110 高普考高考三級 航空駕駛(選試直昇機飛行原理) 直昇機飛行原理 考古題詳解
第 一 題10 分
已知某直昇機從海拔高度 的機場起飛前往高山執行任務，起飛總重為 、機外氣溫（Outside Air Temperature, OAT）為 、氣壓為 。多日後，該機再以 從原機場起飛去執行相同任務，但 OAT 與氣壓卻分別是 與 ，且 、。試根據密度高度（Density Altitude, DA）的定義，作答下列子題：
（一）請分析這兩次任務的機場 DA 值何者較大？並說明原因。（10 分）
（二）請說明這兩次任務所需起飛功率（Power）何者較小及其理由。（15 分）
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核心觀念
本題考查密度高度（Density Altitude, DA）如何受氣壓與溫度影響，以及密度高度對直昇機起飛性能的影響。
密度高度是「在標準大氣中，具有與當地實際空氣密度相同的高度」。空氣密度可用理想氣體關係表示：
其中 為絕對氣壓、 為絕對溫度、 為空氣氣體常數。氣溫升高或氣壓降低，都會使空氣密度減小；密度愈小，對應的密度高度愈高。
解題方法
兩次任務都由同一座海拔高度為 的機場起飛，起飛總重均為 。因此比較時，直接依題目給定的氣溫與氣壓變化判斷空氣密度，再推論密度高度與起飛功率需求。
（一）比較兩次任務的機場密度高度
題目給定：
溫度須以絕對溫度代入密度關係式。第二次任務的實際空氣密度為：
第一次則為：
由於 較低且 較高，可知：
第二次任務的空氣密度較低，因此在標準大氣中，必須到更高的高度才會有相同的空氣密度。故第二次任務的機場密度高度較大。
第 二 題25 分
請說明欲使直昇機在恆定高度（Altitude）與航向（Heading）向前飛行，並維持其飛行空速（Airspeed）不變及姿態（Attitude）平衡，飛行員需使用到那些控制（Controls）及如何作動直昇機，以分別達成上述的各項要求。（25 分）
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核心觀念
本題考直昇機在向前飛行時，如何協調三項主要飛行控制：總距桿、週期變距桿與方向舵踏板。飛行員須以它們控制旋翼推力的大小與方向，並配合動力調整，使直昇機維持指定高度、航向與空速，且姿態平衡。
題目所稱「姿態平衡」，指機身的俯仰、滾轉與偏航姿態穩定，並非要求直昇機保持水平姿態。向前飛行時，旋翼推力須向前傾斜；機身通常呈現一定的前傾姿態。
各項飛行要求與控制作動
一、維持恆定高度：總距桿為主要控制
總距桿改變主旋翼所有槳葉的總距角，因而改變旋翼升力。直昇機向前飛行時，旋翼推力的一部分用於克服重量，另一部分用於克服阻力並提供前進加速度。
若高度下降，飛行員增加總距，使旋翼升力增加；若高度上升，則減少總距。增加總距會提高旋翼負荷，通常須配合增加引擎或旋翼動力，以維持所需轉速。高度穩定時，垂直方向的升力分量與重量大致平衡。
二、維持恆定航向：方向舵踏板為主要控制
方向舵踏板控制尾旋翼槳葉距角，藉尾旋翼推力改變偏航力矩，以保持機頭指向指定航向。若機頭偏向一側，飛行員須踩踏板使尾旋翼產生反向偏航力矩，修正機頭方向。
改變總距會改變主旋翼扭矩，可能造成機身偏航，因此方向舵踏板須隨動力變化作協調修正。向前飛行時，尾旋翼負荷也會受前進速度及氣流影響，踏板位置須依實際偏航趨勢微調。
三、維持空速不變：週期變距桿為主要控制
週期變距桿改變旋翼盤各方位的槳距分布，使旋翼推力向所需方向傾斜。向前推週期變距桿，旋翼推力向前傾斜，產生向前的水平分量，使直昇機加速；向後帶桿則使水平推力分量減小或轉為向後，讓直昇機減速。
當空速達到目標值後，飛行員微調週期變距桿，使前進方向的推力分量與空氣阻力平衡，避免持續加速或減速。空速變化也會影響高度與機身姿態，因此須同時以總距維持高度，並以踏板修正航向。
第 三 題15 分
當直昇機從起飛開始向前飛行時，常會因橫向流（Transverse Flow）的效應而造成入流滾（Inflow Roll），甚至發生反吹（Blowback）現象。試以單軸反時針轉動的旋翼為例，作答下列子題：
（一）請說明何謂「入流滾」現象及其造成的結果。（15 分）
（二）請說明何謂「反吹」現象及應如何抵消其對飛行的影響。（10 分）
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核心觀念
本題考查直昇機由懸停開始向前加速時，旋翼盤各方位的相對氣流與誘導流不均，如何造成入流滾（inflow roll）；以及前飛氣流使旋翼盤後傾，形成反吹（blowback）的原因與操縱補償。
以下以單旋翼反時針轉動為例，並以由上方看旋翼的方位描述：右側為前進側，左側為後退側。向前飛行時，旋翼的前進側與後退側具有不同的合成相對氣流，因而出現橫向流（transverse flow）及左右升力差。
（一）入流滾現象及其結果
形成原因
直昇機由懸停開始向前加速時，旋翼前進側的切向速度與前飛速度同向，合成相對氣流較大；後退側的切向速度與前飛速度反向，合成相對氣流較小。此時旋翼盤下方的空氣尚未均勻加速，前進側與後退側的誘導流也不同，形成橫向流。
在典型的初始前飛狀態，後退側的誘導流較強，局部合成相對氣流較大，所產生的升力較大；前進側的誘導流較弱，局部合成相對氣流較小，升力較小。這種左右升力差會使旋翼盤產生側向滾轉趨勢，稱為入流滾。
造成的結果
以前述反時針旋翼為例，後退側升力較大、前進側升力較小，旋翼盤傾向向前進側滾轉。旋翼盤的側向傾斜經由旋翼操縱與機身反應，表現為直昇機向右側傾斜的趨勢；飛行員須施加反向側向週期變距修正，以維持旋翼盤與機身姿態。
第 四 題25 分
若下列二個儀錶圖分別代表某直昇機面對的兩個不同飛行狀況 A 與 B，請據此說明 A 及 B 所表示的意義，以及飛行員應如何改正這兩個狀況並繼續原定的飛行動作。（25 分）
🖼️【此處有附圖，請對照原卷】
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核心觀念
本題考查直昇機的轉彎與側滑指示器（turn-and-slip indicator）。上方指針顯示轉彎方向與轉彎率；下方黑球顯示飛行是否協調。協調轉彎時，黑球應保持在中央。
轉彎時，黑球偏向轉彎內側表示側滑，代表轉彎率相對於坡度不足；黑球偏向轉彎外側表示側滑偏航（skid），代表轉彎率相對於坡度過大。修正原則是「踩球」：黑球偏向哪一側，就向哪一側施加腳舵，使黑球回中。
解題方法
先讀上方指針判斷轉彎方向，再比對黑球位於轉彎內側或外側：
- 指針向左：左轉；指針向右：右轉。
- 左轉時，左側是內側；右轉時，右側是內側。
- 黑球在內側為側滑，在外側為 skid。
依此判讀圖示：
- A：指針顯示左轉，黑球偏左，位於左轉內側，所以是左轉側滑。
- B：指針顯示右轉，黑球偏左，位於右轉外側，所以是右轉 skid。
A、B 狀況與修正
A：左轉側滑