重心(CG)是所有飛行動力學題目的樞紐。它決定機體要不要額外出力維持姿態,也決定失速與翻覆的風險。題庫裡與重心相關的題目至少有六、七題,答案分布的邏輯其實一致。
先記三個軸
- 縱軸(X 軸):由前往後穿過航空器的軸。繞此軸轉動是滾轉。
- 橫軸(Y 軸):由左翼穿到右翼。繞此軸轉動是俯仰。
- 垂直軸(Z 軸):上下貫穿機身。繞此軸轉動是偏航。
題庫問「想像為一條由前往後穿過航空器的軸」是什麼軸,答案就是縱軸(X 軸)。這題很多人會誤選橫軸,記住「前後=縱」就夠了。
重心偏移的代價
| 情況 | 結果 |
|---|---|
| 飛機重心靠前 | 為維持俯仰平衡,尾翼需提供更大的向下升力 |
| 直昇機重心太後 | 影響高速前飛性能及穩定 |
| 直昇機重心太前 | 抑制向後飛及懸停低速性能 |
| 多旋翼重心移動 | 造成操控較為困難 |
| 重量增加 | 降低爬升率與爬升角,並降低飛航最高高度 |
把這四條連起來看,會得到一個實務結論:重心偏移不是「還能飛」就好。為了補償偏移,部分馬達長期處於高負載,續航下降、馬達與電變溫度上升,飛控的修正餘裕也被吃掉。農用機掛不同容量藥桶時特別明顯。
多旋翼怎麼做出俯仰
題庫問「多旋翼改變前後兩端旋翼的升力,使之不平衡,來實現哪種姿態」,答案是俯仰。前面兩槳出力多、後面少,機頭就往下;反之則上仰。滾轉是左右兩側的升力差,偏航則是靠槳葉的旋轉慣性與扭力差(部分機型用傾斜槳盤或反扭矩補償)。
理解這件事之後,很多操作錯誤就說得通:在重心偏後的情況下硬壓機頭,飛控會同時拉高後槳轉速,電流瞬間衝高,這也是為什麼起飛前要確認配重與槳葉狀態。
四個容易混淆的名詞
- 平衡性:作用於機體的各外力之和、各力矩之和都為零。這是靜態條件。
- 穩定性:受微小擾動偏離平衡後,擾動消失時不需操作人操縱就能自動恢復。這是動態特性。
- 操縱性:機體回應操作輸入的靈敏程度。
- 懸停轉彎:在懸停高度執行機頭左右轉,並保持相對於地面的位置不變;過程中高度、轉彎率、轉速都維持。
「穩定性」那題常被誤選成平衡性,記法是:平衡看「力是否為零」,穩定看「擾動後能不能自己回來」。
最大起飛重量怎麼算
題庫問 MTOW 應包含哪些重量,答案為機體、燃料或電池、負載設備與酬載,以上皆是。這題的意義在於:申報與級別判定用的不是空機重量,而是起飛那一刻的總重。加掛相機、藥桶、撒布器之後跨越級距門檻,就得對應不同的操作證級別。
