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高考申論題 108年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航行學

第 一 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 (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?

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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)。

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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?

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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。

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「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 (三)

飛機裝置 VOR and TACAN,請問可以由 VORTAC 獲得那些訊息?

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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。

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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 (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?

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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。

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【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?

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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。

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「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?

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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。

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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?

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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。

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【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?

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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。

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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。

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