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：
對於一架正在執行前進飛行（forward flight）狀態的旋翼機，依下面的問題作答： (一)繪製其自由體圖（free body diagram），說明該旋翼機受到了那些力量的作用。（8 分） (二)根據上述作用力的變化情況，說明該旋翼機發動機功率需求與旋翼機錶速（IAS, Indicated Air Speed）間的變化關係曲線。（12 分）
對於一架正在執行前進飛行（forward flight）狀態的旋翼機，依下面的問題作答： (一)繪製其自由體圖（free body diagram），說明該旋翼機受到了那些力量的作用。（8 分） (二)根據上述作用力的變化情況，說明該旋翼機發動機功率需求與旋翼機錶速（IAS, Indicated Air Speed）間的變化關係曲線。（12 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
繪製其自由體圖（free body diagram），說明該旋翼機受到了那些力量的作用。（8 分）
思路引導 VIP
遇到旋翼機前進飛行的自由體圖，首先應建立縱向對稱面（2D）的穩態飛行假設，利用牛頓第一運動定律分析力平衡。重點在於描繪『主旋翼推力向量的前傾』，並將其分解為克服重力的垂直升力分量與克服機身阻力的水平推力分量。
小題 (二)
根據上述作用力的變化情況，說明該旋翼機發動機功率需求與旋翼機錶速（IAS, Indicated Air Speed）間的變化關係曲線。（12 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先將旋翼機的「總需用功率」拆解為三大物理來源：誘導功率、型阻功率與廢阻功率。接著運用空氣動力學原理（如動量理論與動壓方程式），分別說明這三種功率隨前進速度（IAS）變化的趨勢，最後將三者疊加，推導出經典的「U型」總需用功率曲線，並點出最低功率點與經濟速率的物理意義。