高考申論題
114年
[航空器維修] 定翼機及旋翼機基本原理
第 二 題
請分析後掠翼（swept back wing）與前掠翼（forward swept wing）在亞音速與超音速飛行條件下的氣動力優劣及結構設計考量。（20 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應先聯想「後掠角」對氣流有效馬赫數的降低作用（延遲臨界馬赫數、減少波阻）。接著，比較兩者在展向流動（Spanwise flow）方向上的差異，推導出翼尖失速與翼根失速的物理現象及對飛控的影響。最後，務必點出前掠翼最致命的「氣動彈性發散（Aeroelastic Divergence）」問題與複合材料的解決方案。
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【破題】 後掠翼與前掠翼的設計初衷皆為利用簡單後掠理論（Simple Sweep Theory）降低垂直於機翼前緣的氣流有效馬赫數，從而延遲臨界馬赫數並降低波阻。然兩者在翼展方向的氣流邊界層（Boundary Layer）流動特性與氣動彈性（Aeroelasticity）結構效應上存在本質差異。 【論述】
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前後掠翼氣動力與結構
💡 利用後掠理論降低有效馬赫數，並權衡展向流動與氣動彈性效應。
| 比較維度 | 後掠翼 (Swept-back) | VS | 前掠翼 (Forward-swept) |
|---|---|---|---|
| 展向流動方向 | 由翼根流向翼尖 | — | 由翼尖流向翼根 |
| 首發失速位置 | 翼尖 (Tip Stall) | — | 翼根 (Root Stall) |
| 低速操縱性 | 較差，易喪失副翼控制 | — | 極佳，副翼保持附著流 |
| 氣動彈性效應 | 退扭 (Washout) 系統穩定 | — | 增扭 (Washin) 具發散風險 |
💬兩者皆能降波阻，後掠翼結構穩定但易失速；前掠翼操縱性強但需先進材料克服發散。
