114 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

推力馬力（Thrust Horsepower, THP）表示發動機推力在飛行速度下所產生的功率。功率等於力乘以速度；當推力以磅（lb）表示、速度以英哩／小時（mph）表示時，換算成馬力的公式為：

分母 $375$ 來自單位換算：$1$ 馬力等於每秒 $550$ 英呎－磅，而 $1$ mph 等於每秒 $1.4667$ 英呎，因此 $550\div1.4667\approx375$。

解題方法

題目給的飛行速度是節（knots），須先換成 mph，再代入公式：

核心觀念

本題考查雙轉子渦輪扇發動機壓縮器的分段與驅動方式、單級壓縮比的意義，以及定子葉片和轉子葉片在壓縮空氣時的作用。

雙轉子發動機通常有低壓轉子與高壓轉子兩組同心、可獨立轉動的轉子系統。壓縮器可分為低壓壓縮器與高壓壓縮器；渦輪則分別透過各自的軸驅動對應壓縮器。

解題方法

（一）壓縮器的分段與驅動

雙轉子渦輪扇發動機的壓縮器依壓力級分為：

• 低壓壓縮器（LPC）：由低壓渦輪（LPT）經低壓軸驅動。渦輪扇發動機的風扇通常也由低壓軸帶動；風扇在氣流路徑上位於壓縮器前端。
• 高壓壓縮器（HPC）：由高壓渦輪（HPT）經高壓軸驅動。

兩根軸通常採同心配置，彼此可獨立以不同轉速旋轉。高壓轉子由高壓燃氣渦輪直接驅動，低壓轉子則由較下游的低壓燃氣渦輪驅動。這種配置使兩組壓縮器能各自配合所需轉速運作。

（二）每級的壓縮比

單級壓縮比定義為該級出口總壓與入口總壓之比：

其中 $P_t$ 表示總壓。題目未提供入口、出口壓力，也未指定發動機型號或運轉條件，因此無法算出特定數值。一般而言，每級壓縮比略大於 $1$；各級壓縮比會因設計、級數與運轉狀況而異，不能把整部壓縮器的總壓縮比直接當成單級壓縮比。

若壓縮器共有 $N$ 級，總壓縮比為各級壓縮比的乘積：

若僅為說明而假設各級壓縮比相同，則：

核心觀念

本題考氣渦輪發動機燃油系統的供油流程與元件功能。低壓次系統負責將燃油由油箱輸送、初步增壓並過濾；高壓次系統則依發動機需求計量燃油、提高供油壓力，再將燃油分配並噴入燃燒室。

不同發動機的元件配置與名稱略有差異；作答時應掌握各元件的功能與燃油流向。

解題方法

依燃油由油箱進入發動機後的流向，先列出低壓次系統，再接續高壓次系統。每一元件以「名稱＋功能」作答，並特別區分增壓、過濾、計量、分配與噴霧等功能。

燃油流經元件及功能

一、低壓次系統（Low Pressure Sub-system）

1. 低壓燃油管路及截止閥（Low-pressure line and shut-off valve） 將燃油由油箱送往發動機，並在關車或緊急狀況時切斷供油。

2. 低壓泵／增壓泵（Low-pressure pump／booster pump） 提供初步增壓，使燃油能穩定送至後續高壓泵；也可降低高壓泵入口供油不足的風險。

3. 燃油濾清器（Fuel filter） 去除燃油中的異物，避免泵、燃油控制組件及噴嘴堵塞或受損。部分系統設有旁通裝置，以免濾芯阻塞時完全中斷供油。

4. 燃油加熱器或燃油—滑油熱交換器（Fuel heater／fuel-oil heat exchanger；視機型配置） 利用滑油熱量加熱燃油，降低低溫結冰或燃油濾清器結冰堵塞的風險；也可協助冷卻滑油。

二、高壓次系統（High Pressure Sub-system）

5. 高壓燃油泵（High-pressure pump） 將燃油加壓至足以克服燃燒室壓力並供應燃油噴嘴的壓力。常見型式包括齒輪泵或柱塞泵。

核心觀念

本題考查渦輪發動機常用駕駛艙儀表的讀值代表什麼，以及飛行員如何用這些數據監控、設定發動機。回答時應區分：

• 推力相關指標：EPR（發動機壓力比）。
• 軸輸出功率指標：Torquemeter（扭矩表）。
• 轉子轉速指標：Tachometer（轉速表）。
• 排氣熱狀態指標：EGT（排氣溫度表）。

各儀表讀值的限制值與操作程序依機型而異，實際操作以該機飛行手冊及發動機操作限制為準。

解題方法

逐項說明儀表量測或指示的物理量、常見顯示單位，以及讀值的操作意義。並指出指標不能互相混為一談：EPR表示壓力比，扭矩表示軸所受的扭轉作用，轉速表示轉子旋轉快慢，EGT表示氣體溫度。

分項說明

（一）Engine Pressure Ratio Indicator（EPR，發動機壓力比指示器）

EPR是渦輪噴射發動機的推力設定與監控指標之一，通常定義為發動機排氣端總壓與進氣端總壓之比：

其中 $P_t$ 代表總壓。儀表顯示的是壓力比，沒有單位；讀值可用來反映發動機產生推力的狀態，並依機型程序設定推力。EPR會受進氣狀況及排氣壓力影響，因此並非直接量測推力的力計。渦輪螺旋槳發動機通常以扭矩表作為主要功率設定指標，EPR不作為其輸出功率指示。

（二）Torquemeter（扭矩表）

扭矩表指示渦輪螺旋槳發動機或渦輪軸發動機的輸出軸所傳遞的扭矩，也就是使軸旋轉的扭轉作用。常見單位有英呎磅（ft·lb）、英吋磅（in·lb）或百分比扭矩。

扭矩是設定與監控輸出功率的重要依據。軸功率與扭矩及轉速的關係為：

核心觀念

渦輪發動機點火系統的主要任務，是在起動時提供高能量火花，點燃燃燒室內的燃油—空氣混合氣，使發動機建立穩定燃燒。發動機正常運轉後，燃燒通常可自行維持，因此點火系統多半只在起動及特定情況下運作；部分機型也會在飛行中依操作程序啟用，以防止燃燒中斷。

典型系統採用電容放電式點火系統（capacitor-discharge ignition system）：激磁器將低電壓電源轉換為高電壓、高能量脈衝，再經點火導線傳送至點火器，於燃燒室內產生火花。

解題方法

本題是系統構造與維護檢查的申論題。第一小題依「電源與控制 → 能量轉換 → 高壓傳輸 → 燃燒室放電」說明主要零組件；第二小題則依各組件的外觀狀況、電氣連接、安裝狀態及系統功能逐項檢查。

（一）主要零組件

1. 電源與控制電路：提供點火系統所需電力，並由點火開關、繼電器或控制電路控制激磁器的通電時機。依機型設計，電源可能為交流或直流。

2. 點火激磁器（ignition exciter）：將輸入電能轉換並儲存在電容器中，再透過放電電路產生高電壓、高能量的脈衝。激磁器可為單組或雙組設計。

3. 點火導線（ignition lead）：把激磁器輸出的高壓脈衝傳送至點火器，並以絕緣與屏蔽結構降低漏電、電磁干擾及電弧放電風險。

4. 點火器（igniter plug）：安裝於燃燒室，將高壓脈衝轉為電極間的火花。渦輪發動機點火器須承受高溫、高壓及燃燒室環境，構造與活塞發動機的火星塞不同。

5. 接頭、固定與接地部件：包括電氣接頭、導線固定夾、屏蔽連接及接地部件，確保電路連接可靠、導線固定妥當，並維持適當電氣回路。

（二）維護檢查重點