高考申論題
114年
[航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理
第 三 題
旋翼機主旋翼的俯仰角（pitch angle）沿旋轉過程中需調整，請說明此調整的原因與實現方法，並以後退側葉片失速（retreating blade stall）為例說明其重要性。（20 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應先於腦海中建構直升機前飛時的旋翼流場分佈：前進側（advancing side）與後退側（retreating side）的相對氣流速度差異會導致嚴重的升力不對稱。解題時，請運用相對速度向量分析解釋原因，接著說明傾斜盤（swashplate）的物理機構如何實現循環變距（cyclic pitch），最後以後退側葉片因低速而需高攻角補償，最終導致氣流分離（失速）的空氣動力學機制，來印證該調整機制的絕對必要性。
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【破題】旋翼機於前飛狀態下，主旋翼在旋轉一圈的過程中會面臨相對氣流速度的劇烈變化，因此必須透過「循環變距（Cyclic Pitch）」週期性地調整葉片俯仰角，以平衡主旋翼盤面兩側的升力不對稱現象，維持飛行姿態穩定。 【論述】 一、調整原因：前飛時的升力不對稱（Asymmetry of Lift）
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旋翼週期變距與失速
💡 透過傾斜盤調整週期性俯仰角以平衡升力，並界定前飛速度上限。
🔗 後退側葉片失速物理邏輯鏈
- 1 前飛速差產生 — 後退側葉片相對速度(Ωr-V)隨飛行速度增加而下降。
- 2 升力補償需求 — 為平衡前進側升力，循環變距機構增加後退側俯仰角。
- 3 超越臨界攻角 — 俯仰角增加導致有效攻角超過臨界點，氣流發生分離。
- 4 性能物理極限 — 產生劇烈震動與翻滾傾向，定義出直升機之最大速度VNE。
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🔄 延伸學習：延伸學習：循環變距（Cyclic）與集體變距（Collective）之機械連動差異。
