航空器與儀表

航空器系統Aircraft Systems

航空器系統飛行知識學習:四衝程循環、化油器結冰成因、暖天也會結冰、化油器加溫作用、高空調稀混合比、爆震與早燃。共 12 題(記憶卡/觀念/情境),依 FAA PHAK 編寫,適合培訓機師甄選與 PPL/CPL 自學複習。

用互動模式開始學這個模組 →

共 12 題・依 FAA PHAK 編寫

記憶卡

活塞引擎的四衝程循環依序是哪四個衝程?

進氣(intake)→ 壓縮(compression)→ 動力/爆發(power)→ 排氣(exhaust)。火星塞在壓縮接近上死點時點火,燃燒推動活塞做功。

科學奧圖循環(Otto cycle):曲軸轉兩圈完成一次四衝程;只有動力衝程對外做功,其餘靠飛輪慣性帶動。
白話吸氣、壓緊、點火爆、吐廢氣,四步一循環,只有第三步在出力。
intake進氣compression壓縮power stroke動力衝程exhaust排氣
記憶卡

化油器結冰是怎麼形成的?典型徵狀是什麼?

燃油汽化吸熱+文氏管處壓力下降,使化油器內溫度驟降、空氣中水氣凝結結冰,阻塞氣流。徵狀:定距槳 RPM 緩降、引擎變粗,嚴重時熄火。

科學汽化潛熱與文氏管降壓可使局部溫度比外界低 20°C 以上;冰堆積在節流閥附近縮減進氣。
白話油一汽化又遇到文氏管降壓,化油器裡突然變很冷,空氣裡的水就結冰把通道塞住。
carburetor ice化油器結冰venturi文氏管latent heat潛熱
觀念

大熱天怎麼可能化油器結冰?什麼條件最危險?

會。化油器內部降溫可達 20°C 以上,所以外界約 20–70°F(約 −7~21°C)、且空氣潮濕(高濕度或可見水氣)時最容易結冰,甚至接近 100°F 仍可能。低油門(下降、進場)時文氏管降壓更明顯,風險更高。

科學結冰取決於化油器內部能否降到冰點以下並有水氣,與外界絕對溫度不是直接對應。
白話重點是『化油器裡面變多冷』和『空氣多濕』,不是外面熱不熱。
relative humidity相對濕度throttle setting油門位置
記憶卡

化油器加溫(carburetor heat)的作用是什麼?使用時 RPM 通常會怎樣?

引入引擎排氣加熱過的未濾空氣,融化或預防化油器結冰。使用時因進氣較熱、密度較低,RPM 會略降;若原本已結冰,融冰過程可能先變更粗再回穩。

科學熱空氣密度較低使混合比變濃、出力略減;這是正常副作用,不代表故障。
白話灌熱空氣進去把冰化掉,代價是出力稍微少一點、轉速掉一點點。
carburetor heat化油器加溫unfiltered air未濾空氣
記憶卡

為什麼爬到高空要把混合比調稀(lean)?過濃會怎樣?

高空空氣稀薄、進入引擎的空氣變少,若燃油量不變混合比會變過濃。調稀以維持正確油氣比,可保出力、省油、避免積碳。過濃則浪費燃油、積碳、火星塞積污、出力下降。

科學化油器計量的是體積流量,空氣密度隨高度下降而燃油不變→油氣比偏濃,需手動 lean 修正。
白話高空空氣變少,油卻一樣多就太濃了,要把油關小一點配上稀薄的空氣。
mixture混合比lean調稀fuel-air ratio油氣比
記憶卡

爆震(detonation)與早燃(pre-ignition)有什麼不同?各有什麼危害?

爆震=火星塞點火後,混合氣不受控地自爆(常因油料辛烷值不足、缸頭過熱、高出力下過稀)。早燃=火星塞點火前,混合氣被缸內熱點提前點燃。兩者都使缸溫飆高、出力下降,可能損壞引擎。

科學爆震是燃燒末端氣體壓溫過高自燃形成壓力尖波;早燃是表面點火源(積碳/熱點)提前引燃,兩者常互相誘發。
白話爆震是『點火後亂炸』,早燃是『還沒點火就先燒』,都會把引擎搞壞。
detonation爆震pre-ignition早燃octane rating辛烷值
記憶卡

飛機引擎為何採用雙磁電機、每缸雙火星塞?磁電機有什麼特性?

兩個好處:①冗餘——一組失效另一組仍可運轉;②每缸兩處點火使燃燒更完整均勻,出力略增。磁電機由引擎帶動、自給發電,不靠電瓶,所以關掉主電源引擎仍能運轉。

科學雙火焰前緣縮短燃燒時間、提升效率;磁電機自激式設計使點火獨立於飛機電力系統。
白話兩套點火互為備援,又燒得更勻;而且磁電機自己發電,不怕電瓶沒電。
magneto磁電機redundancy冗餘dual ignition雙點火
記憶卡

飛行前從油箱低處抽油樣(sump drain)主要檢查什麼?100LL 是什麼顏色?

檢查是否有水(沉在底部、與油分層)、雜質、以及油料種類/顏色是否正確。100LL 航空汽油為藍色;顏色不對可能加錯油。水會導致引擎運轉不順甚至熄火。

科學水比汽油重會沉積在油箱低點與濾杯;抽樣檢查可在起飛前排除汙染。
白話水比較重會沉在底部,飛前放一點出來看有沒有水珠、雜質、顏色對不對。
fuel sump油箱沉澱杯100LL低鉛航空汽油(藍)
記憶卡

引擎機油除了潤滑,還有哪些功能?

潤滑、冷卻(帶走熱量)、清潔(沖刷帶走碎屑至濾芯)、密封(活塞與缸壁間)、防鏽防蝕、以及緩衝減震。所以油量與油溫油壓都要在飛行前與飛行中監控。

科學油膜分隔金屬面降低摩擦,同時作為主要散熱與帶走燃燒副產物的介質。
白話機油不只滑,還幫忙散熱、洗乾淨、封住縫、防鏽,是引擎的血。
lubrication潤滑oil temperature油溫oil pressure油壓
記憶卡

飛行中交流發電機(alternator)失效、電流表顯示放電,會發生什麼?該怎麼處置?

系統改由電瓶單獨供電,電力有限。應關閉非必要電器(減載)以延長電瓶可用時間,保留通訊與必要裝備,並儘速落地。磁電機點火不靠電瓶,引擎仍會運轉。

科學alternator 停止充電後,匯流排只剩電瓶容量;減載延長可用時間直到落地。
白話發電機掛了就只剩電瓶在撐,趕快關掉用不到的電器省電、儘快落地;引擎不會因此熄火。
alternator交流發電機ammeter電流表electrical load電氣負載
記憶卡

定速螺旋槳飛機上,油門桿與螺旋槳桿各控制什麼?

油門桿控制進氣壓力(manifold pressure, MP);螺旋槳桿經由調速器設定轉速(RPM)。口訣:油門管 MP、螺旋槳管 RPM。調速器自動改變槳距以維持選定 RPM。

科學調速器用機油壓力改變槳葉角,負載變化時自動維持設定轉速,使引擎可在最佳 MP/RPM 組合運轉。
白話油門調『壓力』、藍桿調『轉速』;轉速由調速器自動變槳距幫你維持。
manifold pressure進氣壓力governor調速器blade angle槳葉角
情境

最可能的原因是什麼?正確處置為何?

潮濕陰天巡航,你發現定距螺旋槳的 RPM 在你沒動油門的情況下緩慢下降,引擎變得有點粗糙。

最可能是化油器結冰(潮濕、巡航/低油門條件吻合)。處置:立即施加全化油器加溫。剛開時因熱空氣與融冰,RPM 可能先略降、運轉更粗,但冰融化後 RPM 應回升、運轉回穩——這反而確認了是結冰。

察覺早、處置早最關鍵;猶豫太久可能演變成熄火。融冰過程的短暫變粗是正常現象,不要因此關掉加溫。

科學加溫提高進氣溫度使冰昇華/融化並恢復氣流;定距槳以 RPM、定速槳以 MP 的變化為主要指標。
白話濕天又緩緩掉轉速,先想到化油器結冰,馬上開全加溫,融完就回穩了。
carburetor heat化油器加溫RPM drop轉速下降