111 民航特考三等 適航檢查 航空電子 考古題詳解

核心觀念

本題考查 DME 的測距原理，以及如何把 DME 的距離資訊與 VOR 的方位資訊結合，求得航機相對地面導航台的位置。DME 提供的是航機至地面台的斜距；VOR 提供航機相對地面台的磁方位。兩者結合可在平面上定位，並用於航路導航與進場。

解題方法

一、DME 的工作原理

DME 是一種機載與地面台互相應答的脈衝測距系統。機載設備以詢問頻率發射一組脈衝，地面 DME 台接收後，經固定延遲再以另一頻率回傳應答脈衝。機載設備量測詢問脈衝發射至應答脈衝接收的往返時間，扣除地面台的固定應答延遲後，換算航機至地面台的距離。

若量得的往返時間為 $\Delta t$，地面台固定延遲為 $t_d$，電波傳播速度近似光速 $c$，則距離為：

除以 $2$ 是因為量到的是航機至地面台再返回航機的往返時間。DME 顯示的距離稱為斜距（slant range），不是地圖上的水平距離；航機高度與地面台之間的垂直距離愈大，斜距與水平距離的差異愈明顯。

DME 設備以詢問脈衝與地面應答脈衝的重複頻率及延遲特性辨識應答，並透過追蹤應答訊號維持距離讀值。地面台有應答能力上限，訊號超出可服務容量時，系統會限制應答量，以維持可用服務。

二、VOR 與 DME 如何共同定位

VOR 地面台提供航機相對台址的方位角資訊；DME 提供航機至同一台址的斜距。把台址視為定位中心，VOR 方位角決定航機所在的方向，DME 距離則決定航機距台址的距離，因此可將航機位置表示為以台址為基準的極座標位置。

核心觀念

電磁干擾（Electromagnetic Interference, EMI）是指電磁能量影響電子或電氣設備，使其性能降低、訊號失真、誤動作，或無法正常運作。判斷 EMI 的形成，可用「干擾源—耦合途徑—受干擾體」三要件架構說明；抑制時則可從這三處著手，移除其中任一要件，或降低其影響。

解題方法

本題分兩部分作答：先列出 EMI 成立所需的三個要件，再依訊號傳遞路徑，說明如何控制干擾源、阻斷耦合，以及提升受干擾設備的抗擾度。航空器設備密集，應特別注意線束配置、接地與搭接、屏蔽、濾波及系統間的電磁相容性（EMC）。

（一）構成電磁干擾的三個要件

1. 干擾源（source） 產生不希望電磁能量的設備或現象，例如電源轉換器、雷達、無線電發射機、馬達、點火系統、開關電路，以及雷擊或靜電放電。干擾源可以是傳導性，也可以是輻射性。

2. 耦合途徑（coupling path） 干擾能量由干擾源傳至受干擾體的路徑。常見途徑包括：

• 傳導耦合：經由電源線、訊號線、共用接地阻抗或線束傳遞。
• 輻射耦合：以電場、磁場或電磁波形式傳播，再由線束、天線或設備外殼耦入。
• 感應耦合：相鄰導線間因電容或互感產生耦合；高速切換電路或大電流線路尤其需要留意。

3. 受干擾體（victim / susceptible equipment） 接收干擾能量，且其功能或性能因此受到影響的設備或電路，例如航電資料匯流排、導航接收機、飛行控制電子設備、感測器或顯示系統。設備對干擾的敏感程度，與其設計、接線、接地、屏蔽及工作頻率等因素有關。

三者同時存在且干擾能量足以影響設備時，即形成 EMI 問題；若有效移除其中一項或降低其作用，干擾便能受到控制。

（二）電磁干擾的抑制方法

1. 抑制干擾源

核心觀念

本題考查大氣數據系統如何由皮托管與靜壓孔取得壓力資訊，並區分三種空速的定義與用途：

• 指示空速（Indicated Air Speed, IAS）：空速表直接顯示的空速讀值。
• 真實空速（True Air Speed, TAS）：飛機相對周遭空氣團實際前進的速度。
• 對地速度（Ground Speed, GS）：飛機相對地面的速度。

三者依序反映「儀表讀值」、「相對空氣的實際速度」及「相對地面的速度」，不可混為一談。

解題方法

作答時可從量測基礎開始，再說明各速度如何修正或換算，最後連結用途：

1. 皮托管量測總壓 $P_t$，靜壓孔量測靜壓 $P_s$；兩者之差為衝壓 $q_c=P_t-P_s$。
2. 空速表依壓力差顯示 IAS；再考慮儀表、安裝及大氣密度影響，可求 TAS。
3. 將 TAS 與風向、風速合成，即得 GS。

（一）指示空速 IAS

**量測方式：**皮托管迎向氣流取得總壓，機身靜壓孔取得靜壓。空速表以總壓與靜壓之差驅動指示機構，顯示指示空速。低速、可視為不可壓縮流時，衝壓近似為動壓：

其中 $\rho$ 為空氣密度，$V$ 為相對空氣速度。空速表刻度以標準大氣的參考密度校準，因此 IAS 並非直接代表實際空氣中的速度；它也可能受儀表誤差及安裝位置造成的壓力誤差影響。

**用途：**IAS 是飛行員最常直接使用的操作速度，用於控制飛行狀態及遵守速度限制，例如起飛、爬升、進場、失速警戒與機體限制速度。因其與氣動壓力及升力狀態關係密切，飛行操作通常以 IAS 為主要參考。

（二）真實空速 TAS

**求取方式：**TAS 是飛機相對周遭空氣團的實際速度。可由 IAS 修正儀表誤差與位置誤差，得到校正空速（CAS）；再依總壓、溫度及空氣密度修正，得到 TAS。高空或較高速時須考慮可壓縮性，不能只用低速動壓近似。

在低速、可視為不可壓縮流的簡化情形，若已知實際空氣密度：

核心觀念

定速控制（airspeed hold）是閉迴路控制：飛行員設定目標空速，系統量測實際空速並與目標比較，依空速誤差調整發動機推力，使實際空速趨近設定值。

航機前向速度主要藉由推力改變。實際空速低於設定值時，系統增加油門與推力；高於設定值時，系統減少油門與推力。此功能通常由自動油門系統（autothrottle／autothrust）執行，並與自動駕駛的垂直航跡或高度控制協調。

定速迴路

空速設定值 Vc
 │
 ▼
 ┌─────┐ 空速誤差 eV ┌────────────┐
 │比較器├───────────────────►│控制器／補償器│
 └──▲──┘ └─────┬──────┘
 │ │ 油門命令 δt
 │ ▼
 │ ┌────────────┐
 │ │油門伺服／發動機│
 │ └─────┬──────┘
 │ │ 推力 T
 │ ▼
 │ ┌────────────┐
 └────── 實際空速 V ◄────│ 航機動態 │
 └────────────┘
 空速感測器／大氣資料系統

解題方法與控制原理

先指出控制目標及受控量：目標是維持空速，受控量是實際空速 $V$，操縱量是油門命令 $\delta_t$，而油門改變發動機推力 $T$，再使航機速度改變。

空速誤差定義為：