高考申論題
108年
[航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 載重平衡
第 一 題
📖 題組：
假設飛行員 2 人駕駛某型直昇機進行救難任務，該型直昇機空重（empty weight）6,000 磅，重心位於鼻端參考位置後 140 英吋（重心限制 130～145 英吋），飛行員平均每人以 135 磅計算（駕駛座距離參考位置力臂 60 英吋）；該型直昇機裝載燃油 800 磅，燃油箱距離參考位置力臂 150 英吋。到達目的地後，飛行員藉由吊掛系統執行救難任務成功救出四位山友（體重加個人裝備平均每人以 200 磅計算），決定將其安排在參考位置後 175 英吋位置休息並準備起飛返回基地，此時燃油剩下 650 磅。
假設飛行員 2 人駕駛某型直昇機進行救難任務，該型直昇機空重（empty weight）6,000 磅，重心位於鼻端參考位置後 140 英吋（重心限制 130～145 英吋），飛行員平均每人以 135 磅計算（駕駛座距離參考位置力臂 60 英吋）；該型直昇機裝載燃油 800 磅，燃油箱距離參考位置力臂 150 英吋。到達目的地後，飛行員藉由吊掛系統執行救難任務成功救出四位山友（體重加個人裝備平均每人以 200 磅計算），決定將其安排在參考位置後 175 英吋位置休息並準備起飛返回基地，此時燃油剩下 650 磅。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請問直昇機在準備起飛返回基地前，新的重心位置為參考位置後幾英吋（根據上述資料列式計算）？並請說明此時重心位置是否在許可範圍內？（10 分）
思路引導 VIP
解題核心在於應用「重量×力臂=力矩」的物理平衡基本公式。考生需將準備返回基地當下直升機的空重、兩名飛行員、剩餘燃油以及四名獲救山友的重量與力臂分別列出並加總總力矩與總重量，最後以總力矩除以總重量求得新重心，再與題目給定的限制範圍進行比對即可。
小題 (二)
假設該型直昇機起飛返回基地消耗燃油 200 磅，請問降落時直昇機的重心位置為參考位置後幾英吋（根據上述資料列式計算）？並請說明此時重心位置是否在許可範圍內？（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先釐清「降落時」的各項載重組成，包含直昇機空重、2位飛行員、4位山友以及降落時剩餘燃油（650磅減去消耗的200磅）。接著應用載重平衡的基本公式「力矩（Moment）＝重量（Weight）× 力臂（Arm）」，計算出總力矩後除以總重量求得降落時的重心位置，最後對照題目給定的重心限制範圍進行判定。