112 民航特考三等 適航檢查 航空電子 考古題詳解

核心觀念

偏航阻尼器（Yaw Damper）是 ATA 第 22 章自動飛行系統中的穩定增強功能，通常可獨立於自動駕駛儀運作。它透過感測飛機的偏航運動，自動操縱方向舵，抑制不希望出現的偏航振盪，減少飛行員持續以方向舵修正的負擔。

題目重點是說明三件事：系統由哪些部分構成、要達成哪些功能、如何形成自動回授控制。不同機型的配置與名稱略有差異，以下依一般大型民航飛機的典型架構說明。

解題方法：先列訊號鏈，再說明控制方向

可用「感測—運算—伺服作動—方向舵—回授」整理基本原理。感測器先取得偏航運動資訊，控制器據此計算修正方向舵的指令，作動器使方向舵產生反向修正；偏航率降低後，控制器再減少或解除修正，形成閉迴路控制。

組成

1. 偏航感測元件：偏航率陀螺儀或慣性參考系統（IRS／IRU）提供偏航率訊號。部分機型另利用側向加速度、空速或姿態等資料，改善阻尼或協調轉彎的效果。
2. 偏航阻尼器控制器：偏航阻尼器電腦或飛行控制電腦接收感測資料，判斷偏航運動並計算方向舵修正量；通常設有訊號有效性與系統故障監控。
3. 操作及狀態指示元件：駕駛艙的接通／解除開關、狀態燈或故障提示，供機組控制及確認系統狀態。
4. 伺服作動及方向舵控制機構：電氣伺服器、電液伺服閥或偏航阻尼器作動器，將控制指令轉成方向舵控制輸入。方向舵再由飛機的主要飛行操縱作動系統驅動。
5. 位置回授與電源：伺服器或作動器的位置回授元件（例如 LVDT）回報實際作動量，供控制器比較指令與實際響應；系統另由飛機電源及相關液壓源提供操作所需能量。

功能

• 抑制荷蘭滾（Dutch roll）：荷蘭滾是偏航與滾轉互相耦合的振盪運動。偏航阻尼器自動修正方向舵，降低振盪，使飛機運動較平順。
• 減少不必要的偏航及側滑：在有偏航擾動時提供方向舵修正，降低機身側滑及乘客感受到的左右擺動。

核心觀念

慣性導航系統（INS）利用陀螺儀量測姿態與角速度、加速度計量測比力，經座標轉換及積分，推算飛機的速度與位置。大型民航機的慣性導航通常會整合大氣資料電腦（ADC），提供氣壓高度、空速等大氣資料。

本題考查兩件事：一是氣壓高度如何協助慣性導航；二是在飛機停放地面、沒有 GPS 時，INS 如何利用地球自轉求得初始緯度。

解題方法

一、慣性導航需要氣壓高度的原因

加速度計量到的是比力，INS 必須知道飛機相對地球的位置與運動狀態，才能將量測值轉換到導航座標系並進行位置推算。高度資訊主要有以下用途：

1. 提供垂直位置參考：氣壓高度可補充慣性垂直通道的高度資訊，協助限制垂直位置誤差。因垂直加速度經兩次積分後，偏置誤差容易累積成明顯高度漂移，氣壓高度可用於修正或約束此漂移。
2. 改善導航計算所需的位置參數：INS 的地球模型與座標轉換會用到飛機所在位置；高度會影響地球曲率半徑等計算值，也可供導航解算及系統監控使用。
3. 支援其他導航與飛行功能：整合系統可將氣壓高度提供給飛行管理、垂直導航及高度保持等功能，並作為其他高度來源的交叉檢查。

氣壓高度不是 INS 產生加速度與水平位置解算的必要輸入；其主要價值在於提供外部高度參考，協助垂直通道與相關導航計算。氣壓高度會受氣壓基準及大氣狀況影響，因此也不是無誤差的真實幾何高度。

二、無 GPS 時測定地面初始緯度

飛機停放地面且保持靜止時，加速度計可量得重力方向，陀螺儀則可量得地球自轉角速度。地球自轉向量在當地水平面的投影大小隨緯度而變，可據此求出緯度。

地球自轉角速度向量在當地座標系的分量為：

核心觀念

本題考查空速的分類，以及由飛機周圍空氣狀態推算速度的基本定義。空速由空速管量得的壓力訊號推算而來；校正空速（CAS）是在指示空速（IAS）上修正儀表誤差與位置誤差後的空速。真空速（TAS）則是飛機相對於周圍空氣團的實際速度。

解題方法

辨別 CAS 和 TAS 的差異，先看兩者各自修正的對象：

• CAS：由 IAS 修正空速系統的儀表誤差與位置誤差，反映較準確的空速管壓力讀值。
• TAS：由 CAS 再考慮空氣密度的影響，換算成飛機在當地空氣狀態下，相對空氣團的實際速度。

因此，CAS 與 TAS 的最主要差異因素是空氣密度；空氣密度會隨高度、溫度與氣壓等環境條件改變。在其他條件相同時，空氣密度越低，維持相同動壓所需的真空速越高。

若以不可壓縮流近似，動壓關係為 $q=\frac{1}{2}\rho V^2$，因此可用下式說明密度對速度的影響：

核心觀念

本題考查 ICAO「基於性能導航」（Performance-Based Navigation, PBN）中的兩類導航規範：區域航行規範（RNAV specification）與導航性能需求規範（RNP specification）。兩者都描述飛機在特定空域或航路執行導航所需的性能；最重要的區別是：RNP 規範要求機載具備導航性能監視與警示功能，RNAV 規範則不要求。

PBN 將導航要求以性能表達，通常涉及準確度、完整性、可用性、持續性及功能等要求，並由適當的導航設施基礎設施支援。題目所稱的兩種「導航性能需求」，即 RNAV 與 RNP 兩類規範。

解題方法

作答時先指出兩類規範同屬 PBN，再分別寫出名稱與定義，接著用「是否要求機載性能監視與警示」作為比較主軸。這能直接回答題目，也能凸顯兩者的核心差異。

一、RNAV 規範

區域航行規範（Area Navigation specification，RNAV specification）是適用於區域航行系統的導航規範，規定飛機及飛航組員為在特定空域或航路執行操作所需的導航性能與功能要求。

RNAV 系統使飛機能在地面或太空導航設施的涵蓋範圍內，或在機載自主導航系統能力範圍內，沿預定航跡飛行。RNAV 規範不要求機載導航性能監視與警示功能。

二、RNP 規範