民國115年 高考三級 航空器維修 航空發動機基本原理
第2題
發動機基礎理論：（每小題4 分，共20 分） 在機械學中，功的定義為何？ 牛頓第三運動定律如何產生航空引擎的推力？ 白努利定律（Bernoulli's Prin…
題目
發動機基礎理論：（每小題4 分，共20 分） 在機械學中，功的定義為何？ 牛頓第三運動定律如何產生航空引擎的推力？ 白努利定律（Bernoulli's Principle）在引擎發散形進氣道中的氣流特性 為何？ 渦輪風扇發動機的「旁通比（Bypass ratio）」如何定義？ 離心式壓縮機（Centrifugal Compressor）的主要優點有那些？
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、功的定義：機械學中功（Work）為力與沿力方向位移之乘積，即 W = F × d × cosθ，單位為焦耳（J）。僅當力使物體產生沿力方向之位移時方作功；若位移垂直於力（如向心力）則功為零。功率（Power）為單位時間所作之功，P = W/t。
- 二、牛頓第三定律與推力：發動機將大量空氣向後加速，對空氣施加向後之力，空氣即對發動機產生等量反向之前向反作用力，是為推力。推力 F = ṁ(Vj − V0) + (Pe − P0)Ae，即動量變化率加壓力差項；推力大小取決於質量流率與排氣速度增量。
- 三、白努利定律於發散形進氣道：進氣道截面漸增（diffuser），依連續方程式流速下降，依白努利定律（Bernoulli's principle）動壓轉為靜壓，壓力上升，稱為衝壓恢復（ram recovery），可提高進氣總壓、降低損失。若擴張過劇或轉折不當，易生邊界層分離而抵銷恢復效果。
- 四、旁通比：渦輪風扇發動機之旁通比（Bypass Ratio, BPR）定義為流經旁通道之空氣質量流率與流經核心引擎（core）之質量流率之比，BPR = ṁbypass / ṁcore。比值愈高，推進效率愈佳、噪音與耗油率愈低，惟風扇直徑、機艙重量與阻力隨之增加。
- 五、離心式壓縮機優點：構造簡單、零件少、單級壓比高、軸向長度短、重量輕、成本低、抗外物損傷（FOD）能力較佳、起動加速反應快，適合小型發動機或輔助動力單元；缺點為正面截面積大、多級效率較低、氣流轉折損失較大。
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。