114 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

本題考查航電系統（Avionics）的主要次系統、各系統的功能，以及系統整合後如何提升飛行安全與營運效能。航電是飛機上與飛行、導航、通訊、監視、控制及資訊處理有關的電子設備與系統；現代飛機透過資料匯流排、整合模組化航電架構及顯示系統，讓各次系統共享資料並協同運作。

解題方法

可依「飛行資訊如何取得、判讀、傳遞、控制及支援」整理次系統：先列出感測與航行，再說明通訊、監視、飛行控制、顯示與任務管理，最後歸納整合效益。不同機型的設備配置與分類方式略有差異，以下以現代民航機常見功能分類作答。

主要次系統及功能

1. 通信系統（Communication） 以 VHF、HF、衛星通信等設備，提供飛機與地面管制、其他航空器及營運單位間的語音或資料通信；資料鏈可傳送航管許可、飛行計畫及操作資訊。

2. 導航系統（Navigation） 整合慣性導航系統（IRS／INS）、全球衛星導航系統（GNSS）、甚高頻全向信標（VOR）、儀器降落系統（ILS）及測距儀（DME）等資訊，提供位置、航向、地速、航跡及進場引導，支援航路飛行與精確進場。

3. 空氣資料與慣性基準系統（Air Data and Inertial Reference） 空氣資料電腦（ADC）利用皮托管、靜壓孔及溫度感測器計算空速、氣壓高度、垂直速度與馬赫數；慣性基準系統則提供姿態、角速度、加速度及航向等資訊，供導航、飛行控制與儀表顯示使用。

4. 自動飛行與飛行導引系統（Automatic Flight Control／Flight Guidance） 飛行管理與導引系統（FMS／FGS）、自動駕駛儀、自動油門及飛行指引儀，可依照飛行計畫和飛行員設定控制或引導飛機的航向、高度、速度與垂直航徑，減輕工作負荷並提升航路與進場管理的一致性。

5. 監視與防撞系統（Surveillance and Collision Avoidance） 二次雷達應答器及自動相關監視廣播（ADS-B）提供飛機識別、高度與位置資訊；空中防撞系統（TCAS）監控附近航空器並於衝突風險升高時提供交通諮詢或避撞指令。

6. 氣象與地形警告系統（Weather and Terrain Awareness） 氣象雷達協助辨識降水與雷雨區；地形警告與警示系統（TAWS／EGPWS）利用地形資料庫及飛行參數，向機組員提示地形接近或受控飛行撞地風險。

7. 飛行儀表與顯示系統（Flight Instrument and Display）

核心觀念

本題考查航空儀表的資訊來源、訊號處理與顯示方式，以及兩種系統對飛行員操作與維修的影響。

• 傳統機械式儀表：以感測器、氣壓管路、陀螺儀或機械連桿等裝置，直接或經機械傳動將飛行資訊顯示在個別儀表上。例如空速表、高度表、垂直速度表及姿態儀。
• 電子飛行儀表系統（EFIS, Electronic Flight Instrument System）：將空速、高度、姿態、航向等資訊由感測器與航電系統取得，經資料處理後顯示在電子螢幕上。典型顯示器包括主飛行顯示器（PFD）與導航顯示器（ND）。

兩者呈現的飛行資訊有重疊，主要差異在於：傳統儀表以個別機械儀表呈現；EFIS 則以電子處理與整合顯示呈現。

解題方法

作答時可依「資訊如何取得與處理、如何呈現、對操作與維修有何影響」三個面向比較：

1. 先說明傳統儀表與 EFIS 的基本構成和顯示原理。
2. 再比較資訊整合程度、飛行員讀取方式、系統可靠度與維修特性。
3. 最後分別列出優缺點，並指出 EFIS 的效益仍仰賴電源、感測器、資料處理及備援設計。

主要差異

優缺點分析

傳統機械式儀表的優點

• 原理直觀，飛行員容易理解指示與儀表功能的對應關係。
• 個別儀表故障時，故障範圍通常較容易界定，維修與更換較直接。
• 不完全依賴複雜的電子顯示與資料處理鏈；

核心觀念

本題比較兩種飛航監視方式的位置資訊來源、地面設備與機載設備需求、涵蓋範圍、資料更新與可靠性。

• 傳統航管雷達監視通常包括初級監視雷達（PSR）與次級監視雷達（SSR）。
• PSR由地面雷達發射電磁波，接收航空器反射的回波，依回波往返時間與天線方位取得距離、方位等資訊；不要求航空器配備應答器。
• SSR由地面雷達詢問機載應答器，航空器回傳識別碼及高度等資料；距離與方位由地面詢問、接收系統取得。
• **廣播式自動回報監視（ADS-B）**由航空器機載設備利用 GNSS 等導航來源取得位置、速度、高度及識別資訊，並定期廣播；地面接收站將資料提供給航管系統。其名稱中的「依賴式」表示位置資訊依賴機載導航來源，「廣播式」表示資料以廣播方式傳送。

解題方法

採「資料如何產生與傳送 → 系統效能 → 優缺點與適用情境」的比較方式作答。要特別指出，傳統雷達不是單一技術：PSR不依賴機載回報，SSR依賴應答器；ADS-B則依賴機載導航、定位與廣播設備。以下將「傳統雷達」以 PSR／SSR 的一般航管監視配置說明。

優缺點分析

傳統雷達的優點

核心觀念

飛機的六個自由度，是指飛機在三維空間中可沿三個互相垂直的軸平移，並繞這三個軸旋轉：

• 三個平移自由度：沿縱軸、橫軸、垂直軸移動，常以機體座標表示為前後、左右及上下運動。
• 三個旋轉自由度：繞縱軸的滾轉（roll）、繞橫軸的俯仰（pitch），以及繞垂直軸的偏航（yaw）。

固定翼飛機的主要操縱面，分別藉由改變氣動力與力矩，控制繞三軸的旋轉運動。副翼控制滾轉，升降舵控制俯仰，方向舵控制偏航。

解題方法

先將「六自由度」拆成「三個平移＋三個旋轉」，再辨認題目所問的控制面對應關係。題目提到「穩定控制」時，主要是問三軸姿態的控制面；三個平移自由度本身沒有一個一對一對應的傳統主要操縱面。

核心觀念

本題考兩套容易混淆的頻率標示：

1. 無線電頻率術語：如 HF、VHF、UHF，是依頻率高低區分的通稱。
2. 雷達頻段字母：如 L、S、C、X、Ku，是雷達工程常用的頻段名稱，各字母本身多半沒有可逐字展開的英文全名。

答題時應先列出雷達慣用頻段及其標準範圍，再說明 ITU（國際電信聯盟）所列的雷達用途頻率配置。雷達頻段的慣用範圍與 ITU 配置的頻段並不相同：前者是較寬的頻段名稱，後者是實際分配給雷達或輻射定位服務的頻率區段。

解題方法

先按頻率由低至高整理雷達頻段名稱與範圍；接著列出 ITU 雷達用途頻率。ITU 的頻率分配會依世界區域而異，以下採常見教材所列的第 2 區（ITU Region 2）雷達頻率配置；考卷若指定其他區域，應依該區域頻率表作答。

標準雷達頻段術語與正常頻率範圍

HF、VHF、UHF 是按無線電頻率術語命名；L、S、C、X、Ku、K、Ka 等則是雷達工程慣用字母標示。字母標示主要是識別頻段，不宜硬把每個字母解釋成某個英文單字的縮寫。

ITU 指定之雷達頻率範圍

下表列出第 2 區常見的雷達用途頻率區段。表中的區段是實際分配範圍，不代表該頻段內每個頻率都可不受限制地用於雷達。