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高考申論題 114年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航行學

第  題

📖 題組:
請回答下列問題:(每小題 10 分,共 40 分)
請問側風修正角(Drift Angle, DA)如何定義?請問飛行軌跡(Trajectory of aircraft)如何定義?
📝 此題為申論題

思路引導 VIP

作答此題應切入導航學的「速度向量三角形」與「運動學積分」原理。解釋側風修正角時需明確指出空速、風速與地速的向量關係;解釋飛行軌跡時,則須強調其為地速向量對時間的積分結果。

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「側風修正角(Drift Angle, DA)」指飛機之真實航向(Heading,即機頭指向與真實空速 TAS 向量方向)與實際航跡(Track,即飛機相對於地面的地速 GS 向量方向)之間的夾角。其特徵包含:(1) 導航物理上,由風速向量(Wind Velocity)與空速向量合成所產生;(2) 數學定義上,DA = 實際航跡角 - 真實航向角;(3) 若側風由左側吹來,飛機會向右偏航,產生正值的側風角。實務應用上,為維持預定的地面軌跡,導航系統必須計算出大小相等、方向相反的「風偏修正角(Wind Correction Angle, WCA)」來補償系統性的風偏誤差。 「飛行軌跡(Trajectory of aircraft)」指飛機在三維空間(或包含時間的四維空間)中隨時間推移所經過的連續路徑點集合。其特徵包含:(1) 在推算定位(Dead Reckoning)原理中,軌跡定義為初始位置向量 $P_0$ 加上地速向量 $V_g$ 對時間 $t$ 的連續積分,公式為 $P(t) = P_0 + \int_{0}^{t} V_g(\tau) d\tau$;(2) 軌跡狀態的精確度取決於位置與速度測量的累積誤差;(3) 現代飛機透過感測器融合(如 INS 提供高頻率短期精確軌跡,結合 GNSS 提供長期絕對座標穩定性)來修正軌跡飄移。實務應用為航管監測、四維航跡運行(TBO)以及飛行導航系統的自動駕駛控制基礎。

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