109 民航特考三等 飛航檢查 飛機飛行原理 考古題詳解

核心觀念

本題考查「自動飛行」（Automatic Flight）與「自動駕駛」（Autopilot）的範圍差異。兩者都與飛機控制自動化有關，但不是同義詞：自動飛行是較廣泛的飛行自動化概念；自動駕駛是其中一項用來自動控制飛機姿態或飛行軌跡的系統。

本題屬名詞解釋與比較題，不涉及計算或特定法條。

解題方法

作答時先分別定義兩個名詞，再從「涵蓋範圍」與「執行功能」比較：

• 自動飛行（Automatic Flight）：泛指飛機在飛行中由自動化系統協助或執行飛行管理、導航、導引與控制的運作方式。其功能可涵蓋飛行計畫與導航管理、飛行指引、航向與高度保持、速度控制，以及自動駕駛等。
• 自動駕駛（Autopilot）：自動飛行系統中的飛行控制功能或設備。它接收飛行員或其他系統給定的指令，並控制飛機的操縱面或相關控制系統，使飛機維持或改變姿態、航向、高度、速度或指定飛行軌跡。

自動駕駛通常依據飛行模式與目標指令運作，例如維持航向或高度、追蹤導航路徑，或執行爬升與下降。部分飛機亦可與自動油門、飛行管理系統及自動著陸功能整合；

核心觀念

本題考查音速、真實空速（TAS）與等效空速（EAS）的定義，以及皮托管總壓與環境靜壓的關係。

• 音速由當地絕對溫度決定：$a=\sqrt{\gamma RT}$。
• 皮托管量得停滯總壓 $p_t$；飛機所在高度的環境壓力視為靜壓 $p_s$。利用可壓縮流的等熵停滯壓力關係，可求馬赫數 $M$，再由 $V_{\mathrm{TAS}}=Ma$ 求真實空速。
• 等效空速是海平面標準密度下，產生相同動壓的速度：$V_{\mathrm{EAS}}=V_{\mathrm{TAS}}\sqrt{\rho/\rho_0}$。

採用空氣比熱比 $\gamma=1.4$、氣體常數 $R=287.05\ \mathrm{J/(kg\cdot K)}$，並將題目所給空速管壓力視為皮托管總壓。

解題方法

（一）求當地音速

先將攝氏溫度換成絕對溫度：

代入音速公式：

（二）求真實空速

當地靜壓為 $p_s=7.01\times10^4\ \mathrm{N/m^2}$，皮托管總壓為 $p_t=7.75\times10^4\ \mathrm{N/m^2}$。對等熵可壓縮流：

整理求馬赫數：

代入壓力比：

核心觀念

本題要說明飛機起落架與鼻輪在地面運動、起降及停放時的功能，以及起落架收放與鼻輪轉向、減震的基本原理。作答時應先說明起落架的整體作用，再分述鼻輪的功能與作動方式。

起落架是飛機在地面承受重量、移動與吸收著陸衝擊的承力系統；鼻輪則是前三點式起落架中位於機身前方的支柱，主要負責地面方向控制，並與主起落架共同支撐飛機。題目未指定機型，因此以下依一般固定翼飛機及常見液壓作動式可收放起落架說明。

起落架的功能

1. 支撐飛機重量：飛機停放及滑行時，起落架承受機體、燃油、乘員與載荷的重量，並將載荷傳至地面。
2. 吸收著陸衝擊：著陸時，起落架吸收垂直下降速度造成的衝擊能量，降低傳至機身及乘員的加速度與結構負荷。
3. 提供地面移動與控制：起落架上的機輪使飛機能滑行、轉彎與煞車；主輪煞車可協助減速及地面操縱。
4. 降低飛行阻力：可收放式起落架在飛行時收入機身或機翼內，減少外露構件造成的阻力；固定式起落架則結構較簡單，但飛行阻力較大。

起落架的構造與作動原理

常見起落架包括支柱、機輪、煞車、收放機構及艙門等。減震支柱常採用油氣式（油壓—氣體）減震支柱：壓縮時，支柱內的油液經節流孔流動，將衝擊能量轉為熱；氣體則被壓縮，提供彈性支撐。回彈時，氣體膨脹，油液受節流控制而減緩伸長，使機身不致劇烈彈跳。

可收放起落架通常由液壓或電動作動器帶動支柱收放。以液壓式為例，飛行員操作收放控制後，液壓壓力推動作動筒，使起落架沿其機構收起或放下；到達定位後，由鎖定機構固定，並透過駕駛艙指示燈或其他位置指示裝置顯示狀態。放下位置通常須由下鎖機構確實鎖定，以承受著陸載荷。機型亦可能設有重力放下或緊急放下裝置，供正常作動失效時使用。

鼻輪的功能與作動原理

鼻輪是前三點式起落架的前支柱與機輪，功能包括：

核心觀念

本題考查升力係數、地面效應與誘導阻力，以及誘導阻力對所需推力功率的影響。

升力係數定義為升力除以動壓與機翼面積的乘積：

飛機在定速、定高度飛行且升力平衡重量時，$L=W$。地面效應會減弱翼尖渦流與下洗，使誘導迎角及誘導阻力下降；因此，近地飛行所需克服的誘導阻力較小，所需推力功率也較低。對橢圓升力分布的機翼，展弦效率因子 $e=1$，可用理想誘導阻力公式計算。

解題方法

（一）升力係數

先計算動壓：

升力等於重量，因此：

代入升力係數公式：

（二）主要影響的阻力

地面效應與非地面效應情形下，計算所需動力大小差異的主要阻力是誘導阻力（induced drag）。地面效應減弱翼尖渦流，使誘導阻力降低；寄生阻力並非這兩種情形差異的主要來源。

（三）推力功率差異

橢圓升力分布下，翼展為 $b$ 的機翼在地面效應外，其誘導阻力可寫為：