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無人機考照指南
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B20 重心位置

重心是重力作用在機體上的那一點,可以想成「整台機體的重量都集中在這裡」。重心要落在允許的範圍內,超出去就可能起飛不穩、落地不穩,甚至失速。無人機機身短,重心稍微移動就很敏感。

固定翼的重心平常在機翼升力的位置前面一點,機頭有點往下栽的傾向,靠水平尾翼往下壓一點力來平衡,像蹺蹺板兩頭打平。

重心 偏前(機頭重) 偏後(機頭輕)
尾翼 要更大的向下力才壓得住 向下力變小
阻力、推力 尾翼往下壓等於多扛了重量,機翼要多出升力,誘導阻力和總阻力變大,要加推力 阻力變小,需要的推力變小
油耗、航程 油耗增加、航程變短 油耗減少、續航增加
失速速度 提高 降低
起飛 機頭抬不起來,仰轉(滑跑時抬起機頭離地)困難 機頭太早抬起來,提前仰轉
風險 低速時尾翼的配平可能不夠,進場不穩 爬升抬頭過頭會失速、機尾擦地;進入螺旋失速很難改正

直昇機像吊在旋翼下面的鐘擺。重心偏前,機頭自然往下、往前跑,得一直往後帶桿才壓得住,所以往後飛、低速懸停的空間被吃掉;重心偏後反過來,影響高速往前飛的性能和穩定。

多旋翼重心偏到哪一邊,那一邊的旋翼就得一直轉得比較快才能保持水平,剩下能拿來操控的餘裕變少,操控就變困難。

重心怎麼算:每樣東西的「力矩」等於重量乘以力臂(離參考面多遠),全部力矩加起來除以總重量,就是重心離參考面的距離。重心太前面,就把東西往後移,或在後面加重;加重前先確認不會超過最大起飛重量。

重量增加的影響看 B19 重量與載重;多旋翼怎麼靠轉速維持平衡,看 B18 多旋翼的構造與操控;誘導阻力是什麼,看 B10 阻力的種類。

考試題庫

只看哪一種的題目

B149

遙控無人機重力的著力點稱為下列哪個項目?

重力作用的那一點叫重心。形心是形狀的幾何中心,氣動力中心、升力中心是空氣作用的位置,都跟重力無關。

B150

遙控無人機的下列哪個項目與穩定性有很大的關聯?

重心落在哪裡,決定機體會不會一直往某個方向栽,跟穩定性關係很大。外觀、大小、顏色都不是答案。

B151

當遙控無人機重心位置超出允許範圍時,可能導致遙控無人機發生下列哪種情形?

重心超出範圍,起飛、落地都可能不穩,甚至失速,三種都有可能,選「以上皆是」。

B155

無人飛機重心位置靠前時,為維持遙控無人機的俯仰平衡,需要尾翼提供下列哪種力?

重心靠前,機頭往下栽得更厲害,尾翼要更用力往下壓才平衡得了,所以是更大的向下升力。(B) 尾翼往上推只會讓機頭栽得更低。

B156

遙控無人機重心位置靠前時,機頭較為沉重,起飛離地時有下列哪種情形?

重心靠前機頭重,起飛時要把機頭抬起來比較吃力,所以較為困難。

B157

無人飛機重心位置靠前時,會有下列哪種情形?

尾翼往下壓得更多,機翼就得多產生升力來扛,升力越大,誘導阻力就越大。

B158

無人飛機重心位置靠前時,會有下列哪種情形?

阻力變大要多出推力,油耗增加,同樣的油飛不遠,航程降低,兩個都對,選「以上皆是」。

B159

無人飛機重心位置靠前時,提高了下列哪種風險?

低速時機頭重、尾翼的配平可能不夠,姿態不好維持,進場容易不穩定,所以是提高「不穩定進場」的風險。

B160

無人飛機重心後移時,由於機頭較輕,可能會使得起飛時發生下列哪種情形?

重心後移機頭輕,滑跑時機頭比預期更早抬起來,就是提前仰轉。

B161

無人飛機重心後移時,起飛爬升時可能會因仰角過大,而造成下列哪種情形?

機頭輕,爬升時抬頭容易抬過頭,攻角太大會失速,機尾也可能擦到地面。

B162

無人飛機重心後移時,配平及總阻力減小,也進而導致下列哪種情形?

重心後移時尾翼往下壓得少,配平和總阻力都變小,需要的推力和油耗跟著減少,續航增加,失速速度也變小,三個都對,選「以上皆是」。

B163

無人直昇機重心太靠後,會影響下列哪種性能?

重心偏後時,直昇機機頭有往上、往後的傾向,往前飛要一直往前推桿抵銷,速度越快需要的推桿越多,高速前飛時就不夠用,性能和穩定都受影響。一般起飛和平飛還有桿量可用,不是重心偏後最先卡住的地方,所以不選「以上皆是」。

B164

無人多旋翼機重心移動可能造成下列哪種結果?

重心偏移後,各旋翼要用不同轉速維持水平,操控餘裕變少,操控變困難。重心移動不會讓升力變多、阻力變少。

普通證不考B217

無人飛機重心位置靠前時,受到配平以及總阻力的增加的影響,為了保持飛行速度不變,必須採取下列哪種手段?

重心靠前,尾翼配平的力量和總阻力都變大,要保持同樣的速度,只能增加發動機推力。

普通證不考B218

無人飛機重心位置靠前時,低速飛行時,為了穩定較強的俯仰姿態,可能會有下列哪種情形導致提高不穩定進場的風險?

低速時氣流小,尾翼能產生的力也小,可能壓不住較重的機頭,也就是配平不足。題目問的是俯仰,跟滾轉無關。

普通證不考B219

無人飛機重心後移時,若進入到下列哪種情形時,會較難改正?

重心後移時機頭比較抬,一旦進入螺旋失速,很難把機頭壓下來恢復。(A)(C)(D) 的角度變小都不是危險狀況。

普通證不考B220

無人直昇機重心太前,會抑制下列哪種性能?

重心太前,直昇機機頭一直往前栽,往後帶桿的空間被吃掉,抑制的是向後飛和低速懸停。一般起飛和平飛不是重心偏前最先卡住的地方,所以不選「以上皆是」。

普通證不考B231

假設無人飛機最大起飛重量102磅,重心範圍(參考面在機鼻)25~27英吋。某次飛行前稱重,空重(含燃油)50磅、力臂20英吋,前艙酬載20磅、力臂10英吋,後艙酬載30磅、力臂40英吋,總重100磅,重心24英吋,請問操作人應採取下列哪一項動作?

先算目前的重心:

項目 重量(磅) 力臂(英吋) 力矩
空重 50 20 1,000
前艙酬載 20 10 200
後艙酬載 30 40 1,200
合計 100 2,400

重心 = 2,400 ÷ 100 = 24 英吋,比範圍 25–27 英吋還前面,要往後調。

(B) 後艙往後移 3.4 英吋:力臂 43.4,力矩 30 × 43.4 = 1,302,總力矩 2,502,重心 2,502 ÷ 100 ≈ 25.02 英吋,進到範圍內。(A) 前艙往前移:重心變 23.48 英吋,更前面。(C) 後艙加 2.5 磅:總重 102.5 磅超過 102 磅上限,重心 2,500 ÷ 102.5 ≈ 24.39 英吋也還不夠。(D) 前艙加重:重心變 2,412 ÷ 101.2 ≈ 23.83 英吋,更前面。

作答技巧

  • 固定翼看「靠前」還是「後移」:靠前是機頭重,起飛難、尾翼向下力變大、阻力和油耗增加、航程變短、要加推力、配平不足、不穩定進場;後移是機頭輕,提前仰轉、失速和機尾擦地、省油、續航增加、失速速度變小、螺旋失速難改正。
  • 直昇機:重心太前影響「向後飛及低速懸停」,太後影響「高速向前飛」。多旋翼重心移動就選「操控較為困難」。
  • 重心計算題:先算現在的重心在範圍哪一邊,往反方向移的選項直接刪;加重的選項先看總重有沒有超過最大起飛重量。

普通操作證模擬測驗 專業操作證模擬測驗

題目出自民航局遙控無人機學科測驗題庫(另開新視窗)(114.5.28 版);分組是本站整理的。