高考申論題 110年 [航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理

第一題

📖 題組：
關於翼剖面（airfoil）的「氣動力中心（aerodynamic center）」，試回答下列問題： (一)「氣動力中心」具有何氣動力上的物理特性？（10 分） (二)說明「氣動力中心」在翼剖面上的大概位置，並說明各位置具備之條件。（10 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

「氣動力中心」具有何氣動力上的物理特性？（10 分）

看到此題，應立即聯想「氣動力中心」的核心數學定義：該點的俯仰力矩係數不隨迎角變化。接著，將此數學定義轉化為物理意義，說明升力增量的作用位置，最後務必連結到飛行力學中的「縱向靜穩定性」與「中性點」概念，以展現工程分析的廣度。

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【破題】「氣動力中心（Aerodynamic Center, 簡稱 A.C.）」是空氣動力學中用於簡化二維流場壓力分佈的核心參考點，其最關鍵的物理特性為：相對於該點的俯仰力矩（Pitching Moment）不隨迎角（Angle of Attack, α）的改變而變化。【論述】

說明「氣動力中心」在翼剖面上的大概位置，並說明各位置具備之條件。（10 分）

考生看到此題應立刻聯想到『流動壓縮性（馬赫數）』對壓力分佈的影響。作答時需依照次音速（不可壓縮流）與超音速（可壓縮流）進行分類，精準點出 1/4 弦長與 1/2 弦長之位置，並以薄翼理論及線性超音速流動理論作為佐證說明條件。

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【破題】氣動力中心（Aerodynamic Center, a.c.）的位置主要受流場的壓縮性（即飛行馬赫數）所支配，並可依據不同速度範圍的空氣動力理論推導出其在翼弦（Chord）上的相對位置。【論述】