高考申論題
108年
[航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航行學
第 三 題
📖 題組:
請回答下列問題:(每小題 5 分,共 40 分)
(一)直昇機一目視飛行規則在 E 類空域飛行之飛行高度限制為何?
(二)機場的高度指的是什麼?
(三)飛機裝置 VOR and TACAN,請問可以由 VORTAC 獲得那些訊息?
(四)航圖上標示的航路 VOR 的方位與 GPS 顯示的有少許的不同,請問為何?
(五)最後接近點(the final approach fix (FAF/FAP))指的是什麼?
(六)VOR 的頻率範圍為何?
(七)飛機飛行高度 6000 呎,從 TACAN 站量得距離 40 海里,請問實際距離地面 TACAN 站有多遠?
(八)GPS 使用的地球模型為何?
📝 此題為申論題,共 8 小題
小題 (三)
飛機裝置 VOR and TACAN,請問可以由 VORTAC 獲得那些訊息?
思路引導
VIP
看到本題應先拆解 VORTAC 設施的組成(VOR 結合 TACAN)。思考 VOR(特高頻全向導航臺)提供方位資訊,而 TACAN(戰術空中導航系統)提供方位與 DME(測距儀)資訊,兩者結合即可提供極座標定位所需的距離與方位。
由 VORTAC 導航臺,裝備 VOR 及 TACAN 接收機的飛機可獲得以下兩大核心資訊:
(1) 方位資訊(Azimuth / Bearing):可由 VOR 接收 VHF 頻段的磁方位角,或由 TACAN 接收 UHF 頻段的精確方位角。
(2) 距離資訊(Distance / DME):由 TACAN 內建的測距儀(DME)功能,提供飛機至地面導航臺的斜向距離(Slant-range distance)。
小題 (一)
直昇機一目視飛行規則在 E 類空域飛行之飛行高度限制為何?
思路引導
VIP
看到這題,首先應聯想 E 類空域的垂直範圍與相鄰空域的特性。接著思考目視飛行規則 (VFR) 對於進入高空 A 類空域的禁令,以及 VFR 在一般管制空域中必須遵守的巡航高度半圓規則(Hemispheric Rule)。
直昇機依目視飛行規則(VFR)在 E 類空域飛行時,其高度限制主要包含以下兩項規範:
(1) 絕對高度上限:E 類空域的垂直上限通常銜接 A 類空域(一般為 18,000 呎 MSL 以上),由於 A 類空域僅限儀器飛行規則(IFR)運作,故 VFR 飛行的最高高度限制為低於 18,000 呎 MSL(或當地飛航情報區規定的 A 類空域底限)。
(2) 巡航高度規則(Hemispheric Rule):當飛行高度高於地表 3,000 呎(AGL)時,必須遵守特定的 VFR 巡航高度以確保隔離:
小題 (二)
機場的高度指的是什麼?
思路引導
VIP
看到「機場高度」,應直覺聯想到航空測量中的基準面(Mean Sea Level, MSL)與代表點。思考機場範圍廣大且可能不平坦,法規上會取「可用著陸區內的最高點」作為整體機場的安全與性能計算基準。
「機場高度(Airport Elevation / Field Elevation)」是指機場可用跑道著陸區域內最高點的平均海平面(MSL)高度。
實務應用為:(1) 提供航空器駕駛員設定高度表及執行儀器進場程序的參考基準;(2) 應用於航機起降性能、載重平衡及越障安全之計算基準。
小題 (四)
航圖上標示的航路 VOR 的方位與 GPS 顯示的有少許的不同,請問為何?
思路引導
VIP
看到此題,應先思考『方位』的參考基準(真北 vs. 磁北)。接著切入 VOR 實體地面台的『靜態磁差校準(Station Declination)』與 GPS 數位系統的『動態地磁模型(WMM)』之間的年份差異,藉此解釋兩者為何會產生少許偏差。
【破題】
航圖上 VOR 方位與 GPS 顯示方位產生少許差異的核心原因,在於兩者系統計算「磁北(Magnetic North)」時所依賴的磁偏角(Magnetic Variation)參考年份與更新機制不同。
【論述】
小題 (五)
最後接近點(the final approach fix (FAF/FAP))指的是什麼?
思路引導
VIP
考生看到此題應立刻聯想到儀器進場程序(IAP)中的航段劃分。需明確區分 FAF 用於非精確進場,而 FAP 用於精確進場,並點出它們在飛行程序中皆代表「最後進場航段(Final Approach Segment)」開始下降的關鍵里程碑。
「最後接近點(FAF/FAP)」指儀器進場程序中,「最後進場航段(Final Approach Segment)」的起始點,為飛機對正跑道並開始最後下降的關鍵位置。特徵包含:
(1) FAF(Final Approach Fix,最後進場定位點):用於非精確進場(如 VOR、NDB 進場),在進場圖上通常以「馬爾他十字(Maltese Cross)」符號標示,飛機自此點開始下降至最低下降高度(MDA)。
(2) FAP(Final Approach Point,最後進場點):用於精確進場(如 ILS 進場),通常為飛機在規定高度上實際攔截到「滑降道(Glide Path / Glide Slope)」的交會點,飛機自此開始沿滑降道下降至決斷高度(DA/DH)。
小題 (六)
VOR 的頻率範圍為何?
思路引導
VIP
看到此題應先從 VOR 的全名(VHF Omnidirectional Range)聯想,確認其屬於極高頻(VHF)頻段。接著回憶民用航空無線電頻段劃分,精確提取導航專用的頻段數值,並可進一步區分與 ILS 共用頻段的細節以展現專業度。
VOR(極高頻全向導航臺)運作於極高頻(VHF)頻段,其標準頻率範圍為 108.00 MHz 至 117.95 MHz。
詳細頻段分配規則如下:
(1) 108.00 MHz 至 111.95 MHz:此區段與儀器降落系統(ILS)的左右定位臺(Localizer)交錯共用。VOR 僅使用小數點後第一位為偶數(含其後加 50 kHz)的頻率(例如:108.00, 108.05, 108.20 MHz 等),奇數頻率則保留給 ILS 系統使用。
小題 (七)
飛機飛行高度 6000 呎,從 TACAN 站量得距離 40 海里,請問實際距離地面 TACAN 站有多遠?
思路引導
VIP
看到此題,考生應先辨識出 TACAN 所測量到的距離為「斜距(Slant Range)」,而題目求的是「地面水平距離」。運用畢氏定理,並注意將飛行高度的單位(呎)轉換與斜距一致(海里)後,即可求得正確答案。
【解題關鍵】TACAN 測得的距離為飛機至測站的「斜距(Slant Range)」,需利用畢氏定理並統一長度單位來推算「地面水平距離」。
【解答】
計算:
小題 (八)
GPS 使用的地球模型為何?
思路引導
VIP
看到此題應直覺聯想到全球定位系統(GPS)運算定位數據時所依賴的底層參考座標系。考生需準確寫出該地球測地模型的標準全名與簡稱,並可略述其為地心座標系與參考橢球體,以展現對導航基準的透徹理解。
GPS 使用的地球模型為「世界測地系統 1984」(World Geodetic System 1984,簡稱 WGS 84)。
WGS 84 是一個以地心為中心的全球參考座標系統(Earth-centered, Earth-fixed, ECEF),將地球精確模擬為一個赤道微凸的參考橢球體(Reference Ellipsoid)。在航太導航系統中,它作為 GPS 計算衛星星曆、推算使用者接收機三維空間定位(經度、緯度、橢球高)的統一標準數學與物理模型。
💡 整合 VOR 方位與 TACAN 距離資訊的複合式導航設施。
| 比較維度 |
VOR |
VS |
TACAN |
| 使用頻段 |
VHF (108.0-117.95 MHz) |
— |
UHF (962-1213 MHz) |
| 提供資訊 |
僅提供方位 (Azimuth) |
— |
提供方位與斜距 (DME) |
| 主要使用者 |
民用航空器 |
— |
軍方及具備該接收機之航空器 |
💬VORTAC 為兩者之結合,讓民航機可用 VOR 測向並以 TACAN 的 DME 測距。
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DME 測距儀原理
Rho-Theta 定位法
VOR 頻率範圍與特性
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