高考申論題
108年
[航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理
第 三 題
📖 題組：
關於飛機在飛行時的穩定性（stability），試回答下列問題： (一) 何謂「動態穩定（dynamic stability）」？（5 分） (二) 何謂「縱向二面角（longitudinal dihedral）」？（5 分） (三) 說明「縱向二面角」如何增進飛機的動態穩定？請舉例說明。（10 分）
關於飛機在飛行時的穩定性（stability），試回答下列問題： (一) 何謂「動態穩定（dynamic stability）」？（5 分） (二) 何謂「縱向二面角（longitudinal dihedral）」？（5 分） (三) 說明「縱向二面角」如何增進飛機的動態穩定？請舉例說明。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
說明「縱向二面角」如何增進飛機的動態穩定？請舉例說明。（10 分）
思路引導 VIP
解題時應先釐清「縱向二面角」本質上是提供縱向「靜」穩定性（恢復力矩），接著必須指出靜態穩定是「動態」穩定（振盪收斂）的物理先決條件。建議結合擾動發生時主、尾翼的攻角變化比例，以及水平尾翼提供的氣動力阻尼（俯仰阻尼導數）來說明系統如何吸收能量，並以陣風擾動為例具體描繪力矩與姿態變化的動態過程。
小題 (一)
何謂「動態穩定（dynamic stability）」？（5 分）
思路引導 VIP
看到「動態穩定」，首先必須聯想到「時間（Time）」這個關鍵字，並區別於僅看初始趨勢的「靜態穩定」。作答時應明確給出定義，列舉其三種狀態（正、中性、負），並補充其前提條件（必須先具備靜態穩定）與飛行力學上的分析方法（線性化狀態空間模型的特徵值）。
小題 (二)
何謂「縱向二面角（longitudinal dihedral）」？（5 分）
思路引導 VIP
看到「縱向二面角」，應立即聯想飛機縱向穩定性的核心幾何設計，即主翼與水平尾翼的安裝角差異（Decalage）。作答時需明確定義兩者的角度關係（主翼安裝角大於尾翼），並點出其產生俯仰恢復力矩的空氣動力學機制。
縱向二面角與動態穩定
💡 縱向二面角提供恢復力矩，配合尾翼阻尼達成動態穩定收斂。
🔗 縱向動態穩定達成過程
- 1 遭遇擾動 — 外力（如陣風）使飛機攻角增加。
- 2 產生恢復力矩 — 縱向二面角觸發尾翼升力劇增，機鼻下壓。
- 3 啟動氣動阻尼 — 尾翼隨俯仰速度產生反向力矩，消耗動能。
- 4 振盪收斂 — 能量被阻尼吸收，飛機回歸平飛姿態。
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解阻尼不足時可能產生的長週期 (Phugoid) 震盪現象。
