高考申論題
111年
[航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 載重平衡
第 一 題
📖 題組：
假設飛行員 2 人駕駛某型飛機與救護員 2 人自基地起飛進行外島救護送醫任務，該飛機一開始自基地起飛時裝載項目、重量及縱向力臂詳細資料（縱向力臂參考位置為飛機鼻端）表示如下： 項目 | 重量（lb, 磅） | 縱向力臂（in, 英吋） 飛機空重（empty weight） | 5,500 | 150 飛行員×2 | 150×2 | 100 救護員×2 | 150×2 | 160 燃油 | 890 | 170 擔架×4 | 65×4 | 180 可拆除壓載物（ballast） | 200 | 250 該飛機到達病患所在地機場後，救護員 2 人利用擔架將 1 位病患（體重加個人住院行李以 200 磅計算）放在縱向力臂 180 英吋位置並載運返回本島醫院所在地機場，此時燃油剩下 770 磅；該飛機 Center of Gravity Moment Envelope 圖示如下：（每小題 10 分，共 30 分）
假設飛行員 2 人駕駛某型飛機與救護員 2 人自基地起飛進行外島救護送醫任務，該飛機一開始自基地起飛時裝載項目、重量及縱向力臂詳細資料（縱向力臂參考位置為飛機鼻端）表示如下： 項目 | 重量（lb, 磅） | 縱向力臂（in, 英吋） 飛機空重（empty weight） | 5,500 | 150 飛行員×2 | 150×2 | 100 救護員×2 | 150×2 | 160 燃油 | 890 | 170 擔架×4 | 65×4 | 180 可拆除壓載物（ballast） | 200 | 250 該飛機到達病患所在地機場後，救護員 2 人利用擔架將 1 位病患（體重加個人住院行李以 200 磅計算）放在縱向力臂 180 英吋位置並載運返回本島醫院所在地機場，此時燃油剩下 770 磅；該飛機 Center of Gravity Moment Envelope 圖示如下：（每小題 10 分，共 30 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請問該飛機在準備起飛返回本島前，新的縱向重心位置為參考位置後幾英吋（根據上述資料列式計算）？並依據圖示說明此時縱向重心位置是否在許可範圍內？是否需採取作為使得縱向重心平衡？
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載重平衡計算的核心在於「重量 × 力臂 = 力矩」的力學平衡原則。考生遇到此題，應先盤點返回起飛前的各項重量變化（特別是剩餘油量及新增的病患重量），計算出總重量與總力矩；接著求出新重心位置及 Moment/1000 指數，最後對照圖表中的包絡線（Envelope）邊界，即可客觀判斷是否在許可範圍與是否需採取作為。
小題 (二)
假設該飛機到達本島醫院所在地機場消耗燃油 180 磅，請問降落時該飛機的縱向重心位置為參考位置後幾英吋（根據上述資料列式計算）？並依據圖示說明此時重心位置是否在許可範圍內？是否需採取作為使得縱向重心平衡？
思路引導 VIP
遇到飛機載重平衡題，首先盤點所有載重項目（含飛機空重、人員、貨物、剩餘燃油）的『重量』與『力臂』。接著運用公式『總力矩 ÷ 總重量 = 重心位置（CG）』計算出降落時的精確重心，最後將計算出的總重與力矩值帶入 Envelope 圖表檢查座標點，以判定是否安全及是否需要移除壓載物。
小題 (三)
救護員在醫院所在地機場將病患交接給醫院人員後，該飛機連同原有人員及裝備將再度起飛返回基地；假設飛行員想要維持在一開始自基地起飛縱向重心位置進行本次起飛，請問在本次起飛前，應該如何移動壓載物（ballast）才能調整飛機縱向重心位置，與一開始自基地起飛縱向重心位置相同（根據上述資料列式計算）？
思路引導 VIP
考生看到此題應先釐清「目標重心」為最初起飛的重心位置。解題分為三步：1. 結算初始總重量、總力矩以求得目標重心；2.計算目前狀態（扣除燃油消耗且病患下機）的總重與目前重心；3.運用「重量移動公式（Weight Shift Formula）」或力矩平衡方程式，推導出壓載物需要移動的距離與方向。