制冷系数;制冷剂性质;热泵循环的一般概念。

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