109 高普考高考三級 航空器維修 航空器一般維護 考古題詳解

核心觀念

本題考查大型民航機在地面補給維護與載重平衡（Weight and Balance）領域的兩大基礎核心概念：

1. 航空器壓力加油系統（Pressure Fueling / Single-Point Refueling）： 大型噴射客機（如 Boeing 777-9 等廣體客機）油箱容量龐大，傳統重力加油（Gravity / Overwing Fueling）受限於流量與安全性已不敷使用，故採用翼下單點壓力加油系統。核心考點在於該系統之「作業效率」、「作業安全（油氣與防火）」、「防污染（FOD與水氣）」、「結構與人身安全」及「自動化分配控制」。

2. 飛機載重名詞定義與平衡計算（Aircraft Weight Definitions and Calculation）：

• 零油重量（Zero Fuel Weight, ZFW）：指飛機已裝載所有乘員、行李、貨物（即總酬載 Payload），但**完全不包含可用燃油（Usable Fuel）**時的整體重量。
• 結構意義：飛行時機翼向上產生升力，而存放在機翼油箱內的燃油重量會產生向下的反向負載，有助於抵消機翼根部的向上彎曲力矩（Wing Root Bending Moment）。若機身酬載過重而油箱無油，機翼根部將承受極大的彎曲應力，故航空器設計上定有「最大零油重量」（Maximum Zero Fuel Weight, MZFW）作為結構強度的絕對限制。
• 重量關係式： $\text{ZFW} = \text{飛機空重（Operating Empty Weight）} + \text{總酬載（Payload）}$ 其中： $\text{總酬載（Payload）} = \text{人員總重（乘客與組員）} + \text{貨物與行李總重}$

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解題方法

(一) 壓力加油方式之優點分析（10 分）

相較於傳統由機翼上方注油口注水的「重力加油方式」，現代廣體客機（如 B777-9）普遍採用「翼下單點壓力加油系統（Underwing Pressure Refueling System）」，其優點如下：

1. 大幅提升加油速率，縮短地面過站時間（Turnaround Time）： 壓力加油利用地面加油車或地底油栓泵浦，在受控壓力（通常約 $30 \sim 50\text{ psi}$）下注入燃油，每分鐘流量可達數千公升，能於數十分鐘內完成長程航線所需之數十噸至百餘噸燃油加注，大幅縮短地停時間。
2. 具備密閉管路特性，降低火災、爆炸與油氣危害： 加油接頭與飛機加油受油口（Adapter）緊密鎖定，形成完全密封之迴路。可防止高揮發性油氣溢散至大氣中，大幅降低靜電引燃或外部火源誘發火災之風險，同時保護地面作業人員免於吸入有毒油氣。
3. 杜絕外物雜質侵入，防止燃油污染： 由於全程不需打開機翼上方的油箱蓋，可徹底隔絕大氣中的雨水、砂塵、落葉及外物雜質（FOD）進入油箱，確保燃油系統內部濾網、燃油泵與發動機供油管路之潔淨度。
4. 免除高空作業，保障人員安全並避免機體蒙皮損傷： 壓力加油面板與接頭通常設於機翼下方或機身下緣，地勤維修人員在地面或低階踏台上即可完成管路連接與操作，避免爬上高大機翼上表面作業所衍生之滑倒摔落風險，同時防止加油槍與重型油管刮傷上翼面複合材料或鋁合金蒙皮。
5. 集中監控與自動切斷防溢功能（Pre-select & Automatic Shut-off）： 壓力加油控制面板（Refuel Control Panel）具備預設油量與自動配油控制功能。當各主油箱、中央油箱達到預設油量或滿油狀態時，系統內的高油位感應器（High Level Sensor）會驅動浮子閥或電磁關斷閥（Shut-off Valve）自動切斷燃油供應，有效防止油箱超壓膨脹破裂或燃油溢出（Spill）造成環境與安全危害。

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(二) 零油重量定義與計算（10 分）

1. 零油重量（Zero Fuel Weight, ZFW）之定義

零油重量是指飛機裝載了所有任務所需的人員（飛行組員、客艙組員）、乘客、乘客行李、郵件及商業貨物（即空重加上全部酬載），但未裝載任何可用燃油時的飛機總重量（僅含管路系統內不可抽乾之殘留死油，即 Unusable Fuel）。

2. 數值計算步驟

步驟一：計算人員總重（$W_{\text{person}}$） 題目給定組員與乘客合計共 $410$ 人，每人標準重量以 $75\text{ kg}$ 計算：

核心觀念

1. 適航指令（Airworthiness Directive, AD）：

• 法律地位與法源依據：以命題當年（民國 109 年）法規為準，依據我國《民用航空法》及《航空器適航檢定給證規則》（參照美國 FAA 14 CFR Part 39），適航指令是由民航民政主管機關（如我國民航局 CAA、美國聯邦航空總署 FAA、歐洲航空安全總署 EASA 等）依法頒布具有法律強制性（Mandatory）之安全規章文件。
• 頒發要件：當民航主管機關認定航空產品（航空器、發動機、螺旋槳或其零組件）存在「已知的不安全狀況（Unsafe Condition）」，且該狀況很可能存在或發展於同型設計的其他產品時，即會發布 AD。
• 適航效力：未依限執行 AD 的航空器，其「適航證書」（Certificate of Airworthiness）立即失效，依法不得放行飛行。

2. ATA 系統章節規範（ATA 100 / iSpec 2200）：

• 由美國航空運輸協會（Air Transport Association, 現名 Airlines for America, A4A）所制定之航空維修文件通用編碼標準（如飛機維護手冊 AMM、故障隔離手冊 FIM、零件目錄 IPC 等）。
• 架構劃分：
• ATA 05～12：一般維護與地面操作（General Aircraft / Time Limits / Servicing）
• ATA 20～49：機身與航電各系統（Airframe Systems）
• ATA 51～57：飛機結構（Structure）
• ATA 70～80：動力與發動機系統（Powerplant）

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解題方法

1. 第 (一) 小題（適航指令 AD）切入策略：

• 採「雙核心結構」作答：前半段精準破題「目的」，強調法律強制力、消除不安全狀況及維持持續適航；後半段以條列式詳述「主要內容」，涵蓋適用對象、危害描述、改正措施、符合期限及法律附帶條款（如 AMOC）。

2. 第 (二) 小題（ATA 章節識別）切入策略：

• 考生必須具備 ATA 100 常見系統號碼的直覺記憶。
• 分別寫出 ATA 29、34、73 的中文標準名稱與英文原文，並適度補充該系統主要組件或功能範圍，展現深厚的專業素養以確保拿下滿分。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。依閱卷評分標準，各小題得分要點與應避免之失分盲點如下：

• 第 (一) 小題評分要點：

• 目的部分（約 5 分）：必須精準寫出「主管機關頒布」、「強制性法規」、「消除不安全狀況（Unsafe Condition）」及「維持持續適航（Continued Airworthiness）」。若僅寫「原廠發布的建議」將遭扣重分（此為原廠服務通告 SB 的概念，非 AD）。

• 內容部分（約 5 分）：應列出適用機型/序號（Applicability）、不安全狀況成因、強制處置措施（檢查、更換、改裝或操作限制）、執行期限（Compliance Time）及替代符合方法（AMOC）等必備要項。

• 第 (二) 小題評分要點：

• ATA 29（約 3～4 分）：必須正確回答「液壓動力系統（Hydraulic Power）」。

• ATA 34（約 3～4 分）：必須正確回答「導航系統（Navigation）」。

• ATA 73（約 3～4 分）：必須正確回答「發動機燃油與控制系統（Engine Fuel and Control）」。切勿僅寫「燃油系統」，若混淆於機身燃油系統（ATA 28）與發動機燃油系統（ATA 73），將無法取得完整分數。

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解題技巧

1. 區分 AD 與 SB（公職考試最核心陷阱）：

• SB（Service Bulletin，服務通告）：航空器或發動機原廠（如 Boeing、Airbus、CFM）發行，屬於技術性「建議（Recommended）」，除非合約另有約定或經主管機關採納。
• AD（Airworthiness Directive，適航指令）：民航主管機關（CAA、FAA、EASA）發行，具「強制性法規效力（Mandatory）」。當原廠 SB 涉及重大飛行安全時，民航局常會發布 AD 參引該 SB，使其具備法規強制執行力。

2. ATA 常考系統編號對比與速記口訣：

• 液壓 vs. 燃油 vs. 氣壓：
• ATA 28：機體燃油系統（Fuel - Airframe）
• ATA 29：液壓動力系統（Hydraulic Power）
• ATA 36：氣壓系統（Pneumatic）
• 航電與電氣系統：

核心觀念

本題評量飛機基礎修護（Aircraft Maintenance Fundamentals）中的兩大核心專業能力：飛機管路識別系統與標準航空硬體（Aircraft Hardware）編號辨識。

1. 飛機管路標誌顏色標準： 依據美國軍用標準 MIL-STD-1247（Marking: Functions and Hazard Designations of Hose, Pipe, and Tube Lines for Aircraft）與美國聯邦航空總署 FAA AC 43.13-1B（第 8 章）／FAA-H-8083-30 規範，航空器上不同性質的流體管路必須在顯眼處貼上特定底色、文字及幾何圖形符號的識別膠帶（Color-coded Identification Tape），以防止地勤作業或裝配維修時混淆流體造成重大飛安事故。
2. 標準硬體編號系統：

• AN 標準（Air Force-Navy Standard）：用於螺桿、螺帽與銷。螺栓編號隱含「外形系列／用途」、「材質特徵」、「加工特徵（如頭部或桿身穿孔）」、「直徑（以 $\frac{1}{16}$ 英吋為單位）」與「長度（以英吋及 $\frac{1}{8}$ 英吋為單位）」。
• MS 標準（Military Standard）：航空通用鉚釘編號涵蓋「頭部形狀」、「材質與合金熱處理等級（決定鉚接前是否需要退火處理及頭部識別符號）」、「直徑（以 $\frac{1}{32}$ 英吋為單位）」與「長度（以 $\frac{1}{16}$ 英吋為單位）」。

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解題方法

(一) 管路標誌顏色辨識

直接對應 FAA 與 MIL-STD-1247 標準流體識別膠帶的指定背景顏色（Background Color）：

• 燃油系（Fuel）：紅色（Red）。
• 液壓系（Hydraulic）：藍色與黃色（Blue and Yellow）（由藍、黃兩色組成的條帶或雙色標誌）。
• 除冰系（De-icing）：灰色（Grey / Gray）。
• 氧氣系（Breathing Oxygen）：綠色（Green）。
• 潤滑油系（Lubrication / Oil）：黃色（Yellow）。

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(二) 元件編號解析

將各元件代碼逐字拆解並剖析其幾何尺寸、材質與工藝要求：

1. 螺桿 AN184-21

• AN：美軍空／海軍聯合航空標準規格（Air Force-Navy Aeronautical Standard）。
• 184：六角頭緊公差螺桿（Close-Tolerance Hex Head Bolt）。
• 編號規則：緊公差螺桿系列編號為 AN173 至 AN186，其號碼與直徑的關係為 $170 + D$（其中 $D$ 為以 $\frac{1}{16}$ 英吋表示的直徑分子）。
• 因此 $184 - 170 = 14$，代表桿身外徑為 $\frac{14}{16}$ 英吋（即 $\frac{7}{8}$ 英吋，約 $22.225\text{ mm}$）。
• 緊公差螺桿外徑經過無心精磨，公差嚴格控制在 $+0.0000$ 至 $-0.0005$ 英吋內，頭部帶有三角形刻印（$\triangle$），專門承受嚴格的剪力及震動負荷。
• 基本材質為標準高抗拉鍍鎘鉬合金鋼（Cadmium-plated Alloy Steel）。
• -21：長度代碼（Dash Number）。
• 首位數字「2」代表整數英吋長度：$2\text{ in}$。
• 次位數字「1」代表 $\frac{1}{8}$ 英吋分數長度：$\frac{1}{8}\text{ in}$。
• 螺桿總長度為 $2\frac{1}{8}$ 英吋（$2.125\text{ in}$，約 $53.98\text{ mm}$）。
• 尾碼無「A」：代表螺桿螺紋端桿身有鑽孔（Drilled Shank），可穿裝開口銷（Cotter Pin）實施機械防鬆。

2. 螺桿 AN6CH12A

• AN：美軍空／海軍聯合航空標準規格。
• 6：螺桿直徑，以 $\frac{1}{16}$ 英吋為單位，即 $\frac{6}{16} = \frac{3}{8}$ 英吋（$0.375\text{ in}$，約 $9.525\text{ mm}$）。
• C：材質代碼，代表耐蝕鋼（Corrosion-Resistant Steel / 不鏽鋼），具備優異耐高溫與抗氧化特性。
• H：加工特徵代碼，代表頭部鑽孔（Drilled Head），六角頭側面鑽有穿線孔，專供穿繞保險絲（Safety Wire）進行防鬆作業。
• 12：長度代碼。
• 首位數字「1」代表 $1\text{ in}$。
• 次位數字「2」代表 $\frac{2}{8}$ 英吋（即 $\frac{1}{4}$ 英吋）。
• 螺桿總長度為 $1\frac{2}{8} = 1\frac{1}{4}$ 英吋（$1.25\text{ in}$，約 $31.75\text{ mm}$）。
• A：桿身特徵代碼，代表桿身無鑽孔（Undrilled Shank）。螺紋部未鑽開口銷孔，適用於自鎖螺帽（Self-Locking Nut），不能搭配開口銷。

3. 鉚釘 MS20470-AD-5-6

• MS：美國軍用標準規格（Military Standard）。
• 20470：鉚釘頭部形式代碼，代表通用圓頭鉚釘（Universal Head Rivet），綜合並取代了舊式 AN470 圓頭與扁平頭形狀，兼具良好的氣動力與結構強度。
• AD：材質與合金代碼，代表 2117-T4 鋁合金（俗稱「現場所用鉚釘」或現場鉚釘 Field Rivet）。
• 其物理特徵為頭部中央有一**小圓凹坑（Dimple）**標記。
• 具備適當剪力強度（約 $26,000\text{ psi}$），領料出庫後即可直接實施鉚接作業，不需預先進行熱處理或退火冷凍處理。
• 5：鉚釘桿身直徑代碼，以 $\frac{1}{32}$ 英吋為單位，即直徑為 $\frac{5}{32}$ 英吋（$0.15625\text{ in}$，約 $3.97\text{ mm}$）。

核心觀念

本題出自民國 109 年公務人員高等考試三級考試（航空器維修類科）之《航空器一般維護》，配分 20 分。考查核心涵蓋飛機液壓動力學、起落架系統（Landing Gear System）作動特性，以及航空器地面維修安全程序（FAA-H-8083-30/31 航空維修技術手冊規範）：

1. 起落架作動的負載特性：起落架收放（Extension and Retraction）屬於大排量、短時間的間歇性負載，會使系統流量需求瞬間達到尖峰。
2. 儲壓器（Accumulator）物理與作動原理：利用波以耳定律（Boyle's Law, $P_1 V_1 = P_2 V_2$），以密閉可壓縮之高壓氮氣隔艙（氣囊式、活塞式或薄膜式）儲存流體壓力能，具備「輔助尖峰流量」、「吸收液壓脈衝（水錘效應）」、「緊急備用動力源」及「補償熱膨脹／內部洩漏」等功能。
3. 液壓系統洩壓（Depressurization）程序與安全性：執行地面維護前，必須徹底消除系統工作壓力（通常為 $3000\text{ psi}$ 或 $5000\text{ psi}$）及儲油箱引氣增壓（Reservoir Head Pressure，約 $30 \sim 50\text{ psi}$），以防高壓油液注入人體組織（Fluid Injection Injury）或機件無預警作動夾傷人員。

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解題方法

本題包含兩個獨立子題，各占 10 分，採「條列結構＋原理說明＋維修實務」切入：

1. 第一子題（起落架操作時儲壓器的功用）：

• 聚焦於「起落架操作期間」的動態工況，避免僅籠統回答一般儲壓器功能。
• 分別從尖峰流量支援（補足主液壓泵不足）、防震緩衝（吸收終端撞擊與換向水錘）、應急釋放動力（主泵失效時的備用壓力）與維持上鎖／閉鎖壓力等四個維度詳述。

2. 第二子題（液壓系統如何洩壓）：

• 依據標準維護手冊（AMM）作業流程，依序說明「動力源切斷 $\to$ 系統手動／電磁洩壓閥操作 $\to$ 儲壓器排空（循環操作作動件）$\to$ 儲油箱洩壓 $\to$ 儀表歸零確認」之標準作業程序（SOP）。

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選項分析

本題為申論題，無選擇選項。評分閱卷重點與配分比重分析如下：

• 起落架操作時儲壓器的功用（10 分）：

• 若僅寫「儲存壓力」，得分約 2～3 分。

• 能精確切中「起落架收放需要大流量，儲壓器輔助泵浦提供尖峰流量，防止系統瞬態壓降」得 4 分。

• 能寫出「緊急備用動力供起落架放下」得 2 分。

• 能寫出「吸收換向閥切換與作動筒到頂的液壓脈衝／水錘效應」得 2 分。

• 能寫出「維持起落架鎖定位置之閉鎖壓力與熱膨脹補償」得 2 分。

• 液壓系統如何洩壓（10 分）：

• 若僅寫「打開洩放閥」，得分約 2～3 分。

• 能完整回答「動力源切斷（泵浦關閉）」、「操作洩壓閥／旁通閥回油」、「踩踏煞車或操作飛行操縱面排空儲壓器內存油液」、「儲油箱手動洩壓閥排氣」並強調「壓力錶指示確認（0 psi）」者，可獲 9～10 分滿分。

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解題技巧

1. 關鍵字精準度：回答第一子題時務必帶出「尖峰流量需求（Peak Demand）」、「水錘效應（Water Hammer/Hydraulic Shock）」、「緊急動力（Emergency Power）」；回答第二子題時務必寫出「儲壓器排空（Depleting Accumulator）」與「儲油箱空氣排壓（Reservoir Depressurization）」，多數考生常遺漏儲油箱與儲壓器殘壓。
2. 結合波以耳定律：在儲壓器原理中簡短提及氣體受壓壓縮、膨脹釋能，可展現航空機械工程背景素養。
3. 安全警語思維：在洩壓步驟結尾加上「確認系統壓力指示為 $0\text{ psi}$」與「掛上維修安全警告標籤（Tag-out）」，符合民航維修作風與國家考試給分偏好。

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【答案】

一、飛機起落架系統操作時，液壓儲壓器（Accumulator）之功用

飛機起落架收放系統需要極高的作動能與瞬間油液流量。儲壓器內部由氣囊、活塞或薄膜區隔為高壓氣室（充填乾燥氮氣）與液壓油室，在起落架操作過程中具備以下四項核心功用：

核心觀念

本題評量考生對航空器結構與發動機零組件「非破壞檢驗」（Non-Destructive Testing, NDT / Non-Destructive Inspection, NDI）基礎物理原理、適用材料、檢驗範疇與實務限制之掌握度。主要依循美國聯邦航空總署（FAA）諮詢通告《AC 43.13-1B》第 5 章（非破壞檢查標準實務）及航空維修通則：

1. 液滲檢驗（Liquid Penetrant Testing, PT）：

• 物理原理：基於液體的表面張力、潤濕性及毛細管現象（Capillary Action）。將滲透劑塗布於零件表面，使液體滲入表面開口缺陷，清除表面多餘滲透劑後塗布顯像劑（Developer），利用毛細吸附作用將缺陷內的滲透劑抽出，在白光或紫外線（黑光，UV-A，波長約 $365\text{ nm}$）下形成可視顯示。
• 適用範疇：所有非多孔性（Non-porous）固體材料，涵蓋鐵金屬、非鐵金屬（如航空大量使用的鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金）及非金屬（陶瓷、塑膠）。
• 核心限制：僅能偵測「開口於表面」的缺陷，對內部或次表面缺陷完全無能為力。

2. 磁化檢驗／磁粒檢驗（Magnetic Particle Testing, MT）：

• 物理原理：基於**磁路連續性與漏磁場（Magnetic Flux Leakage, MFL）**原理。鐵磁性材料磁化時，磁力線呈封閉連續分佈；若材料存在缺陷且垂直於磁力線方向，磁阻遽增，磁力線彎曲並溢出工件表面形成局部漏磁場，吸附施加的磁粒（乾式或濕式、螢光或著色磁粉），在缺陷處集結形成磁痕。
• 適用範疇：僅限鐵磁性材料（Ferromagnetic Materials），如高強度鋼、碳鋼、低合金鋼、400系列麻田散鐵不鏽鋼（如飛機起落架結構、高強度螺栓、發動機齒輪軸等）。
• 核心限制：無法用於非鐵磁性材料（如鋁合金機身蒙皮、奧氏體不鏽鋼），且檢驗後必須執行去磁程序。

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解題方法

本題為 15 分的申論題，在國考答題版面上應採「對稱式條列法」，避免混雜敘述。寫作架構分為兩大部分分別探討液滲與磁化檢驗，並依序鋪陳：

1. 原理與適用對象定義：一句話界定其檢驗邊界，展現專業嚴謹度。
2. 優點（Strengths）：由靈敏度、檢驗成本、攜帶便利性、幾何限制等維度切入。
3. 缺點（Weaknesses）：由缺陷型態（表面/次表面）、材料限制、表面清潔要求、後續處理（去磁/清洗）及環境影響等維度切入。
4. 統整對照表：於結尾彙整兩者關鍵對比，強化卷面層次感與得分效益。

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解題技巧與常見陷阱

1. 切勿混淆缺陷深淺（表面 vs. 次表面）：

• 考卷常客陷阱：寫出「液滲可以檢查內部裂紋」——絕對錯誤，直接扣分。液滲的必要條件是「缺陷必須對表面開口（Surface-breaking defect）」。
• 相反地，磁化檢驗可檢測表面缺陷及近表面（次表面，Sub-surface）缺陷（直流磁化穿透力較高，約可達表面下方數公釐深度）。

2. 漏寫關鍵工序：

• 寫磁化檢驗的缺點，必定要寫「需去磁（Demagnetization）」。飛機殘留磁性會干擾磁羅盤、航儀傳感器，並吸附鐵屑加速磨損，是航空修護實務上的致命缺失。
• 寫液滲檢驗的缺點，必定要寫「前處理清潔要求極嚴格」。任何積碳、油脂、漆層、噴砂殘留都會堵塞開口，導致滲透劑無法滲入而產生偽假陰性（漏檢）。

3. 連結航空維修實務（得分加分項）：

• 點出飛機機體結構以「鋁合金」為大宗，故外場與機棚最普及的非破壞檢測首推「液滲檢驗」；而「磁化檢驗」則鎖定起落架筒身、樞軸（Pivot Pins）及發動機鋼製零組件。

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【答案】

一、液滲檢驗（Liquid Penetrant Testing, PT）之優點與缺點

（一）優點：

1. 材料適用廣泛：可檢查除多孔性材料以外的幾乎所有固體材質，特別適用於航空器大量使用的非鐵磁性金屬（如 2000/7000 系鋁合金、鈦合金、奧氏體不鏽鋼），亦可用於陶瓷與硬質複合材料。
2. 對表面開口裂紋靈敏度極高：採用高靈敏度螢光滲透液（Type I，配合黑光燈）時，能檢出寬度微米級（Sub-micron）之細微疲勞裂紋。
3. 幾何形狀適應性佳：對形狀複雜、具曲面、螺紋或鑄件特徵之零組件，能進行一次性整體浸塗或噴塗檢驗，無特定方向性限制。