# 《无人机系统组成与飞行原理》题库

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## 一、选择题（40题）

### 无人机概论

1. 以下哪种无人机不能垂直起降？
A. 多旋翼  B. 直升机  C. 固定翼  D. 复合翼
> C

2. 按重量分级，250g-4kg 的无人机属于？
A. 微型  B. 轻型  C. 小型  D. 中型
> B

3. 多旋翼无人机最常见的布局是？
A. 单旋翼  B. X型四旋翼  C. 共轴双旋翼  D. +型六旋翼
> B

### 机架

4. 轴距是指？
A. 机身长度  B. 对角线两电机中心的距离  C. 螺旋桨直径  D. 机臂长度
> B

5. 450mm轴距通常配多少寸的桨？
A. 5寸  B. 8-10寸  C. 12-15寸  D. 3寸
> B

6. 机架材料中，刚性最强且最轻的是？
A. 铝合金  B. 工程塑料  C. 碳纤维  D. 不锈钢
> C

### 动力系统

7. KV值的单位是？
A. V/rpm  B. rpm/V  C. W/V  D. A/V
> B

8. 2300KV电机接4S电池（14.8V），空载转速约为？
A. 23000rpm  B. 34040rpm  C. 8500rpm  D. 9200rpm
> B

9. 低KV电机（800-1200）的特点是？
A. 高转速、小扭矩  B. 低转速、大扭矩  C. 高转速、大扭矩  D. 低转速、小扭矩
> B

10. 穿越机通常用多少KV的电机？
A. 800-1200  B. 1200-1800  C. 2300-2800  D. 400-800
> C

11. 电池上的"S"代表什么？
A. 容量  B. 放电倍率  C. 电芯串联数  D. 品牌
> C

12. 4S锂电池满电电压约为？
A. 12.6V  B. 14.8V  C. 16.8V  D. 11.1V
> C（4×4.2=16.8）

13. 一块 3S 2200mAh 25C 电池的最大放电电流是？
A. 25A  B. 55A  C. 66A  D. 11A
> B（25×2.2=55）

14. C数表示的是？
A. 容量  B. 充电倍率  C. 最大持续放电倍率  D. 电压
> C

15. 螺旋桨规格"5045"中，"50"表示？
A. 螺距5.0寸  B. 直径5.0寸  C. 重量50g  D. 转速5000rpm
> B

16. 同样直径下，螺距越大则？
A. 升力越大  B. 速度越快但更费电  C. 效率越高  D. 噪音越小
> B

17. 推重比的计算公式是？
A. 起飞重量÷总推力  B. 总推力÷起飞重量  C. 总推力×起飞重量  D. 总推力-起飞重量
> B

18. 航拍无人机推荐的推重比范围是？
A. < 1  B. 1 ~ 2  C. 2 ~ 4  D. > 6
> C

### 飞行原理

19. "流体流速越快，压力越____"是伯努利原理的核心？
A. 大  B. 小  C. 不变  D. 不确定
> B

20. 机翼上表面气流速度快，导致上表面压力比下表面？
A. 大  B. 小  C. 相等  D. 不定
> B

21. 螺旋桨产生升力主要依据？
A. 伯努利原理  B. 牛顿第三定律  C. 马格努斯效应  D. 科里奥利力
> B

22. 四旋翼悬停时，对角线电机旋转方向？
A. 相同  B. 相反  C. 随机  D. 全部顺时针
> A

23. 要横滚（向右翻滚），应？
A. 左边两电机加速  B. 右边两电机加速  C. 四个电机同时加速  D. M2加速+M4减速
> D

24. 偏航旋转靠的是？
A. 改变升力大小  B. 改变反扭矩平衡  C. 改变重心  D. 舵面偏转
> B

25. 前进时用到的通道是？
A. 油门  B. 俯仰  C. 偏航  D. 横滚
> B

### 飞控与PID

26. PID中的P代表？
A. 功率  B. 比例  C. 位置  D. 预测
> B

27. PID中的I用来？
A. 快速响应  B. 消除稳态误差  C. 抑制震荡  D. 测量状态
> B

28. P值过大会导致？
A. 反应太慢  B. 震荡  C. 稳态误差  D. 无影响
> B

29. D（微分）项的作用是？
A. 加快响应  B. 消除误差  C. 抑制超调和震荡  D. 测量变化
> C

30. 串级PID从外到内的顺序是？
A. 姿态→速度→位置  B. 位置→速度→姿态  C. 速度→位置→姿态  D. 位置→姿态→速度
> B

### 传感器

31. IMU不包括以下哪个传感器？
A. 加速度计  B. 陀螺仪  C. 气压计  D. GPS
> D

32. 陀螺仪测量的是？
A. 加速度  B. 角速度  C. 地磁方向  D. 气压
> B

33. GPS定位至少需要几颗卫星？
A. 2颗  B. 3颗  C. 4颗  D. 24颗
> C（3颗定位，第4颗授时）

34. RTK可以使GPS精度达到？
A. 10m  B. 5m  C. 1m  D. 2-3cm
> D

35. 高压线附近，以下哪个传感器最可能被干扰？
A. 陀螺仪  B. 加速度计  C. 磁力计  D. 气压计
> C

### 通信系统

36. 无人机遥控通常使用哪个频段？
A. 433MHz  B. 915MHz  C. 2.4GHz  D. 1.2GHz
> C

37. 图传通常使用哪个频段？
A. 2.4GHz  B. 5.8GHz  C. 433MHz  D. 900MHz
> B

38. MAVLink是一种？
A. 遥控协议  B. 图传协议  C. 飞控通信协议  D. 电机控制协议
> C

39. 室内飞行时应切换到什么模式？
A. GPS模式  B. 运动模式  C. 姿态模式  D. 返航模式
> C

40. 以下哪项不是无人机法规要求的？
A. 250g以上实名登记  B. 4kg以上需执照  C. 必须买保险  D. 适飞空域真高120m以下
> C（保险不是强制要求，但推荐）

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## 二、判断题（20题）

1. 无人机只能通过遥控器控制，不能自主飞行。（✗）
2. 多旋翼的升力来自机翼。（✗ — 来自螺旋桨）
3. 轴距越大，能装的桨就越大。（✓）
4. 碳纤维机架不导电。（✗ — 碳纤维导电）
5. KV值越高，电机扭矩越大。（✗ — 越高扭矩越小）
6. 4S电池的标称电压是14.8V。（✓）
7. mAh越大，电池放电电流一定越大。（✗ — 还要看C数）
8. 大螺距桨效率比小螺距桨高。（✗ — 大螺距速度快但费电）
9. 推重比小于1的无人机飞不起来。（✓）
10. 伯努利原理说的是"流速越快压力越大"。（✗ — 越小）
11. 四旋翼的偏航靠改变螺旋桨的倾斜角实现。（✗ — 靠反扭矩差）
12. 油门通道控制四个电机同时增减转速。（✓）
13. PID控制中，I项用来消除稳态误差。（✓）
14. D项（微分）的作用是预测未来趋势，防止超调。（✓）
15. 磁力计测量的是重力方向。（✗ — 测量地磁方向）
16. RTK不需要地面基准站。（✗ — 需要）
17. 数传链路通常使用433MHz或915MHz。（✓）
18. 图传延迟对飞手操作没有影响。（✗ — 延迟太大影响操控）
19. 无人机250g以上必须实名登记。（✓）
20. 室内飞行GPS模式比姿态模式更安全。（✗ — 室内GPS信号差，GPS模式反而不安全）

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## 三、简答题（15题）

1. **简述无人机六大子系统及其一句话功能。**
机架（骨架承载）、飞控（大脑决策）、动力（产生推力）、传感器（感知状态）、通信（收发信息）、载荷（完成任务）。

2. **为什么大轴距必须配低KV电机和大桨？**
大桨需要大扭矩驱动，低KV电机扭矩大；高KV电机扭矩小，带不动大桨，会过热烧毁。

3. **一块电池 4S 1500mAh 75C，请计算电压和最大放电电流。**
电压 = 4×3.7 = 14.8V（满电16.8V），最大电流 = 75×1.5 = 112.5A。

4. **什么是推重比？航拍机和穿越机各推荐多少？**
推重比 = 总推力÷起飞重量。航拍推荐2~4，穿越推荐>4。

5. **用伯努利原理解释为什么机翼能产生升力。**
机翼上表面弯曲→气流路程长→速度快→压力小；下表面平坦→路程短→速度慢→压力大。上下压力差产生升力。

6. **四旋翼如何实现前进？**
俯仰通道：前电机(M1)减速 + 后电机(M3)加速 → 机身向前倾斜 → 升力产生向前分力 → 前进。

7. **四旋翼如何实现偏航？**
打破反扭矩平衡：M2+M4（一组）加速 + M1+M3（另一组）减速 → 净扭矩不为零 → 旋转。

8. **简述PID三个参数的含义和过大时的表现。**
P比例：偏差越大修正越猛，过大→震荡。I积分：累积误差消除残余，过大→响应迟钝。D微分：预测趋势防超调，过大→对噪声敏感抖动。

9. **为什么串级PID最内环（姿态环）频率最高？**
姿态变化最快（ms级），需要最快响应来维持稳定；位置变化较慢，外环频率低。

10. **IMU中的三个传感器分别测什么？**
加速度计：三轴加速度。陀螺仪：三轴角速度。磁力计：地磁方向（航向）。

11. **GPS定位为什么需要至少4颗卫星？**
3颗确定空间位置（三球交汇），第4颗消除接收机时钟误差。

12. **RTK为什么能达到厘米级精度？**
地面基准站位置已知，计算GPS误差并发送修正信号给无人机，差分消除大气/轨道/时钟误差。

13. **无人机的三条通信链路是什么？各用什么频段？**
遥控2.4GHz（发指令）、数传433/915MHz（传飞行数据）、图传5.8GHz（传视频）。

14. **GPS模式和姿态模式的核心区别是什么？**
GPS模式用GPS+视觉定位，松手就悬停。姿态模式不用GPS/视觉，只靠IMU维持姿态，松手继续飘。

15. **飞行前必查清单至少包含哪五项？**
电池满电无鼓包、螺旋桨完好方向正确、GPS搜星>10颗HDOP<1、固件参数正确、空域天气无限制。

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## 四、计算题（10题）

1. 电机KV2300，电池4S（14.8V），求理论空载转速。
> 2300 × 14.8 = 34040 rpm

2. 电池 6S 2200mAh 45C，求标称电压和最大持续放电电流。
> 电压 = 6 × 3.7 = 22.2V，电流 = 45 × 2.2 = 99A

3. 四旋翼起飞重量800g，每个电机最大推力350g，求推重比并判断适用场景。
> 总推力 = 4 × 350 = 1400g，推重比 = 1400 ÷ 800 = 1.75，< 2 → 偏弱，不推荐

4. 电机2212-920KV，配3S电池（11.1V），1045桨，单电机推力约800g。四个电机总推力多少？如果整机重1500g，推重比？
> 总推力 = 4 × 800 = 3200g，推重比 = 3200 ÷ 1500 ≈ 2.13，航拍可用

5. 电池 4S 1500mAh，悬停电流共20A，求理论悬停时间。
> 1500mAh = 1.5Ah，时间 = 1.5 ÷ 20 × 60 = 4.5分钟（理论值，实际约80%即3.6分钟）

6. 一台穿越机重450g，配四个2300KV电机，每电机配5045桨在4S下推力约550g。求推重比并判断用途。
> 总推力 = 4 × 550 = 2200g，推重比 = 2200 ÷ 450 ≈ 4.89，> 4 → 竞速级

7. 某人想把10寸桨装到2800KV电机上，能行吗？为什么？
> 不行。2800KV扭矩太小，带不动10寸大桨，会过流烧电机。10寸桨应配800-1200KV电机。

8. 一块6S 5000mAh 30C电池，最大能提供多少功率？（近似）
> 电压 = 22.2V，最大电流 = 30 × 5 = 150A，最大功率 ≈ 22.2 × 150 = 3330W

9. 四旋翼重1200g，期望推重比2.5，每个电机至少需要多大推力？
> 总推力需求 = 1200 × 2.5 = 3000g，单电机推力 ≥ 3000 ÷ 4 = 750g

10. 一架无人机使用4S 1800mAh电池，飞行8分钟后降落，降落时电池还剩20%容量。求平均飞行电流。
> 实际用掉容量 = 1800 × 80% = 1440mAh = 1.44Ah，时间 = 8/60 h，平均电流 = 1.44 ÷ (8/60) = 10.8A

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## 五、综合论述题（5题）

1. **设计一架航拍无人机的完整动力方案**：要求轴距450mm，续航≥20min，挂载GoPro相机。给出电机KV/桨尺寸/电池配置，并说明选型理由和推重比核算。

2. **分析PID调参思路**：一架无人机在悬停时有轻微抖动（高频小幅震荡），且对外部扰动反应过猛。请诊断可能的问题参数，给出调参步骤和预期效果。

3. **GPS失效场景分析**：一架无人机在城市峡谷（高楼之间）飞行，GPS信号差、磁力计受钢筋干扰。分析飞控系统还能依靠什么传感器维持飞行，可能遇到什么风险，应如何应对。

4. **通信链路冗余设计**：设计一个双链路方案，确保遥控链路中断后无人机能安全返航。说明主链路、备用链路、切换逻辑、以及飞控需配置的参数。

5. **行业应用方案**：选择电力巡检场景，从无人机选型、载荷配置、航线规划、通信方案、规避风险五个维度给出完整方案。

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*低空智能数据技术教研室 | 2026年5月*