高考申論題
108年
[航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理
第 一 題
📖 題組：
關於旋翼機主旋翼旋轉時的「陀螺進動（gyroscopic precession）」，試回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分） (一) 試述主旋翼旋轉時的「陀螺進動」及其發生的原因。 (二) 基於「陀螺進動」，單主旋翼旋翼機在執行前進飛行（forward flight）時，主旋翼葉片的俯仰角（pitch angle）在旋轉一圈的過程中必須如何變化？
關於旋翼機主旋翼旋轉時的「陀螺進動（gyroscopic precession）」，試回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分） (一) 試述主旋翼旋轉時的「陀螺進動」及其發生的原因。 (二) 基於「陀螺進動」，單主旋翼旋翼機在執行前進飛行（forward flight）時，主旋翼葉片的俯仰角（pitch angle）在旋轉一圈的過程中必須如何變化？
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試述主旋翼旋轉時的「陀螺進動」及其發生的原因。
思路引導 VIP
作答時應先明確定義「陀螺進動」為旋轉剛體受外力矩作用時的 90 度相位延遲現象。接著，運用牛頓第二運動定律的旋轉形式（力矩等於角動量變化率）及轉子動力學中的諧振響應來嚴謹推導其發生的物理原因。
小題 (二)
基於「陀螺進動」，單主旋翼旋翼機在執行前進飛行（forward flight）時，主旋翼葉片的俯仰角（pitch angle）在旋轉一圈的過程中必須如何變化？
思路引導 VIP
面對旋翼機控制原理題，應先確立飛行姿態目標（前進需旋翼盤面向前傾斜，即前低後高）。接著套用『陀螺進動（Gyroscopic Precession）』的物理定律：旋轉系統對外加力矩的反應（位移）會發生在施力點沿旋轉方向落後 90 度的位置。由此反推，控制輸入（最大/最小俯仰角）必須提早 90 度施加，方能得到預期的旋翼揮舞位移。