高考申論題
109年
[航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理
第 三 題
三、探討飛機的穩定與控制，常使用絕對攻角（Absolute Angle of Attack）αa替代傳統的幾何攻角α。請繪圖說明αa 的定義及使用αa 製作升力係數CL圖的優點，另寫出確保飛機縱向平衡（Longitudinal Balance）的兩個必要條件。（20分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
首先，釐清「幾何攻角」與「絕對攻角（零升力線為基準）」的物理定義差異，思考將圖形平移至原點對建立飛機動態穩定性線性化數學模型的優勢。其次，針對縱向平衡（配平與靜穩定），直接切入俯仰力矩係數與攻角的關係，列出配平條件與靜穩定裕度的數學判別式。
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【破題】在飛行力學與穩定控制分析中，將參考基準由幾何翼弦轉換為零升力線（使用絕對攻角），能有效消除氣動力方程式中的常數偏差項，有利於系統線性化與狀態空間模型的建立；而縱向平衡則取決於飛機重心理論與氣動力中心的相對位置及力矩匹配。 【論述】 一、絕對攻角（$\alpha_a$）之定義與繪圖說明
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飛機縱向穩定與控制
💡 透過絕對攻角簡化線性模型，並滿足力矩平衡條件以確保飛行穩定。
| 比較維度 | 幾何攻角 (α) | VS | 絕對攻角 (αa) |
|---|---|---|---|
| 定義基準 | 翼弦線 (Chord Line) | — | 零升力線 (ZLL) |
| CL 圖截距 | 不通過原點 (有截距) | — | 通過原點 (無截距) |
| 數學模型 | 含常數偏置項，較複雜 | — | 正比例關係，有利線性化 |
💬絕對攻角能消除方程式中的常數項，是自動控制系統設計的核心基礎。
