108 高普考高考三級 航空器維修 航空儀電系統 考古題詳解

核心觀念

本題考航空儀電系統中四個基本名詞：目視飛航規則、增升裝置、皮托靜壓感測系統，以及民用航空通信、導航、監視與航管的整體架構。作答時應掌握各名詞的定義、功能及彼此關係，不必推導數值公式。

解題方法

逐項以「是什麼、做什麼、如何運作或應用」說明，並區分容易混淆的概念：VFR 是飛航規則；襟翼與前緣縫翼是增升裝置；皮托靜壓系統提供飛行儀表所需的壓力資料；CNS/ATM 則是支援空中交通管理的整合系統。

名詞解釋

(1) Visual Flight Rule（VFR，目視飛航規則）

VFR 是飛航規則的一種。飛行員在符合規定的氣象條件下，主要藉由目視觀察地面、地平線及其他航空器來維持航向、判斷位置與避讓障礙物及其他航空器。飛行須符合適用的能見度與雲距等氣象最低標準，以及空域和航管規定。

VFR 不等於「不使用儀表」或「不受航管管理」；航空器仍有儀表，且在受管制空域仍須遵守航管指示。相對的飛航規則為 IFR（儀器飛航規則），其主要依據是機載儀器與儀器程序飛行。

(2) Flap and Slat（襟翼與前緣縫翼）

兩者都是機翼的增升裝置，主要在起飛與降落等低速階段使用，以增加升力，使航空器能在較低速度下起飛或進場。

• Flap（襟翼）：通常設於機翼後緣，展開時增加機翼弧度；部分襟翼也會增加有效翼面積。這會提升升力，也通常增加阻力，適合起飛與降落時使用。
• Slat（前緣縫翼）：設於機翼前緣，可向前伸出，形成縫隙，使氣流較能附著於機翼上表面，延後氣流分離與失速，改善低速飛行性能。

兩者可配合使用：襟翼增加升力並可提供較大阻力，前緣縫翼則有助於延後失速。收回時可降低巡航飛行的阻力。

(3) Pitot-Static Sensor（皮托靜壓感測器／皮托靜壓系統）

皮托靜壓系統透過皮托管與靜壓孔取得航空器周圍的總壓與靜壓，供飛行儀表或大氣資料系統使用。

核心觀念

慣性導航系統（Inertial Navigation System, INS）利用機體上的陀螺儀感測角運動、加速度計感測線運動，並由導航電腦處理量測資料，求得飛機的姿態、速度與位置。它不依賴外部導航訊號；但感測器偏差會隨時間累積，因此安裝基座的穩定性與對準精度都很重要。

飛機的六個自由度包括三個平移運動——前後、左右、上下——以及三個轉動運動——滾轉、俯仰、偏航。解題時應區分「六自由度所需的感測軸數」與「感測元件的實際數量」：每一個慣性量測軸提供一個方向的角速度或加速度資訊。

解題方法與各小題

（1）慣性導航系統的主要組件

可按功能分成三大部分：

1. 慣性感測組件：陀螺儀與加速度計，分別量測角運動與線加速度。
2. 導航與運算組件：導航電腦或處理器，將感測器輸出轉換為姿態、速度、位置等導航資料。
3. 支援組件：電源、控制與顯示／輸出裝置，以及安裝感測器的慣性平台或穩定基座。依系統型式不同，平台可能是機械式穩定平台，也可能由機體固定式感測器配合姿態演算法取代。

（2）特定組件名稱及功能

• 陀螺儀（Gyroscope）：感測角速度或維持參考方向，供系統判定飛機姿態與角運動。傳統平台式 INS 常以三個互相垂直的陀螺儀控制平台穩定，使平台維持相對於慣性空間的參考方向。
• 加速度計（Accelerometer）：沿其敏感軸量測比力。導航電腦將加速度積分一次求得速度，再積分一次求得位置；因此偏差會逐步累積。
• 慣性平台（Inertial platform）：提供穩定、已知方向的參考基準，承載並定向陀螺儀與加速度計。平台式系統會利用陀螺儀與伺服機構使平台維持穩定。
• 導航電腦（Navigation computer）：接收感測器訊號，進行座標轉換、誤差補償與積分計算，輸出姿態、航向、速度及位置等資訊。
• 輸入、控制與顯示裝置：供機組輸入初始位置、對準資料或航路資料，並顯示或傳送導航結果至飛行儀表及其他航電系統。

（3）六自由度所需元件數量與排列

六自由度包含三個轉動軸及三個平移軸，因此典型慣性量測配置為：

核心觀念

本題考查的是飛機如何整合航路導航、飛航管理與進場導航，把桃園（RCTP）至成田（RJAA）的航路資訊轉換成飛行員可用的航向、位置、距離與偏航指示。跨海飛行通常以**區域導航（RNAV）**為主，配合衛星定位與飛航管理系統；進入成田終端區後，再依許可使用 RNAV、儀器降落系統（ILS）或其他公布的儀器進場程序。

導航的基本概念是先取得飛機位置，再與計畫航路上的目標航點比較，計算應飛航向、剩餘距離及偏航量，並將結果顯示給飛行員。航電系統提供導航資訊與導引，飛行員仍須遵循航管許可、航圖及機場公布程序。

解題方法

依題目四個提示分層作答：

1. 列出機載導航與管理裝備。
2. 區分不依賴地面導航台的導航方式，以及需要地面訊號的方式。
3. 說明導航資料如何顯示，以及如何形成飛行導引。
4. 交代航路規劃、資料庫、飛航許可、航管通信與進場程序等配套。

這種寫法能涵蓋從起飛前規劃、航路飛行到目的地進場的完整流程，也避免把「導航系統」誤寫成單一裝備。

（1）機載航電系統的裝備或系統名稱

• 飛航管理系統（FMS）與飛航管理電腦（FMC）：輸入或選取航路、航點、高度與速度資料，依導航資料庫計算航路及性能資訊，並與自動駕駛、飛航指引系統協同工作。
• 區域導航系統（RNAV）／所需導航性能（RNP）能力：讓飛機依航點構成的航路飛行，不必逐段沿著地面導航台之間的航線飛行。是否能飛特定 RNAV 或 RNP 程序，須符合航空器裝備、核准與操作要求。
• 全球導航衛星系統（GNSS；常見為 GPS）：提供全球位置與時間資訊，供 FMS 或導航電腦計算飛機位置、航向及航路偏差。依航空器設計及核准情形，衛星導航可搭配增強系統。
• 慣性導航系統（INS／IRS）：利用慣性量測推算位置與運動，不仰賴地面導航訊號；可獨立導航，也可與 GNSS 融合，以利跨海航段持續定位。
• VOR／DME、DME／DME 等無線電導航設備：在地面導航台訊號涵蓋範圍內，利用方位或距離資訊供機載導航系統定位或交叉檢查。
• 自動駕駛儀（Autopilot）與飛航指引系統（Flight Director）：依 FMS 或其他導航來源提供的航路與模式，提供操縱指令；自動駕駛儀可依核准方式操縱飛機，飛航指引則以指令桿或指示呈現應採取的操縱。
• 電子航圖顯示系統（如 ND／導航顯示器）及主飛行顯示器（PFD）：呈現航路、航點、飛機位置、航向、航跡、距離、偏航及導引資訊。

實際裝備名稱與能力依航空器型號、航空公司核准及設備配置而異。

（2）是否需要地面的訊號？何種訊號？

**航路導航不一定需要地面導航台訊號。**若航空器具備並獲准使用 GNSS 與 RNAV／FMS，跨海航段可主要依衛星定位導航；INS／IRS則可提供慣性位置推算及備援。此時仍須與地面航管保持通信，並遵守航管許可，但通信訊號和導航訊號是不同用途。

需要地面導航訊號時，常見來源包括：

• VOR：提供相對於地面導航台的方位資訊。
• DME：提供飛機與地面導航台之間的斜距。
• ILS：成田機場若公布並核准使用 ILS 進場，可接收地面航向台（Localizer）及下滑台（Glide Slope）訊號，分別提供跑道中心線方向與下滑道偏差資訊。

核心觀念

這題考 TCAS 的交通目標分類與告警層級，以及 TCAS 與 GPWS 所防範的危險類型。作答時先分清楚「附近但非威脅的飛機」與「具有潛在或立即碰撞威脅的飛機」，再比較兩套系統的偵測對象與告警目的。

題目中的 Bubble 是 TCAS 以本機為中心建立的監視／告警空間概念。系統持續監視周遭空域，依目標相對位置及預測的接近情形，判斷是否顯示交通資訊或發出警示。Bubble 不是固定不變的幾何球體；實際告警範圍會隨本機高度、相對高度、接近率及系統門檻等因素變化。

解題方法

依序回答四項即可：先說明 Bubble 的用途，再區分 PA、TA、RA 的警示層級；接著列出 ICAO 的裝設門檻；最後用「空中交通衝突」對比「地形／地面撞擊」說明 TCAS 與 GPWS 的差異。TCAS 的判斷重點是對周遭飛機進行空對空監視；GPWS 則監視本機與地面或地形的接近風險。

(1) Bubble：定義與功用

Bubble 可理解為以本機為中心的 TCAS 監視與告警範圍。TCAS 透過詢問周遭飛機的應答機，取得目標的距離、方位及高度等資訊，追蹤其相對運動，並評估是否有接近或碰撞威脅。

其功用包括：

• 顯示監視範圍內的交通目標，提升飛航組員的情境警覺。
• 依威脅程度區分一般鄰近交通、交通警示及避撞指示。
• 在接近衝突時及早提醒飛航組員，必要時提供垂直避讓建議。

Bubble 的範圍不是固定半徑；不能把某一組距離或時間門檻當成所有高度與情況下通用的定義。

(2) PA、TA、RA：定義