高考申論題
109年
[航空器維修] 航空發動機基本原理
第 一 題
📖 題組：
二、(一)請以航空器的速度爲橫軸，推進效率為縱軸。繪出渦輪螺旋槳發動機、高旁通比渦輪風扇發動機、低旁通比渦輪風扇發動機、渦輪噴射發動機的相對曲線。（數值無需非常精確，曲線的相對位置跟趨勢需正確）（10分） (二)請說明為何渦輪螺旋槳發動機的曲線在某一航空器臨界速度後，推進效率會急劇下滑？（10分）
二、(一)請以航空器的速度爲橫軸，推進效率為縱軸。繪出渦輪螺旋槳發動機、高旁通比渦輪風扇發動機、低旁通比渦輪風扇發動機、渦輪噴射發動機的相對曲線。（數值無需非常精確，曲線的相對位置跟趨勢需正確）（10分） (二)請說明為何渦輪螺旋槳發動機的曲線在某一航空器臨界速度後，推進效率會急劇下滑？（10分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請以航空器的速度爲橫軸，推進效率為縱軸。繪出渦輪螺旋槳發動機、高旁通比渦輪風扇發動機、低旁通比渦輪風扇發動機、渦輪噴射發動機的相對曲線。（數值無需非常精確，曲線的相對位置跟趨勢需正確）（10分）
思路引導 VIP
本題測驗推進效率隨飛行速度變化的物理關係。解題時應先聯想推進效率公式（ηp = 2V0 / (Vj + V0)），理解排氣速度越接近飛行速度，推進效率越高。接著，依據各發動機排氣速度（Vj）由低到高的特性，排列其低速至高速的最佳適用區間；最後，運用『葉尖合成速度突破音速產生震波阻力』的空氣動力學概念，解釋渦槳引擎效率驟降的原因。
小題 (二)
請說明為何渦輪螺旋槳發動機的曲線在某一航空器臨界速度後，推進效率會急劇下滑？（10分）
思路引導 VIP
看到此題應聯想「螺旋槳葉尖相對速度的向量和」與「空氣動力學的壓縮性效應」。當飛行器前進速度增加，葉尖局部速度極易突破音障產生震波，進而引發巨大的波阻（Wave Drag），這是導致效率衰減的關鍵物理機制。