高考申論題
114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、逆時針旋轉直升機，在不對稱升力平飛（Translational Flight）時與相對風（Relative Wind）風速之關係為何？（5 分）假設直升機向前飛行速度為 90 海里（NM），旋翼轉速為 420 海里，請問主旋翼轉至 90 度及 270 度時之相對風速為多少英里（Mile）（Hint：轉換值及答案值取至小數點第 2 位計算）？（10 分）請解釋 90 度及 270 度位置升力現象，如何運用主旋翼（Main Rotor）操作方式抵銷不對稱升力（Dissymmetry Lift of Flapping）之現象？（10 分）
📝 此題為申論題
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首先確認直昇機旋翼轉向（逆時針）以判定前進側（90度）與後退側（270度）位置，並運用向量合成計算各方位角的相對風速，注意須將海里（NM）乘以轉換係數（1.15）換算為英里（Mile）並取至小數點第二位。最後，需從空氣動力學（相對風速造就升力差）與旋翼動態學（揮舞 Flapping 與週期變距 Cyclic Feathering）角度，精確論述如何透過改變攻角與螺距來達成升力的動態平衡。
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【破題】 本題探討直昇機在前飛（Translational Flight）時，因前進速度疊加至旋翼切線速度所引發的「升力不對稱（Dissymmetry of Lift）」現象，以及旋翼系統如何透過空氣動力學機制與飛行控制操作來達成動態平衡。 【論述與計算】
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直升機不對稱升力
💡 平飛速度與旋翼轉速疊加導致升力不均，需透過揮舞機制達成平衡。
| 比較維度 | 前進側 (90°) | VS | 後退側 (270°) |
|---|---|---|---|
| 相對風速 | Vr + Vt (較大) | — | Vr - Vt (較小) |
| 葉片揮舞 | 向上揮舞 (Flap up) | — | 向下揮舞 (Flap down) |
| 攻角補償 | 實際攻角減小 | — | 實際攻角增加 |
| 升力調整 | 自動減小升力 | — | 自動增加升力 |
💬透過揮舞機制自動調整攻角，使前進側與後退側升力達成動態平衡。
