空氣動力的考題看起來零散,其實圍繞四個量:升力、阻力、速度、密度。先把關係記牢,再回頭看題目,會發現多數選項都能用推的。
第一條:升力與阻力都和速度平方成正比
題庫問「升力和阻力兩者與飛行速度的關係」,答案是均與飛行速度的平方成正比。意思是速度變兩倍,升力與阻力變成四倍。
這條關係解釋了兩個日常現象:
- 想用更低轉速維持同高度,就得提高槳葉效率,而不是硬拉油門。
- 高速飛行時阻力成長得比速度還快,所以巡航速度快一倍,耗電往往超過一倍。
另一題問「保持平飛、速度越大時升力與阻力如何變化」,答案是升力不變、寄生阻力越大。原因是平飛時升力得維持等於重量,變的是阻力成分——速度越大,寄生阻力(摩擦、形狀)越明顯。
第二條:密度越高,升力越大
題庫:「當空氣密度增加時,對飛機升力的影響?」答案升力增加。因為升力與空氣密度成正比。
而密度又跟溫度、高度反向:
- 溫度與密度成反比(同體積下溫度越高、密度越低)。
- 高度每上升 1,000 呎,氣壓約減少 1 吋汞柱;氣壓降低、密度也降低。
- 低壓狀態下同體積氣體的特徵是密度較低。
第三條:升力要克服重量,還要看負載係數
題庫定義「負載係數」為升力與重力的比值。平飛時約等於 1;轉彎、拉升或閃避時,機體需要更大升力,負載係數上升,結構與動力負擔同步增加。
這也連到重心題:重心偏移會讓某些馬達必須多出力才能維持姿態,等於局部負載係數被拉高,續航與穩定性一起變差。
第四條:牛頓三定律怎麼考
- 第二定律:加速度與所施加的力成正比、與質量成反比。所以滿載的機器反應就是比空機慢。
- 第三定律:螺旋槳產生的拉力(或噴射推力)使航空器前進,作用力與反作用力成對。
- 連續性:同一時間內流進與流出任一切面的流體質量相等——這是螺旋槳為什麼能持續產生推力的基礎。
第五條:操縱面在做什麼
題庫常考的操縱面對應關係,背起來很省時:
| 操縱面 | 作用 |
|---|---|
| 副翼 | 改變左右滾轉;除副翼外,方向舵對滾轉也有影響 |
| 升降舵 | 改變俯仰 |
| 方向舵 | 改變偏航,並輔助滾轉 |
| 襟翼 | 放下時升力增大(同時阻力也增加) |
把公式變成考場判斷
題庫裡有一道經典題:某無人機飄降比 10:1,在距機場 2 公里、高度 1,000 呎、靜風下引擎熄火,正確作法是判斷高度是否提供足夠飄降距離,足夠才執行飄降返場。10:1 代表每下降 1 單位可前進 10 單位——1,000 呎約可換 3 公里,對 2 公里是夠的。這種題不是背答案,是算出來的。
