航空發動機概要 申論題歷屆試題與參考架構

普通考試,民國 102~115 年共 12 份試卷、57 題,其中 57 題附參考答題架構。考這一科的類科:航空器維修。本頁列出歷年全部題目,參考架構只列開頭的「破題」,完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。

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115 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    依據 EASA PART-66 Module 14 & 15-17 數位引擎控制(FADEC/EEC)說明下列問題:

    (一)在 FADEC 系統中,EEC(Electronic Engine Control)的「交談(cross- talk)」邏輯功能為何?(10 分)

    (二)當 FADEC 系統無法使用標準的發動機壓力比(EPR)模式來控制推力時,會進入何種替代模式?其運作原理為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗現代航空發動機全權數位發動機控制(FADEC)系統之容錯架構與推力控制降級管理。作答核心在於闡述雙通道電子發動機控制器(EEC)之交談邏輯以達成無縫切換,並說明當發動機壓力比(EPR)失效時系統切換至轉速(N1)控制模式之備用原理。

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  2. 2

    依據 EASA PART-66 Module 14 & 15-17 有關火警偵測與防護系統(Fire Protection Systems)說明之:

    (一)說明飛機發動機火警偵測系統中「電阻式(Resistance Type)」Firewire的構造與運作原理。 (10 分)

    (二)在現代客機的雙迴路(Dual Loop)火警偵測系統中,設計 A/B 兩個迴路的目的為何?(5 分)

    (三)當選擇開關放在「BOTH」時其警告邏輯為何?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機火警偵測系統之感溫原理與雙迴路警告邏輯。作答核心在於解析電阻式感溫線(Firewire)之負溫度係數電阻變化特性,並深入說明雙迴路設計之防虛警機制與BOTH檔位下的互鎖判定邏輯。

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  3. 3

    發動機滑油光譜分析計畫(SOAP, Spectrometric Oil Analysis Programme):

    (一)原理與目的為何?(10 分)

    (二)常見的金屬元素與對應零件為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機狀態監控與預測性維護中之滑油光譜分析計畫(SOAP)。作答核心在於闡述原子光譜激發定量技術如何早期預警零件磨耗,並列舉關鍵金屬元素與對應之軸承、齒輪及密封零件關係。

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  4. 4

    渦輪螺旋槳與螺旋槳控制(Turboprop & Propeller Control):

    (一)直昇機與現代渦輪螺旋槳常用的「相角比較扭矩計(Phase Comparison Torquemeter)」如何量測發動機輸出的扭矩?(10 分)

    (二)在渦輪螺旋槳發動機系統中, 「Beta 模式」的定義及其在空中與地面的功能為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗渦輪螺旋槳與渦輪軸發動機之功率扭矩監測與螺旋槳運作模式控制。作答核心在於解析相角比較式扭矩計之扭轉角磁電感應相位差原理,並精確定義Beta模式之人工螺距控制區間及其在地面與空中的功能。

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  5. 5

    請說明防冰系統相關問題:

    (一)在流體防冰系統(Anti-icing system)中,拋油環(Slinger ring)的運作原理為何?(10 分)

    (二)為什麼電動除冰系統(Electrical de-icing)在加熱螺旋槳葉片時,必須先加熱葉片外側(Outboard) ,再加熱內側(Inboard)?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗螺旋槳發動機防除冰系統之流體力學分散機制與熱力學除冰循環邏輯。作答核心在於闡明拋油環利用離心力引流防冰液之原理,並從氣動對流冷卻與防止融水外流再凍(Runback Icing)的角度剖析電熱除冰先外後內之設計理由。

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114 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    關於表達航空氣渦輪發動機(Gas Turbine Engine)輸出性能之推力馬力(Thrust Horsepower, THP),試回答以下問題:(每小題 10 分,共 20 分)

    (一)推力馬力與發動機推力 T(單位為磅,lb)以及飛行速度 V(單位為英哩/小時,mph)之間的關係為何?

    (二)一具推力為 4000 磅(lbs)的發動機在飛行速度為 440 節(Knots)情況下運轉,則該發動機的輸出性能為多少 THP?

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空氣渦輪發動機性能評估參數推力馬力(THP)之物理定義、推導公式與工程單位換算計算。作答核心在於從功與功率基本定律推導出常數分母,並精確處理節(Knots)與哩/小時(mph)之單位轉換以完成數值計算。

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  2. 2

    關 於 雙 轉 子 渦 輪 扇 發 動 機 ( Twin-spool Turbofan Engine ) 之 壓 縮 器(Compressor),請回答以下問題:

    (一)該壓縮器會如何分段,且各段的轉動是如何被驅動的?(8 分)

    (二)壓縮器的每一級(Stage)壓縮比為多少?(4 分)

    (三)每一級的葉片可以分成「Stator Vane」與「Rotor Vane」 ,試述此兩種葉片在壓縮空氣的過程中扮演何種功能?(8 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗雙轉子渦輪扇發動機壓縮系統之結構配置、單級增壓比量級及動靜葉片氣動熱力轉換功能。作答核心在於釐清高低壓同心雙軸驅動機制,並依伯努利定律與擴壓原理剖析動葉做功與靜葉擴壓增壓角色。

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  3. 3

    一般的氣渦輪發動機燃油系統(Gas Turbine Engine Fuel System)可以分成低壓次系統(Low Pressure Sub-system)以及高壓次系統(High Pressure Sub-system)兩大部分。請分別敘述燃油進入發動機後依序流經此兩個次系統的主要元件(Component)名稱以及其功能。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空氣渦輪發動機燃油系統之管路流程與高低壓次系統關鍵組件功能。作答核心在於依燃油自機翼油箱引出後之先後流向,依序剖析低壓增壓過濾熱交換及高壓泵送計量分配各元件之具體功用。

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  4. 4

    試述下列飛機駕駛艙儀表所顯示數字所代表的發動機運轉數據和意義:(每小題 5 分,共 20 分)

    (一)「Engine Pressure Ratio Indicator」

    (二)「Torquemeter」

    (三)「Tachometer」

    (四)「EGT Indicator」

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機駕駛艙主要監控儀表之數據物理意義與運轉監控重點。作答核心在於分別解析發動機壓力比、扭矩、轉速及排氣溫度四類儀表所指示的熱力與機械參數及其所代表的發動機推力、功率與健康狀態。

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  5. 5

    對於航空渦輪發動機(Turbine Engine)之點火系統(Ignition System),請回答以下問題:(每小題 10 分,共 20 分)

    (一)一般而言,該類發動機點火系統有那些主要零組件?

    (二)在進行維護檢查(Inspection)時,此類發動機點火系統的檢查重點有那些?

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空氣渦輪發動機高能點火系統之硬體組成架構與日常維護安全檢查重點。作答核心在於完整列出激勵器、屏蔽高壓導線與點火嘴等核心組件,並著重闡述維護作業中之高壓殘電人身防護與熱段磨損檢驗程序。

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113 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    Rotax 912 為一航空內燃機引擎,請敍述:(每小題 10 分,共 20 分)

    (一)上述引擎與地面汽車引擎有何不同?

    (二)在航空應用時,為何它常需要被認證?

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗輕型航空活塞發動機(以Rotax 912為例)與一般地面汽車引擎之設計差異,以及民航主管機關對航空動力實施適航型別認證之必要性。作答核心在於剖析航空運轉對雙重冗餘、潤滑及減速傳動之特殊要求,並探討航空法規對於載人飛航安全之強制規範。

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  2. 2

    請詳述內燃機引擎與渦輪發動機之異同?請至少各列舉三項。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空往復式內燃機引擎與氣渦輪發動機在熱力學原理、結構特性與運轉工況之異同比較。作答核心在於闡述兩者同屬碳氫燃料熱機之本質,並從熱力循環連續性、機械運動型態、功率重量比與高空高速適應性等維度分項對比。

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  3. 3

    請敍述商用渦輪扇發動機的基本結構型式,並試以簡圖表示之。(15 分)請敍述它的原理是基於那一種熱力循環?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗商用高旁通比渦輪扇發動機之內部結構配置、示意圖繪製要點與其所遵循之熱力學循環。作答核心在於依序拆解風扇、核心段及雙軸系結構,明確指導簡圖標示規範,並論述定壓加熱之布雷頓循環四個熱力過程。

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  4. 4

    無人機所用的螺旋槳的型號 2050 代表的意義為何?螺旋槳螺距的意思為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗無人機螺旋槳型號標示代碼之工程意涵與螺旋槳螺距(Pitch)之物理定義及氣動力學特性。作答核心在於解碼四位數代號之直徑與螺距英吋單位,並深入辨析幾何螺距、有效螺距與產生推力所必需之滑移(Slip)現象。

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  5. 5

    請詳細說明輔助動力系統(Auxiliary Power Unit, APU),它屬於那一型渦輪引擎?有何重要功能?(15 分)它主要包涵了那三個模組?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗飛機輔助動力單元(APU)之渦輪發動機歸屬分類、核心功能任務及其主要模組構成。作答核心在於闡述APU作為恆速渦輪軸發動機在地面與空中提供氣源與電源的角色,並詳細拆解動力部、負載壓縮器與附屬齒輪箱三大功能模組。

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112 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    關於噴射發動機,請回答下列問題:(每小題10分,共20分)

    (一)一般發動機的溫度以量測尾管溫度較多,以渦輪風扇型(Turbofan)為例,量測溫度一般採用熱電偶(Thermocouple),請詳述熱電偶的原理。

    (二)採用可變定子與可變進氣導葉片的目的與功能為何?

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機尾管溫度量測之熱電偶物理機制,以及軸流壓縮器可變幾何氣動防喘技術。作答核心在於闡明熱電偶之西貝克熱電效應原理,並由攻角調節與質量流控制觀點探討可變進氣導葉(VIGV)與可變定子葉片(VSV)拓寬喘振裕度之功能。

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  2. 2

    在噴射發動機的壓縮器(Compressor)常使用離心式與軸流式兩種壓縮器,請說明兩種形式的優缺點為何?(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空噴射發動機離心式與軸流式壓縮器之氣動構造特性與工程優缺點評估。作答核心在於從單級增壓比、迎風阻力面積、多級串聯難易度、抗外物損傷能力以及氣動絕熱效率等多維度進行深入對比分析。

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  3. 3

    渦輪噴射發動機的燃油系統是重要的系統之一,提供運轉所需的燃油,請回答下列問題:

    (一)請詳述燃油系統中燃油噴嘴(Fuel Nozzle)的功能與分類。(12分)

    (二)請說明加壓漏放閥瓣(P&D valve)的功能。 (8分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗渦輪發動機燃油分配系統中燃油噴嘴之霧化機理與分類,以及加壓與漏放閥(P&D Valve)在建立初始油壓及停機防積碳之雙重控制功能。作答核心在於解析壓力霧化與氣動霧化噴嘴特徵,並闡明P&D閥之分流供油與關車殘油洩放機制。

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  4. 4

    關於噴射發動機的功能與運作,請回答下列問題: (每小題10分,共20分)

    (一)請說明渦輪之主要功用為何?渦輪噴嘴葉片(Nozzle Guide Vanes)之功用為何?

    (二)如何防止進入導片結冰?排氣閥(Bleed Valve)的功用為何?請說明之。

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗渦輪發動機膨脹做功系統(渦輪與導向葉片)之氣動熱力轉換功用,以及發動機前緣進氣防冰與低轉速壓縮器防喘放氣閥(Bleed Valve)之運作機制。作答核心在於剖析NGV喉部加速偏轉做功原理,並深入探討引氣防冰與防喘洩壓之保護邏輯。

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  5. 5

    關於發動機潤滑油系統,請列舉兩種潤滑油規格。當發動機運轉時,潤滑油系統中的壓力產生擺盪(Fluctuating Oil Pressure)現象,請列舉四項並說明該現象可能發生的原因與解決的方法。 (20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機合成潤滑油規範標準,以及潤滑油系統運轉中油壓擺盪(Fluctuating Oil Pressure)之故障診斷與排除方案。作答核心在於準確列舉航空酯類合成潤滑油規格,並從油量液位、調壓閥門、濾清器壓差及感測器電氣回路四個維度歸納原因與對應維修對策。

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110 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    關於發動機啟動系統與過程,請回答下列問題:

    (一)請詳述噴射發動機緩慢啟動(hung start)的可能原因與解決方法。(10 分)

    (二)請詳述噴射發動機熱啟動(hot start)的原因與解決方法。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機啟動異常的判斷與緊急處置程序。考生應清楚界定緩慢啟動與熱啟動的物理機制與現象特徵,並依照標準發動機維修與操作程序,分項詳述其肇因、即時處置及後續系統檢修步驟。

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  2. 2

    關於發動機燃油系統,請回答下列問題:

    (一)請定義燃油消耗率 SFC(specific fuel consumption)並詳述之,使用的符號,請自行定義之。(10 分)

    (二)請詳述燃油系統中差壓釋放閥(Differential relief valve)的作用。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題評量發動機燃油系統的性能計量指標與液壓控制元件原理。解答關鍵在於精確定義燃油消耗率的物理意義與推導符號,並以流體力學節流原理闡述差壓釋放閥如何維持定壓差以穩定燃油計量。

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  3. 3

    關於發動機潤滑油系統,請回答下列問題:

    (一)請詳述發動機熱滑油箱與冷滑油箱兩者如何區別?(10 分)

    (二)請詳述發動機探測金屬碎片(chip detector)之磁性堵頭的功用為何?(10 分)

    (三)請詳述恆速傳動器 CSD(constant speed drive)之功能?(10 分)

    (30 分)

    參考架構・破題

    本題測驗航空發動機潤滑架構、狀態監控感測器與配件傳動機構之功能原理。考生應從熱交換流程、磨損預警機制與轉速液壓轉換機制三個層面系統化地進行剖析。

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  4. 4

    關於扇型發動機(Turbofan),請回答下列問題:

    (一)請定義扇型發動機之旁通比?(10 分)

    (二)發動機之 EPR(engine pressure ratio)儀表是指那兩處的壓力比值?(10 分)

    (三)請寫出布萊頓(Brayton)循環的四個熱力循環過程。(10 分)

    (30 分)

    參考架構・破題

    本題測驗渦輪扇發動機的核心熱力學理論與推力指示參數。考生須正確寫出旁通比的質量流量比值定義、EPR 壓力測量位置及其代表的推力物理意義,並精確列出理想布萊頓循環的四個熱力過程。

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109 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    根據交通部航空產品與其各項裝備及零組件適航維修管理規則第2條規定,請說明維修、預防性維修與修理的定義。(文字無需完全相同,但需明確說明其內涵)(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考適航維修管理規則中三個基本用語的界定。作答重點在分清楚範圍大小:「維修」是總稱,「預防性維修」是其中簡單、少量、低風險的保養工作,「修理」則是把損壞或缺陷恢復到適航狀態。題目允許文字不同,但內涵要完整。

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  2. 2

    請說明後燃器(Afterburner)的功用與原理,其缺點為何?(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    後燃器是在渦輪後方、噴嘴前方再噴油燃燒,利用排氣中尚未用完的氧氣提高排氣溫度與速度,以短時間大幅增加推力。作答依「功用→構造與原理→缺點」三段寫。

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  3. 3

    請列出三種發動機故障的可能原因。(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    題目只要求列三種原因,但配分 20 分,每一種都要說明「機制—徵候—處置或預防」,而非只寫名詞。可從進氣(外物)、燃油、機械(軸承/潤滑)、氣動(失速)、熱(超溫)中挑三種最具代表性的發揮。

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  4. 4

    請問針對活塞式發動機、燃氣渦輪螺旋槳發動機、燃氣渦輪噴射發動機,在選擇潤滑油時,就黏度而言,那一類發動機所用的潤滑油黏度最高,那種最低,並說明原因?(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    結論先寫:活塞式發動機用的滑油黏度最高,燃氣渦輪噴射發動機最低,渦輪螺旋槳介於兩者之間。理由要從運動件型式、間隙、轉速、負荷、溫度與低溫啟動條件說明。

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  5. 5

    請問會影響發動機翻修時隔(Time between overhauls, T. B. O.)的主要因素有那些?(20分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    翻修時隔(TBO)是製造廠建議發動機兩次翻修之間可運轉的時間或循環數,它不是固定數字,而是受設計、使用、維護與環境等因素影響。作答依這四大類分項說明,並補充 TBO 的延長與縮短機制。

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108 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    說明何種原因造成噴射發動機之壓縮器失速?並請列舉說明產生的現象。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    壓縮器失速的本質是葉片攻角過大(或過小),使葉片表面氣流分離。攻角由軸向氣流速度與轉子轉速的相對關係決定,凡破壞這個平衡的因素都會造成失速。作答先說明原理,再列原因,最後寫現象與處置。

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  2. 2

    關於渦輪發動機燃油系統,請回答下列問題:

    (一)說明燃油系統的油濾、加壓與漏放閥瓣(P&D)的功能。(12 分)

    (二)說明燃油控制器的功能與目的。(8 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題分兩小題:第一小題考燃油系統兩個元件——油濾與加壓及漏放閥(P&D valve)的功能;第二小題考燃油控制器(FCU)的功能與目的。配分 12 與 8,第一小題要寫得較詳細。

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  3. 3

    請說明渦輪噴射發動機滑油系統由那些組件構成?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    渦輪噴射發動機滑油系統一般為乾槽式循環系統,可分為供油(壓力)、回油(抽回)、通氣三個子系統。作答依滑油流動路線,逐一說明組件與功能。

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  4. 4

    關於軸流式發動機,請回答下列問題:

    (一)壓縮器的轉子(rotor)及定子(stator)功能分別為何?(10 分)

    (二)採用可變定子與可變進氣導葉片的目的與功能為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    軸流式壓縮器由多級「轉子+定子」組成,轉子做功加速氣流,定子把速度轉成壓力並導正氣流方向;可變定子與可變進氣導葉則是為了解決低轉速時前後級匹配不良、容易失速的問題。

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  5. 5

    影響發動機推力的主要因素,請列舉五種說明之。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    從推力方程式出發:推力約等於空氣質量流率乘以(排氣速度減飛行速度),再加上壓力推力。凡是改變質量流率或排氣速度的因素都會影響推力。題目要求列五種,可選大氣溫度、大氣壓力(高度)、空氣密度與濕度、飛行速度(衝壓效應)、發動機轉速。

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107 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    現代民航客機發動機,以渦輪扇(turbofan)為主流,請說明其如何地面靜止啟動,以及說明渦輪扇發動機推力大小隨大氣溫度、飛行高度及引擎轉速的變化,並解釋其原因。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題兩部分:一是渦輪扇發動機地面靜止時如何啟動(啟動機帶轉→點火→自持轉速);二是推力隨大氣溫度、飛行高度、引擎轉速的變化與原因,核心仍是推力方程式中的質量流率與排氣速度。

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  2. 2

    飛機渦輪發動機燃燒室的型式,包括環式燃燒室(annular combustor),請說明該種燃燒室特徵及優點;其燃燒室常用的冷卻方式為薄膜冷卻(film cooling) ,何謂薄膜冷卻?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考燃燒室型式中的環式燃燒室,要說明它的構造特徵、相較罐式與罐環式的優點,再解釋燃燒室襯套常用的薄膜冷卻原理。

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  3. 3

    高旁通比(bypass ratio)渦輪扇發動機飛機起飛時,最主要的兩個噪音來源為何?列舉三種降低發動機噪音的方法,並說明其降低噪音的原理。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    高旁通比渦扇發動機起飛時推力最大,噪音主要來自「風扇噪音」與「噴流(排氣混合)噪音」。作答時先點出兩大來源各自的產生機制,再依「降低源頭強度」與「吸收、遮蔽傳播」兩條路線說明減噪方法與原理。

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  4. 4

    飛機發動機翻修常用一些工具,請敘述卡環鉗(snap ring plier)、扭力扳手(torque、游標卡尺(vernier caliper)wrench) 、分厘卡(micrometer)及測隙規(feeler gauge)的功用。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考發動機翻修常用手工具與量具的用途,作答時每種工具依「功用、使用方式、注意事項」三點寫,條理清楚即可拿分。五種工具各約四分,篇幅平均分配。

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  5. 5

    請回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分)

    (一)渦輪發動機飛機降落時,常用推力反向器,說明其功用及原理。

    (二)說明渦輪發動機燃油系統的功能。

    (20 分)

    參考架構・破題

    第一小題考推力反向器的目的、型式與作動原理;第二小題考渦輪發動機燃油系統的功能。兩小題各十分,以條列方式寫清楚即可。

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105 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    汽油往復式發動機的活塞上裝置數個活塞環(piston ring),試述活塞環的種類、功能及設計特點;若活塞環破損,發動機運作上會顯示什麼現象?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    活塞環負責汽缸與活塞之間的密封、散熱與滑油控制。作答依「種類與功能」「設計特點」「破損後的徵候」三段寫,徵候要和功能互相對應。

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  2. 2

    四行程往復式發動機汽缸之進氣閥與排氣閥均具所謂「提前開啟(valve lead)」與「延遲關閉(valve lag)」設計,此設計與調校均以曲軸角度表示之;(一)試說明此設計之原由。 (10 分)(二)試說明為何當活塞接近上死點(top dead center)時,閥件提前開啟與延遲關閉角度(∼15°)設計均小於活塞接近下死點(bottom dead center)時之角度(55°∼60°)設計。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    氣門提前開啟與延遲關閉是為了克服氣門機構作動時間與氣體慣性,提升容積效率與排氣效果。第二小題要說明上死點附近的角度為何較小、下死點附近為何較大,關鍵在活塞在兩端的位置特性、氣門重疊的代價與氣流慣性的利用。

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  3. 3

    在燃氣渦輪發動機設計上,為何軸流式壓縮機葉片截面均為翼形(airfoil)設計?亦請說明當氣流通過排列之轉子葉片所產生之串聯效應(cascade effect)為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    軸流式壓縮機每一級都是在低損失下「轉向與擴散」氣流的裝置,翼形截面是達成高效率增壓、避免分離的必要設計。後半題的串聯(葉柵)效應,是說明成排葉片之間形成擴散流道、相鄰葉片互相影響的現象,要從流道幾何與壓力上升來解釋。

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  4. 4

    軸流式壓縮機前數級進氣導片(guide vane)常設計為可變角度;試說明其原因及舉例其運作時機。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    可變角度進氣導片與前數級可變靜子葉片的目的,是在非設計轉速時維持前級葉片的適當攻角,防止壓縮機失速與喘振。作答依「問題成因」「解決原理」「作動時機與實例」三段寫。

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  5. 5

    若航機在壓縮機正常操作條件下起飛,過程中產生發動機喘振(engine surge),請診斷可能發生原因?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    喘振是壓縮機氣流不穩定、流量與壓力劇烈振盪甚至倒流的現象。題目說「壓縮機正常操作條件下起飛」仍發生喘振,作答要系統性列出進氣端、壓縮機本身、控制系統、下游燃燒與渦輪四大類可能原因,並寫出診斷步驟。

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104 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    早期的飛機發動機以往復式引擎(reciprocating engine)為主,現代的飛機發動機則以渦輪引擎(turbine or turbo engine)為主,敘述此兩種發動機構造的差異及產生推力的方式。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    往復式與渦輪發動機都屬熱機,但前者是間歇式燃燒、以活塞曲軸輸出軸功帶動螺旋槳;後者是連續式燃燒、以氣流反作用力或渦輪軸功產生推力。作答依「構造差異」「熱力循環」「推力產生方式」三段比較,最好附對照表。

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  2. 2

    繪出噴射引擎軸流式壓縮器(axial compressor)的示意圖,說明其增壓的方式,並說明由入口至出口的空氣流道為何為漸縮型式?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    軸流式壓縮機由多級轉子與靜子交錯組成,轉子加功、靜子擴散,逐級提高壓力。流道漸縮是因為空氣被壓縮後密度升高,為維持近乎固定的軸向速度與葉片攻角,環形流道面積必須逐級縮小。作答要附示意圖。

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  3. 3

    飛機、發動機的製造維修過程中,常用非破壞檢測(Non-Destructive Examination),包括超音波檢測(UT)、射線檢測(RT)、渦電流檢測(ET)及液滲檢測(PT)等,試述此些方法的原理。(28 分)

    (28 分)

    參考架構・破題

    非破壞檢測是在不損壞零件的情況下找出內部或表面瑕疵,是發動機翻修與航空器結構檢查的核心手段。作答針對四種方法各寫「原理、適用材料與瑕疵、優缺點」,並以比較表收尾。

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  4. 4

    有關飛機渦輪引擎,請回答下列問題:

    (一)發動機製造、維修,需利用工具、儀器等,敘述儀器校正的重要性。(12 分)

    (二)發動機進氣控制系統及排氣(噴口)控制系統主要功能為何?(14 分)

    (三)何謂發動機 F.O.D.?(6 分)

    (32 分)

    參考架構・破題

    本題三小題分別考維修品質觀念(儀器校正)、發動機進排氣控制的功能,以及外物損傷(FOD)的定義與防範。依配分(12/14/6)分配篇幅。

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103 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    往復式發動機的工作原理有所謂的「進、壓、爆、排」等過程,若類比到渦輪噴射發動機(Turbojet)時,這些過程則須藉由那些關鍵組件的協助以產生推力?請說明之。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    往復式發動機與渦輪噴射發動機都依循布雷頓/鄂圖等熱力循環的「進氣、壓縮、燃燒、排氣」四個過程,差別在於往復式是同一汽缸內「時間上依序」(間歇式)完成,渦輪噴射則由不同組件「空間上分段」同時連續進行。作答要把四個過程逐一對應到關鍵組件,最後說明推力如何產生。

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  2. 2

    氣體產生器(Gas Generator)是渦軸發動機(Turboshaft)的重要核心部位,請以簡圖說明此部位的構造及其關鍵組件。(15 分)

    (15 分)

    參考架構・破題

    渦軸發動機由「氣體產生器(核心機)」與「自由動力渦輪(Free Power Turbine)」兩部分組成。氣體產生器負責產生高溫高壓燃氣,自由渦輪再把燃氣能量轉成軸功率輸出給直升機旋翼或發電機。作答須畫圖並標出壓縮器、燃燒室、壓縮器驅動渦輪三大組件。

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  3. 3

    請說明發動機試車時常用的校正溫度(Corrected Temperature)、校正壓力(Corrected Pressure)、校正轉速(Corrected Spool Speed)等專用術語的定義。(15 分)

    (15 分)

    參考架構・破題

    發動機性能受進氣溫度與壓力影響,同一具發動機在不同地點、季節試車讀數不同。為了比較與判定性能是否合格,須把實測值換算到國際標準大氣海平面條件(15°C/288.15 K、101.325 kPa/29.92 inHg),這些換算後的數值即「校正」參數。作答依序定義溫度比 θ、壓力比 δ,再說明校正溫度、壓力、轉速。

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  4. 4

    請以簡圖說明渦輪發動機(Gas Turbine Engine)的燃油控制器(Fuel Control Unit, FCU)的主要功能及基本運作原理。(30 分)

    (30 分)

    參考架構・破題

    燃油控制器(FCU)是渦輪發動機燃油系統的「大腦」,依駕駛油門位置與發動機狀態參數,計量出正確的燃油流量,讓發動機在任何轉速、高度、速度下都不超溫、不失速、不熄火。作答分「功能」與「運作原理」兩大段,並附方塊圖。

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  5. 5

    現代化飛機自身常裝有輔助動力系統(APU),請說明此類 APU 於地面及飛行途中的主要功能與用途。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    輔助動力系統(APU)是一具獨立的小型燃氣渦輪發動機(多為渦軸型式),通常裝在機尾,能在主發動機未運轉時提供電力與壓縮空氣,讓飛機自給自足、減少對地面設備依賴。作答分「地面」與「飛行中」兩個情境列舉功能,並補充構造與限制。

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102 年(考試時間 90 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    (一)請列舉四種以上吸氣式噴射發動機之種類。(15 分)

    (二)一般噴射發動機主要關鍵組件有那些?(10 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    吸氣式噴射發動機是利用大氣中的空氣作為氧化劑與工作流體的噴射推進裝置,與自帶氧化劑的火箭發動機不同。第一小題列出四種以上種類並簡述特徵,第二小題說明共通的主要組件與功能。

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  2. 2

    (一)請說明壓縮器之主要功用為何?(12 分)

    (二)請列舉壓縮器之種類並比較其優缺點。(13 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    壓縮器是燃氣渦輪發動機的核心組件,負責提高進入燃燒室空氣的壓力與密度,決定發動機的熱效率與推力。第一小題寫功用,第二小題分離心式、軸流式(及組合式)比較優缺點,用表格最清楚。

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  3. 3

    請說明往復式發動機之傳動原理。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    往復式發動機的傳動原理,是把燃燒在汽缸內產生的往復直線運動,經連桿與曲軸轉換為旋轉運動,再經(減速)齒輪帶動螺旋槳;同時由曲軸經齒輪帶動凸輪機構開關氣門並驅動各附件。作答應從四行程循環出發,依「動力傳遞路徑」與「氣門正時傳動」兩條主線說明。

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  4. 4

    (一)請說明何謂航空發動機之推進效率(Propulsion Efficiency)?(12 分)

    (二)請說明影響上述推進效率之因素有那些?(13 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    推進效率衡量發動機產生的噴流動能中有多少轉換為推動飛機前進的有用功。依佛勞德(Froude)推進效率公式,ηp=2V0/(V0+Vj),其中 V0 為飛行速度、Vj 為排氣(噴流)速度。作答先定義與推導,再由公式分析影響因素。

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題目來源:考選部考畢試題查詢平臺(政府資訊公開資料);參考架構為本站自撰,僅供準備方向參考,非官方標準答案。最後更新:。