112 民航特考三等 適航檢查 民用航空器及發動機系統 考古題詳解
第 一 題25 分
民用航空飛機文件中有哪些紀錄是必須永久保存?
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核心觀念
本題考航空器維護紀錄的保存期限。以命題當年(民國 112 年)法規為準,依《航空器飛航作業管理規則》第 322 條及附件三十一,航空器維護紀錄分為兩類:一般維護工作紀錄,以及隨航空器保存、出售時一併移轉的持續適航狀態紀錄。
題目所稱「永久保存」,應掌握為紀錄隨航空器保存並於出售時移轉,使其持續記錄航空器的使用與適航狀態;並非所有維護文件都一律無限期保存。
解題方法
先依附件三十一第 3 點區分保存期限:
- 第 1 點所列的維護、修理、預防性維修、改裝及檢查紀錄,保存至該工作重複執行或被其他工作取代,但至少保存一年。
- 第 2 點所列的航空器及零組件狀態紀錄,應保存,並於航空器出售時隨機移轉。這類紀錄就是本題問的長期保存紀錄。
應隨航空器保存並移轉的紀錄
- 機體、各發動機、螺旋槳及旋翼片的總使用時間。
- 機體、各發動機、螺旋槳、旋翼片及設備之年限管制件現況。
- 航空器上須定期翻修設備,自前一次翻修後的使用時間。
第 二 題25 分
(一) 何為飛機鋁合金蒙皮表面陽極化處理(Alodine)?(10 分)
(二) 如何執行飛機鋁合金表面陽極化處理?(15 分)
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(一)Alodine 的意義與核心觀念
題目將 Alodine 稱為「陽極化處理」,但嚴格而言,Alodine(又稱 Alodizing、化學膜處理或鉻酸鹽轉化膜處理)不是電化學陽極氧化。陽極氧化是以鋁件作為陽極,通電使表面生成氧化鋁膜;Alodine 則是以化學藥劑與鋁合金表面反應,生成極薄的化學轉化膜,不需外加電流。
Alodine 的主要目的如下:
- 提升耐蝕性:轉化膜使鋁合金表面較不易受腐蝕。
- 作為塗裝底層:改善底漆或塗料對鋁表面的附著。
- 保留導電性:相較於一般陽極氧化膜,化學轉化膜較薄,適合需要維持電氣接地或導電性的表面處理。
- 保護薄板表面:膜層薄,對零件尺寸影響小,但耐磨耗能力不如較厚的陽極氧化膜。
Alodine 是商品名稱之一;此類鋁及鋁合金化學轉化膜常以 MIL-DTL-5541 等規範作為依據。實際使用藥劑、處理時間、溫度及驗收要求,應依飛機維修手冊、製造商程序及適用規範辦理。
(二)鋁合金表面 Alodine 處理程序
1. 確認適用程序並做好防護
先確認零件材質、處理範圍、使用的轉化膜藥劑及飛機維修手冊規定。遮蔽不應處理的區域,並依藥劑安全資料使用適當個人防護具。若是飛機蒙皮局部修復,需避免藥劑流入接縫、電氣設備、液壓系統或其他不允許接觸的區域。
2. 去除塗層、油脂與污染物
移除處理區域原有的漆膜或不相容塗層,再使用適用的清潔劑去除油脂、污垢與其他污染物。清潔後以清水充分沖洗。表面必須潔淨,否則油污會阻礙藥劑均勻反應,造成漏處理或膜層不均。
3. 去除腐蝕產物並整理表面
第 三 題25 分
(一) 軸流式噴射發動機依空氣流進發動機內部的方向,有哪些主要部件段?(10 分)
(二) 請繪圖並敘述空氣流經各部件段之壓力、溫度及速度等的差異變化。(15 分)
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核心觀念
本題考軸流式噴射發動機的主要部件排列,以及氣流通過各部件時,壓力、溫度和速度如何改變。答題時要先沿氣流方向列出部件,再說明各段的功能與變化趨勢。
以下以一般軸流式渦輪噴射發動機為例。壓力、溫度可分為靜態值與總值;趨勢判斷以總壓、總溫為主,速度則指氣流的絕對速度。各型發動機的實際速度分布會因設計而異。
解題方法
先依氣流方向列出進氣與排氣路徑,再用各部件的能量轉換功能判斷變化:
- 擴壓器使氣流減速,將部分動能轉為靜壓。
- 壓縮機由轉子對氣流作功,使壓力、溫度上升。
- 燃燒室加入燃料並燃燒,使溫度大幅上升;因燃燒與流動損失,總壓略降。
- 渦輪由高溫燃氣取出能量,帶動壓縮機,因此燃氣壓力、溫度下降。
- 排氣噴嘴使燃氣膨脹加速,將壓力與熱能轉成噴流動能。
(一)主要部件段
依空氣流入發動機後的方向,軸流式噴射發動機主要包括:
- 進氣道(進氣段)
- 壓縮機段:包含多級轉子與靜子
- 燃燒室段
- 渦輪段:包含渦輪導向器與渦輪轉子
- 排氣段:包含排氣管及排氣噴嘴
簡要氣流路徑為:
進氣道 → 壓縮機 → 燃燒室 → 渦輪 → 排氣段/噴嘴
(二)部件示意圖與變化
氣流與軸功傳遞示意圖
氣流 →
[進氣道/擴壓器] → [軸流式壓縮機] → [燃燒室] → [渦輪] → [排氣噴嘴] → 高速噴流
↑ │
└── 軸功 ────┘
帶動壓縮機
各部件段的變化
| 部件段 | 壓力變化 | 溫度變化 | 速度變化與原因 |
|---|---|---|---|
| 進氣道/擴壓器 | 靜壓上升;總壓理想上不變,實際因摩擦略降 | 靜溫因減速而上升;總溫理想上不變 | 下降;擴大流通面積,使部分速度能轉為壓力 |
| 壓縮機 | 總壓顯著上升 | 總溫上升 | 各級轉子與靜子間會變化;整體出口速度通常維持在設計範圍,並非必然一路增加 |
| 燃燒室 | 總壓略降,主要來自燃燒與流動損失 | 大幅上升,為全程最高的溫度區段 | 維持較低速度以穩定燃燒;因燃氣膨脹,局部速度可能改變 |
| 渦輪 | 總壓下降 | 總溫下降 | 導向器會使燃氣加速並轉向;渦輪轉子從燃氣取出功,出口速度依級數與設計而變 |
| 排氣段/噴嘴 | 靜壓下降,膨脹至接近環境壓力;總壓因損失略降 | 靜溫下降; |
第 四 題25 分
一架空重直升機進行三點秤重之載重平衡檢測,其秤重資料如下:
前方支撐點:重量 ,於 基準位置。
右後方支撐點:重量 ,於 基準位置。
左後方支撐點:重量 ,於 基準位置。
直升機空重/重心包絡線圖如下圖:
(一) 請計算該直升機重心位置。(15 分)
(二) 分析重心位置是否在安全範圍?(10 分)
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核心觀念
本題考查三點秤重後之飛機重量與重心計算。
重心位置依力矩平衡原理求得:
其中:
- :各支撐點秤得之重量
- :各支撐點相對於基準面的力臂位置
- :直升機空重
- :總力矩
題圖為「空重—重心包絡線圖」,須將計算所得之總重量與重心位置代入圖中,判斷該點是否位於安全包絡線內。
解題方法
(一)計算直升機重心位置
1. 計算直升機總空重
2. 計算各支撐點對基準面的力矩
前方支撐點力矩:
右後方支撐點力矩:
精確計算為:
亦可將後方兩支撐點合併計算: