高考申論題
111年
[航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 直昇機飛行原理
第 一 題
一、配備單主旋翼的直昇機，當主旋翼逆時針（CCW）旋轉時，若無其他機構制衡，機身則會順時針（CW）旋轉，請繪圖並說明三種可產生反向扭矩（Counter Torque）以消除機身順時針旋轉的機構與運作方式。（25 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，首先應聯想牛頓第三運動定律（作用力與反作用力），並明確指出「反作用扭矩（Torque Reaction）」的物理來源。解題時，需列出三種反扭矩機構（如傳統尾旋翼、涵道尾槳、NOTAR），並利用「力矩 = 力 × 力臂（M = F × d）」的靜力平衡概念，分別闡述這三者如何產生側向空氣動力（向量方向）以抵銷機身旋轉。
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【破題】根據牛頓第三運動定律，當發動機驅動單主旋翼逆時針（CCW）旋轉時，空氣會對機身施加大小相等、方向相反的「反作用扭矩（Reactive Torque）」，導致機身順時針（CW）旋轉。為維持偏航（Yaw）方向的動態平衡，必須在機尾產生向右的側向力（Thrust），透過機尾至重心的力臂（Moment Arm），形成逆時針的反向扭矩（Anti-Torque）。 【論述】 以下說明三種常見產生反向扭矩之機構與運作方式（作圖時請以俯視圖視角，標註重心 CG、力臂 L 及受力向量）：
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