第 一 題

「衝擊式渦輪（Impulse turbine）」指一種利用高速氣流改變流動方向所產生之衝擊力，來推動轉子旋轉作功的渦輪裝置。其核心特徵包含：(1)壓力變化集中於靜子：氣流在靜子（導流片/噴嘴）中發生所有的膨脹過程，壓力大幅下降且速度遽增，將熱能轉換為動能；(2)轉子內等壓流動：轉子葉片間的流道截面積保持一定，氣流流經轉子時壓力理論上保持恆定（實際中僅有微小摩擦損耗），作功完全仰賴氣流相對速度方向的改變所產生的動量變化；(3)葉片幾何形狀：為了有效改變氣流方向而不改變壓力，轉子葉片外觀通常呈對稱的桶狀或弓形（香蕉狀）。實務應用上，因衝擊式渦輪單級能處理較大的焓降（Enthalpy drop），常被應用於發動機的氣動啟動器、渦輪輔助動力單元（APU），或部分承受極高溫高壓降的渦輪第一級。

「反作用式渦輪（Reaction turbine）」指氣流在通過渦輪的靜子（導向葉片）與轉子（動葉片）時，壓力皆會發生下降並產生膨脹作功的一種渦輪設計。特徵包含： (1) 葉片通道幾何：靜子與轉子的葉片間通道皆設計為收斂形（Convergent），具備噴嘴的功能。 (2) 能量轉換機制：氣流在靜子中先將部分壓力能與熱能（焓降）轉換為動能；進入轉子後繼續膨脹加速，除了氣流改變方向衝擊葉片產生的「衝動力」外，氣流自轉子後緣加速噴出時，依據牛頓第三運動定律會產生額外的「反作用力」，兩者共同推動渦輪旋轉。

【破題】 （註：因原題幹未明列(一)、(二)子題之具體內容，身為航太工程專家，本解答以航空發動機最基礎且核心的「(一)燃氣渦輪引擎之布雷頓循環」與「(二)往復式引擎之奧圖循環」為例進行繪圖概念與原理說明。） 熱力循環的 P-V 圖與 T-S 圖是分析發動機內部能量轉換、推導各狀態點數值與計算熱效率的視覺化核心工具。

【破題】 反作用式渦輪（Reaction Turbine）之所以具備較高的熱力與氣動力效率，核心原因在於其氣流在流經轉子（Rotor）時，不僅改變流動方向，壓力亦同時下降並產生膨脹加速做功。 【論述】