22 道载荷、性能与电池练习题及答案

1. 1. 遥控驾驶员为小型无人机加装了新载荷。不得超出的重量和重心（CG）限制在哪里查找？

   • A.在 14 CFR part 107 中，该规章公布了所有小型无人机的限制
   • B.在航空人员知识考试补充资料（FAA-CT-8080-2H）中
   • C.在 FAA 为该航空器签发的注册证书上
   • D.在制造商的操作手册或无人机系统飞行手册中✓ 答案

   重量和重心限制由制造商在设计与试验阶段确定；FAA 不为小型无人机公布重量与平衡数据，Part 107 仅规定总重必须小于 55 磅。

   编号 QB-AVG636依据： FAA-S-ACS-10B UA.IV.A.K1b; AC 107-2A ch. 5; 14 CFR 107.3报告此题的问题

2. 2. 小型无人机的重心（CG）是什么？

   • A.全机重量被视为集中作用的那一点✓ 答案
   • B.制造商在机体几何中心标出的一个固定点
   • C.全机升力作用的那一点
   • D.最前电机与最后电机正中间的那一点

   重心是全机重量合力的作用点，即平衡点，因此它不是固定位置——只要增减或移动配重，重心就会移动。升力则作用于另一点，即压力中心。

   编号 QB-RCYNA4依据： FAA-H-8083-25 (PHAK) Ch. 5, Weight and Balance; ACS UA.IV.A.K1b报告此题的问题

3. 3. 遥控驾驶员将一块较重的电池明显后移，使重心落到后极限之后。最可能的结果是什么？

   • A.没有影响，只要总重仍低于 55 磅
   • B.转弯时载荷系数自动降低
   • C.稳定性提高，因为飞机现在尾重
   • D.稳定性下降、俯仰操纵困难，可能导致失控✓ 答案

   设计上把重心后极限定在压力中心之前，以保留稳定的低头力矩；装载超过该极限后，这一余度消失，飞机稳定性下降、更难操纵。总重合法并不能使超限的重心变得安全。

   编号 QB-9V5UV4依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (CG and stability); ACS UA.IV.A.K1b报告此题的问题

4. 4. 云台相机被装在多旋翼机架的一侧而不是中轴线上。为什么飞行前必须重新配平？

   • A.法规要求任何设备变更后都必须重新提交重量与平衡表格
   • B.偏置载荷没有气动影响，但会使航空器注册失效
   • C.横向重心偏移会提高失速速度，但不影响操纵
   • D.横向重心偏移迫使飞控系统持续修正，消耗操纵余度和续航✓ 答案

   偏离中轴线的配重会把重心拉向该侧，对侧电机必须持续加速才能保持平飞。这种长期修正既耗电，又占用本可用于机动或应对阵风的操纵权限。

   编号 QB-QCMB53依据： ACS UA.IV.A.K1a-b; AC 107-2A ch. 5 (sUAS loading)报告此题的问题

5. 5. 以超过最大允许起飞重量的状态运行小型无人机，会产生下列哪种性能影响？

   • A.航程增加，因为更重的飞机滑翔更远
   • B.失速速度更低、起飞距离更短
   • C.爬升率和爬升角下降，最大使用高度降低✓ 答案
   • D.机动性提高，因为增加的质量能抵抗阵风

   额外重量需要更大升力，因而需要更大迎角和更大推力，可用于爬升的剩余推力减少，于是爬升率、爬升角和升限都下降。超载还会提高失速速度、延长起降距离，并降低航程与机动性。

   编号 QB-8VSGQ3依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Effects of weight); ACS UA.IV.A.K1a报告此题的问题

6. 6. 在一个海拔 6,000 英尺的作业点，天气炎热潮湿的下午，小型无人机恰好装载到最大起飞重量。遥控机长应得出什么结论？

   • A.性能仍可能不足，飞行前可能需要减重✓ 答案
   • B.公布的最大起飞重量会随场地海拔自动提高
   • C.性能有保证，因为飞机处于公布的限制之内
   • D.只有 55 磅的法规限制才重要；密度高度只影响有人驾驶飞机

   公布的最大起飞重量是结构与设计限制，并不保证在任何条件下都有足够性能。高海拔、高温和高湿都会抬高密度高度，降低推力和爬升能力，因此起飞前可能必须减载。

   编号 QB-T58NYU依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 and Ch. 11; ACS UA.IV.A.K1a, K2报告此题的问题

7. 7. 一架 10 磅重的小型无人机以 60 度坡度做协调等高转弯。其结构大约必须承受多大载荷？

   • A.60 磅
   • B.10 磅
   • C.15 磅
   • D.20 磅✓ 答案

   60 度坡度的协调平飞转弯产生 2.0 G 的载荷系数，因此结构承受实际重量的两倍：10 磅 × 2.0 = 20 磅。等高转弯中的载荷系数只取决于坡度，与飞机重量或速度无关。

   编号 QB-7VE6J2依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Load factor in turns); ACS UA.IV.A.K1报告此题的问题

8. 8. 一架 33 磅重的小型无人机进入 30 度坡度的协调等高转弯，产生约 1.15 G 的载荷系数。结构必须承受的总载荷是多少？

   • A.约 33 磅
   • B.约 38 磅✓ 答案
   • C.约 45 磅
   • D.约 66 磅

   载荷系数是结构承受载荷与飞机实际重量之比，因此载荷 = 重量 × 载荷系数：33 磅 × 1.15 ≈ 38 磅。即使浅坡度转弯，其结构载荷也高于平飞时的 1 G。

   编号 QB-WCRB6A依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Load factors); ACS UA.IV.A.K1报告此题的问题

9. 9. 小型无人机的载荷系数在什么情况下会超过 1 G？

   • A.只有当飞机装载超过最大起飞重量时
   • B.只有平直无加速飞行例外✓ 答案
   • C.只有在下降时，因为重力会叠加载荷
   • D.只有在坡度大于 45 度的转弯中

   任何使飞机偏离直线航径的力都会产生载荷系数，因此转弯、拉起、爬升和急剧下降都会产生载荷系数。在平直无加速飞行中，机翼或旋翼恰好支撑飞机重量，即 1 G。

   编号 QB-EVWGRA依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Load factors); ACS UA.IV.A.K1报告此题的问题

10. 10. 某固定翼小型无人机的无加速失速速度为 25 节。在产生 4 G 载荷系数的机动中，其失速速度约为多少？

    • A.100 节
    • B.35 节
    • C.50 节✓ 答案
    • D.25 节

    失速速度按载荷系数的平方根增大，4 的平方根为 2，因此失速速度由 25 节翻倍到 50 节。这就是为什么大坡度急转弯可能在平飞时本来很安全的速度上导致失速。

    编号 QB-BVKMM7依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Load factors and stall speed)报告此题的问题

11. 11. 固定翼小型无人机的机翼在什么情况下失速？

    • A.机翼超过其临界迎角时✓ 答案
    • B.飞机超过其最大设计速度时
    • C.电池电压低于制造商规定的最低值时
    • D.飞机超过其最大允许重量时

    失速是因为机翼被飞至超过临界迎角、气流分离而发生的，而该迎角在任何速度、重量或姿态下都可能被超过。超重和大载荷系数之所以重要，只是因为它们迫使飞机以更大迎角飞行。

    编号 QB-TCEF27依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Stalls and angle of attack)报告此题的问题

12. 12. 什么是密度高度？它如何影响小型无人机系统的性能？

    • A.经磁差修正的指示高度；数值越高爬升越好
    • B.按 Part 107 小型无人机可合法飞行的最高高度
    • C.经非标准温度修正的气压高度；数值越高性能越差✓ 答案
    • D.经湿度修正的离地高度；对电动飞机没有影响

    密度高度是把当前空气密度换算为标准大气中对应的高度，而性能与空气密度直接相关。密度高度高时空气稀薄，螺旋桨产生的拉力减小，飞机的表现就像在那个更高的高度上飞行。

    编号 QB-CVXXS8依据： FAA-G-8082-22 Ch. 3 (Density altitude); FAA-H-8083-25 Ch. 4 and Ch. 11报告此题的问题

13. 13. 在气压和温度不变的情况下，相对湿度升高会如何影响空气密度和小型无人机的性能？

    • A.空气密度下降，但水汽会提高螺旋桨效率
    • B.空气密度不受影响；湿度只影响能见度
    • C.空气密度下降，密度高度上升，性能变差✓ 答案
    • D.空气密度上升，因为水比空气重，推力提高

    水汽分子比它所置换的氮、氧分子更轻，因此在相同气压和温度下，潮湿空气比干燥空气密度更小。密度更低意味着密度高度更高、螺旋桨拉力更小，爬升能力和载荷能力都下降。

    编号 QB-UCSS78依据： FAA-H-8083-25 Ch. 11 (Humidity and density altitude); FAA-G-8082-22 Ch. 3报告此题的问题

14. 14. 为什么在高海拔场地的炎热天气里，多旋翼无人机爬升更慢、飞行时间更短？

    • A.高海拔使平飞时的载荷系数超过 1 G
    • B.稀薄空气每转推气更少，电机电流更大✓ 答案
    • C.高温使飞控软件下调法定最大高度
    • D.暖空气密度更大，螺旋桨阻力增加、耗能更多

    旋翼拉力与向下加速的空气质量成正比，而高海拔的热空气密度更低，因此同样转速产生的拉力更小。电机只能靠提高转速和电流来补偿，于是爬升变慢、电池耗尽更快。

    编号 QB-9VVX95依据： FAA-G-8082-22 Ch. 3 (Effects of weather on sUAS performance); FAA-H-8083-25 Ch. 11报告此题的问题

15. 15. 如果在飞行中失去动力，多旋翼与固定翼小型无人机有何不同？

    • A.固定翼可以滑翔，而多旋翼几乎立即失去升力✓ 答案
    • B.多旋翼滑翔更远，因为其旋翼桨盘总面积更大
    • C.两者都不受影响，因为它们都依靠飞控计算机而非气动升力
    • D.两种机型都能靠螺旋桨自转实现可控着陆

    固定翼靠前飞速度持续产生升力，动力失效后可转为滑翔并操纵至着陆区，其较高的巡航速度也带来更好的顶风穿透能力。多旋翼的升力完全来自有动力的旋翼，小桨叶惯性太小无法自转，因此动力消失时升力也随之消失。

    编号 QB-RCQSP4依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Principles of flight); AC 107-2A (sUAS types and performance)报告此题的问题

16. 16. 遥控机长应多久确定一次小型无人机的重量与平衡状态？

    • A.每次飞行前，以及每当载荷或构型发生变化时✓ 答案
    • B.购机时确定一次即可，因为数值不会变化
    • C.每 24 个日历月一次，与复训周期一致
    • D.只需在事故后修理完毕时确定一次

    重量与平衡描述的是当时的装载状态，因此必须经常重新评估，而不是只算一次。增加、移动或拆除电池、相机或传感器都会改变总重和重心位置，进而改变性能与操纵品质。

    编号 QB-AV8AF6依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5; ACS UA.IV.A.K2; AC 107-2A ch. 5报告此题的问题

17. 17. 两架相同的多旋翼无人机在悬停，其中一架多带了 2 磅载荷。与较轻的那架相比，较重的那架会

    • A.需要更大拉力和电功率，续航时间缩短✓ 答案
    • B.滞空时间更长，因为更重的飞机总是携带更多储能
    • C.耗电更少，因为增加的质量使悬停更稳定
    • D.以相同功率悬停，因为悬停没有前进运动

    稳定悬停时旋翼总拉力必须等于全机重量，因此重量越大所需拉力越大，转速更高、电流更大。额外电流会更快耗尽容量固定的电池，所以重量增加、续航下降。

    编号 QB-SC35V5依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Weight, lift and power required); ACS UA.IV.A.K1a报告此题的问题

18. 18. 下列关于航空器稳定性的定义，哪一项是正确的？

    • A.航空器结构所承受载荷与其实际重量之比
    • B.使航空器易于机动并能承受机动应力的品质
    • C.固有的修正扰动并返回原航径的品质✓ 答案
    • D.航空器对操纵输入在航径和姿态上的响应

    稳定性是一种设计特性，描述飞机受扰动后返回原飞行航径的趋势。易于机动指的是机动性，对操纵输入的响应指的是操纵性，而载荷之比指的是载荷系数。

    编号 QB-FVZXAC依据： FAA-H-8083-25 Ch. 5 (Stability, maneuverability and controllability)报告此题的问题

19. 19. 在低温环境下使用小型无人机的锂聚合物电池，通常会有什么影响？

    • A.容量增加，因为低温电芯内阻更低
    • B.电池变轻，从而提高续航
    • C.容量不变；温度只影响充电
    • D.可用容量和带载电压下降，飞行时间缩短✓ 答案

    低温会减缓电芯的电化学反应并提高内阻，因此电池可释放的能量减少、带载时电压下降更明显。遥控驾驶员应预期续航缩短，预留更大的电量余量，并遵循制造商的温度使用指南。

    编号 QB-XCUSQB依据： FAA-S-ACS-10B UA.V.C.K2 and UA.V.F.K3 (lithium battery characteristics; these items score under Area V Operations, not Area IV)报告此题的问题

20. 20. 遥控驾驶员发现一次重着陆后锂聚合物电池明显鼓包。正确的做法是什么？

    • A.以较小电流充满以重新均衡电芯，然后继续使用
    • B.在下次飞行前刺破电池以排出内部气体
    • C.停止使用，不再充电或飞行，并按制造商说明处置✓ 答案
    • D.继续使用，但只用于 5 分钟以内的飞行

    鼓包说明电芯已内部损坏并产生气体，热失控风险大幅升高，而锂电池起火极难扑灭。对损坏电池充电、飞行或刺破都可能将其引燃，因此必须退役并按制造商指南处置。

    编号 QB-GMJ4T2依据： FAA-S-ACS-10B UA.V.C.K2 (safe transport, charging, usage and fire risks of lithium batteries); AC 107-2A报告此题的问题

21. 21. 在飞行计划中，遥控驾驶员为什么要考虑电压跌落（voltage sag）？

    • A.经过几个循环后，电压跌落会永久提高电池容量
    • B.电压跌落意味着必须在飞行中重新计算最大起飞重量
    • C.电压跌落只发生在地面充电过程中
    • D.大电流下电压下降，可用能量比静置显示更少✓ 答案

    内阻使电池在大电流放电时端电压下降、负载减小后又回升，因此低功率状态下的读数会高估剩余可用于高负荷返航段的电量。留出保守的电量余量，可避免低压保护在远离降落点时触发。

    编号 QB-Z4R9D3依据： FAA-S-ACS-10B UA.V.F.K3 (mitigating battery and mechanical failures); AC 107-2A报告此题的问题

22. 22. 小型无人机顺着强顺风飞到测绘点，返航时必须顶风飞行。遥控驾驶员应如何规划电量余量？

    • A.不作调整，因为去程的顺风与返程的顶风正好抵消
    • B.不作调整，因为风只影响地速而不影响所需能量
    • C.增加余量，因为顶风返航需要更多时间和能量✓ 答案
    • D.减少余量，因为去程飞得快、耗电少

    飞机是在气团中飞行的，顶风会降低地速，使覆盖同样返航距离所需的时间和能量增加。由于缓慢的顶风段持续时间长于快速的顺风段，两者不会相互抵消，因此返航必须预留更大的电量余量。

    编号 QB-HMWEY3依据： FAA-H-8083-25 Ch. 11 (Effect of wind on groundspeed and range); ACS UA.IV.A.K2报告此题的问题

练习题依据美国联邦法规 14 CFR Part 107 及 FAA《远程驾驶员——小型无人机系统等级》航空人员合格审定标准编写。本网站与美国联邦航空管理局（FAA）无关联，也未获其认可。法规会不时修订，空域授权流程也会变化；请向 FAA 确认现行规定，并在每次飞行前查阅 NOTAM 和临时飞行限制（TFR）。 关于 Part 107 远程驾驶员证书 →