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高考申論題 107年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 載重平衡

第 一 題

📖 題組:
一、請回答下列問題:(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

試述直昇機基準線(Datum line)之意義。

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看到基準線(Datum line),首要聯想到『計算力臂與力矩的零點』。答題時須精確給出中英文定義,並特別強調直昇機除了縱向平衡外,更依賴橫向基準線來維持旋翼動態平衡的特性。

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「基準線」(Datum Line / Reference Datum),指在進行航空器重量與平衡計算時,由製造廠所指定的一個假想垂直平面或參考線,作為測量所有載重位置之「力臂」(Arm)以及計算「力矩」(Moment)的起點(零點位置)。 其在直昇機操作上的特徵包含: (1) 雙軸參考系統:因直昇機的氣動力特性對重心極為敏感,除了測量前後重心的「縱向基準線」(Longitudinal Datum,常設於機頭前方或旋翼軸心)外,通常還設有測量左右重心的「橫向基準線」(Lateral Datum / Buttock Line,常設於機身對稱中心線)。

小題 (二)

如何決定其基準線力矩之正負值?

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看到此題應先聯想到飛機重量與平衡的基本公式:力矩(Moment) = 重量(Weight) × 力臂(Arm)。力矩的正負值由『物件相對於基準線(Datum)的位置方向(力臂正負)』與『重量的增減(裝載或卸載)』兩個變數的代數乘積來共同決定。

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【破題】 力矩(Moment)的正負值由「重量的增減」與「相對於基準線的力臂方向」兩者的代數乘積所決定,公式為:力矩(M) = 重量(W) × 力臂(A)。 【論述】

小題 (三)

試述何謂縱剖線(Buttock line)位置?

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看到此題,應立即聯想到飛機三維結構座標系統中的橫向測量基準(Y軸)。答題時必須寫出完整中英文術語、以機身中心線為零基準(BL 0)向左右延伸的操作定義,並補充其在橫向重心(Lateral CG)計算與結構定位上的實務應用。

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「縱剖線」(Buttock Line,簡稱 BL)是指飛機結構座標系統中,用來標示並測量沿著橫軸(左右方向)位置的參考基準線。特徵包含:(1) 以飛機機身的縱向對稱中心線為零基準(BL 0);(2) 由中心線向左測量的平行距離稱為左縱剖線(Left Buttock Line, 縮寫 LBL),向右測量的平行距離稱為右縱剖線(Right Buttock Line, 縮寫 RBL);(3) 測量單位通常為英吋(Inches)或公釐(Millimeters)。實務應用為:在飛機結構維修與載重平衡管理中,縱剖線被用來精確定位機翼、發動機、起落架等部件的橫向位置,並用於計算飛機的「橫向重心」(Lateral Center of Gravity),以確保飛機裝載後在飛行期間的橫向氣動力與載重平衡。

小題 (四)

如何決定其縱剖線力矩正負值?

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本題測驗載重平衡的基本物理與代數原則。看到力矩正負值,應直覺聯想「力矩(Moment) = 重量(Weight) × 力臂(Arm)」公式,並從「基準面(Datum)」的定義出發,說明重量增減與力臂前後位置對力矩符號的綜合代數影響。

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縱剖線力矩(Longitudinal Moment)的正負值,是由「重量(Weight)」的增減與「力臂(Arm)」相對於基準面(Reference Datum)的位置,兩者之代數乘積來決定(公式:Moment = Weight × Arm)。 具體決定規則如下:

  1. 力臂(Arm)的正負:以飛機製造廠設定的基準面(Datum)為原點,位在基準面以「後(Aft)」為正值(+),位在基準面以「前(Forward)」為負值(-)。

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