109 高普考普通考試 航空器維修 航空發動機概要 考古題詳解

核心觀念

本題考《航空產品與其各項裝備及零組件適航維修管理規則》第 2 條的用詞定義，重點是分清三者的範圍與目的：

• 維修是為維持航空器適航性所從事的工作，範圍包括翻修、檢查、修理、改裝及更換零件；但不包括預防性維修。
• 預防性維修著重簡單、例行性的維護工作。
• 修理則是將航空器及其發動機、螺旋槳、裝備或零組件，恢復至符合適用適航標準及要求的狀況。

以下以命題當年（民國 109 年）法規為準。

解題方法

依序說明各名詞的「目的」與「工作範圍」即可。作答時尤其要指出：預防性維修雖與維持航空器狀況有關，但法規將它排除在「維修」的定義之外；而「修理」是「維修」所列工作類型之一，兩者不能混為同一層次。

定義說明

一、維修

指為維持航空器適航性所從事的翻修、檢查、修理、改裝及更換零件等工作，不包括預防性維修。其目的在使航空器持續符合適航要求。

二、預防性維修

核心觀念

後燃器（Afterburner，又稱加力燃燒室）設置在渦輪之後、噴嘴之前。它利用渦輪排氣中尚未消耗的氧氣，再噴入燃油並燃燒，提高排氣溫度與焓值，使噴流速度增加，進而短時間提高發動機推力。

後燃器燃燒發生於渦輪下游，因此可在不提高渦輪前燃氣溫度的情況下增加推力；但後燃器本身不會增加壓縮機的壓縮功，推力增加主要來自排氣速度提升。

解題方法

依序說明「位置與燃燒原理、推力效果、缺點」，即可完整回答題目。

1. **燃燒原理：**渦輪排氣經過後燃器時，後燃器噴油嘴將燃油噴入排氣流；火焰穩定器（flame holder）在高速氣流中形成低速回流區，讓火焰得以穩定燃燒。燃燒所需氧氣來自渦輪排氣中剩餘的氧氣。
2. **推力效果：**燃燒使排氣溫度及焓值提高，噴嘴將增加的熱能轉換為排氣動能，使排氣速度增加。推力可用下式概念化表示：

$F \approx \dot{m}(V_e-V_0)+(p_e-p_0)A_e$

其中 $\dot{m}$ 為排氣質量流率，$V_e$ 為噴流出口速度，$V_0$ 為飛行速度；後燃器主要藉由提高 $V_e$ 增加推力。 3. **噴嘴配合：**後燃器啟用時，排氣溫度與體積流量增加，通常須配合可變面積噴嘴調整喉部面積，避免排氣受阻、造成過大背壓，並維持發動機正常運轉。

後燃器的功用與原理

後燃器的主要功用是提供短時間的大幅推力增量，常用於軍用飛機起飛、爬升、加速或空戰等需要高推力的情況。

核心觀念

本題要求列出三種「發動機故障的可能原因」，未指定活塞式或燃氣渦輪發動機，也未限定故障現象，因此作答宜從航空發動機共通的故障來源切入，列出三項彼此有區別、且能說明其致故機制的原因。

本題資訊未指定發動機型式或故障徵候；以下以航空發動機的一般故障原因作答。

解題方法

可依發動機運作所需的基本條件分類：機件須完整且能正常運動、燃油與燃燒須正常、進氣與排氣須保持通暢。各條件失常，都可能造成推力或功率下降、溫度異常、轉速不穩、振動或停車等故障徵候。

可能原因

1. 機件磨損、損壞或安裝不良 軸承、齒輪、壓縮器或渦輪葉片等機件，可能因長期磨耗、疲勞裂紋、腐蝕、間隙不當或裝配錯誤而失效。旋轉機件受損也可能造成振動、異音、轉速異常，嚴重時導致發動機停車。

核心觀念

本題考的是不同發動機的工作條件與潤滑油黏度需求。黏度是流體抵抗流動的程度；黏度高，油膜較厚、承載能力較強，但流動阻力也較大。

活塞式發動機、燃氣渦輪螺旋槳發動機（渦槳）與燃氣渦輪噴射發動機（渦噴）所用潤滑油，須配合其軸承、齒輪、運轉速度與溫度等條件，不能只依發動機名稱判斷，更不能任意互換油品。

解題方法

比較三者的主要潤滑需求：

• 活塞式發動機：活塞、汽缸與曲軸等部件承受較大的往復慣性力與接觸負荷，需要較厚油膜提供潤滑與承載；使用的潤滑油黏度通常最高。
• 渦輪噴射發動機：主要潤滑高速轉子軸承等部位，潤滑系統須讓油迅速循環、帶走熱量，並兼顧低溫流動性，因此所用油品黏度通常較低。
• 渦輪螺旋槳發動機：除燃氣渦輪本體外，還有螺旋槳與減速齒輪等潤滑需求。依一般考題的比較，黏度需求介於活塞式與渦輪噴射發動機之間。

因此，就一般教科書與考試的概括比較，黏度由高至低為：

核心觀念

翻修時隔（Time Between Overhauls, T.B.O.）是製造廠依發動機型式、設計與使用經驗，建議發動機在兩次大修之間可運轉的時間或循環數。它不是所有發動機通用的固定數值；渦輪發動機常須同時考量運轉小時、起降或啟停循環，以及熱段檢查等項目。

T.B.O. 受發動機實際磨耗與老化速度影響。操作條件越嚴苛、維護品質越差或環境越具腐蝕性，通常越容易使零件提前達到檢修或翻修限度。

解題方法

作答時可從「發動機本身、操作方式、使用環境、維護情形、使用時間與循環」五個面向整理，並說明各因素如何影響零件磨耗、熱疲勞、腐蝕或可靠度。題目未指定特定發動機型號，因此應回答一般性主要因素，實際間隔則依該型號製造廠的維護手冊及適用規範。

主要影響因素

1. 發動機型式與設計 活塞式與渦輪式發動機的結構、材料、工作溫度、轉速及受力狀況不同；同為渦輪發動機，渦輪噴射、渦輪扇、渦輪軸或渦輪螺旋槳發動機也可能有不同的翻修計畫。零件設計、材料與製造品質亦影響可承受的磨耗和熱循環。

2. 操作條件與操作方式 高功率運轉時間、起動與停車頻率、加速與減速的急劇程度，以及超溫、超轉或超扭矩等事件，都會增加熱應力與機械負荷。高功率運轉及頻繁熱循環，通常會加快熱段零件的劣化。

3. 飛行任務與使用型態 短程、頻繁起降或頻繁啟停的任務，會使發動機承受較多起動、加速與熱循環；長時間穩定運轉的任務則有不同的磨耗特性。因此，不能只看累積運轉小時，還要依製造廠規定考量循環數及任務型態。