高考申論題
109年
[航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 直昇機飛行原理
第 三 題
三、直升機自動旋轉指標（Autorotation Index）的大小代表直升機自動旋轉降落性能的優劣。請列出對自動旋轉指標有影響的5項直升機特徵量與大氣環境性質，並說明其與自動旋轉指標成正比、平方正比或反比。（25分）
📝 此題為申論題
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看到自動旋轉指標（Autorotation Index），應立即聯想到能量守恆與旋翼動能轉換的物理機制（即發動機失效時，旋翼系統儲存的動能與下降時需消耗能量的比值）。解題關鍵在於列出影響旋翼動能（轉動慣量、轉速）及影響下降率與阻力（總重、旋翼面積、空氣密度）的參數，並從公式推導其正/反比關係。
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【破題】自動旋轉指標（Autorotation Index, AI）是衡量直昇機在發動機失效（Engine Failure）時，利用旋翼系統所儲存的旋轉動能（Rotational Kinetic Energy）來維持轉速並減緩下降率，進而達成安全觸地降落能力的重要評估標準。 【論述】 自動旋轉的物理本質在於「可用動能」與「能量消耗率（下降功率）」的抗衡。一般工程實務上的自動旋轉指標公式可簡化表示為與旋翼動能成正比、與盤載及總重成反比的關係，即 $AI \propto \frac{I_R \Omega^2 \cdot A \cdot \rho}{W^n}$。影響該指標的 5 項關鍵特徵量與大氣環境性質如下：
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