民國115年 高考三級 航空駕駛(選試直昇機飛行原理)
第2題
主旋翼功率為80 kW 和轉速為500 rpm，請回答下列問題： 計算主旋翼的扭矩為多少？（13 分） 當主旋翼軸至尾旋翼軸距離為4 m，計算尾旋翼的最小推力要…
題目
主旋翼功率為80 kW 和轉速為500 rpm，請回答下列問題： 計算主旋翼的扭矩為多少？（13 分） 當主旋翼軸至尾旋翼軸距離為4 m，計算尾旋翼的最小推力要多少才 能抵銷主旋翼的反扭矩。（12 分） 提示：主旋翼功率P 主旋翼扭矩 角速度。
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、基本公式與假設：功率 P＝扭矩 Q × 角速度 Ω，即 P＝QΩ，故 Q＝P／Ω。假設主旋翼定速、忽略傳動損失、尾旋翼效率 100%，且懸停時主旋翼反扭矩完全由尾旋翼推力對主旋翼軸（近似重心）之力矩平衡，即 Q＝T_tr × L，其中 L＝4 m。
- 二、角速度換算：Ω＝2πn／60＝2π×500／60＝52.36 rad/s（約 8.33 rev/s）。此步驟必須先把 rpm 換算為 rad/s，是求扭矩的關鍵，考生常因直接用 rpm 代入而失分。
- 三、主旋翼扭矩：Q＝P／Ω＝80,000 W ÷ 52.36 rad/s ≒ 1,528 N·m（約 1.53 kN·m，相當於 155.8 kgf·m）。此扭矩即機身所承受的反扭矩，方向與旋翼旋轉方向相反，是尾旋翼必須抵銷的對象。
- 四、尾旋翼最小推力：由 T_tr×L＝Q 得 T_tr＝Q／L＝1,528÷4 ≒ 382 N（約 0.38 kN，等效約 39 kgf）。此為懸停、無風、無側滑條件下的理論最小值；實際設計須保留裕度，以應付陣風、側滑、地面效應消失及發動機失效時的反扭矩變化。
- 五、注意事項與討論：若計入傳動損失（約 3～5%）與尾旋翼效率，實際所需推力略高於 382 N；題目未給損失係數，故上述為理想值。另尾旋翼推力屬橫向力，會造成機身側向漂移，須以主旋翼側傾約 2～4° 平衡；尾旋翼失效時則靠降低總距與前飛速度減少反扭矩。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。