109 年 國立成功大學民航研究所《民航概論》

本題主要考查航空運輸管理中的兩大核心概念：航空器簽派（Aircraft Dispatch）與載重平衡（Weight and Balance）。考生需要分別定義這兩個名詞，並詳細闡述其執行程序。

核心觀念：

• 航空器簽派： 確保飛航作業的安全、效率與合規性，由簽派員（Dispatcher）負責，涵蓋飛航計畫、天氣、航路、油量、載重等所有影響飛航的要素。
• 載重平衡： 確保航空器在起飛、飛行和降落過程中，其重心（Center of Gravity, CG）維持在安全範圍內，以維持飛航穩定性與操控性。

詳細說明與程序：

一、 航空器簽派 (Aircraft Dispatch)

• 定義： 航空器簽派是指航空公司的簽派員（Dispatcher）在飛航營運中，負責規劃、監督、協調及批准飛航作業的過程。簽派員擁有與機長同等的飛航安全責任，他們依據國際民航組織（ICAO）和各國航空主管機關（如 FAA, EASA, CAA）的法規，以及公司的營運手冊，為每一次飛航提供飛航計畫、天氣預報、導航資訊、燃油計算、航路選擇、替代機場評估等關鍵決策支援。簽派員與機長共同決策，確保飛航的安全性與經濟性。

• 程序：

  1. 飛航前規劃 (Pre-flight Planning)：
     • 接收飛航任務： 簽派員接收當次飛航的詳細資訊（起飛機場、目的地機場、備降機場、機型、預計載客及載貨量、預計起飛時間等）。
     • 評估天氣資訊： 收集並分析起飛、航路、目的地及備降機場的最新天氣預報（METAR, TAF）及預警（SIGMET, AIRMET），評估天氣對飛航的潛在影響。
     • 檢查航路與空域： 評估航路上的導航設施、通訊狀況、空域限制（如軍事演習、特殊活動）以及潛在的交通流量管制。
     • 燃油計算： 根據飛航計畫、天氣、航路、機型性能、預計延誤時間、備降機場等因素，計算所需的總燃油量，包括起飛燃油、航段燃油、預計延誤時間的燃油、備降燃油、最低備用燃油（required reserve fuel）以及額外燃油（contingency fuel, extra fuel）。
     • 選擇備降機場： 根據目的地機場的天氣、跑道狀況、設備可用性等，預選並確認備降機場（alternate airport）。
     • 擬定飛航計畫 (Flight Plan)： 根據上述所有資訊，擬定詳細的飛航計畫，包括航路、高度、速度、燃油預計量、應變措施等。
  2. 載重與平衡檢查 (Weight and Balance Check)：
     • 簽派員與載重平衡人員（或機組人員）協調，確保旅客、行李、貨物、燃油的裝載符合載重平衡限制。
     • 簽署載重平衡單（Load Sheet），確認飛機重心在安全範圍內。
  3. 簽署與批准 (Dispatch Release/Approval)：
     • 簽派員將擬定的飛航計畫、燃油計算、天氣評估、載重平衡確認等資訊，彙整成「簽派放行單」（Dispatch Release）。
     • 簽派員與機長進行飛航簡報（Flight Briefing），討論飛航計畫的各項細節，解答機長疑問。
     • 雙方確認無誤後，簽派員在簽派放行單上簽字，批准飛航。此時，飛航方可進行。
  4. 飛航中監控 (In-flight Monitoring)：
     • 簽派員持續監控飛航的進展，追蹤飛機位置、燃油消耗情況、航路天氣變化。
     • 根據實際情況，與機長協調調整飛航計畫（如變更高度、航路、備降機場）。
     • 處理突發狀況，如機械故障、天氣惡化、緊急情況等，提供支援與決策。
  5. 飛航後分析 (Post-flight Analysis)：
     • 分析飛航過程中的實際數據（如燃油消耗、飛行時間），與預計數據進行比對，總結經驗，用於改進未來的飛航規劃。

二、 載重平衡 (Weight and Balance)

本題考查的是現代航空導航領域中的關鍵概念——所需導航性能（Required Navigation Performance, RNP）。考生需要定義 RNP，並闡述 ICAO 對其性能指標的要求及其定義。

核心觀念：

• RNP： 一種基於性能的導航（Performance-Based Navigation, PBN）概念，定義了飛機在特定空域或航路上，必須維持的導航精度。RNP 系統包含導航系統、飛行管理系統（FMS）以及與導航精度相關的監控與告警功能。
• PBN： 一種將導航要求從傳統的基於地面導航設施（如 VOR, NDB）轉移到基於飛機性能的導航方法。PBN 涵蓋了 RNAV（Area Navigation）和 RNP。

詳細說明與程序：

一、 所需導航性能 (Required Navigation Performance, RNP) 的定義

RNP 是一種基於性能的導航（PBN）概念，它規定了在特定的空域或航路上，飛機導航系統必須達到的導航精度。RNP 的關鍵特點在於其「性能」和「要求」的定義，並且它包含一個對導航系統自身精度進行監控和告警的機制。

• 導航精度 (Navigation Accuracy)： 指飛機實際位置與預期位置之間的誤差。RNP 要求飛機的導航系統能夠將此誤差維持在一個特定的、預定義的水平之下。
• 監控與告警 (Monitoring and Alerting)： RNP 系統必須能夠持續監控其導航輸出的準確性，並在導航誤差超過規定的 RNP 值時，向飛行員發出告警。這使得飛機可以在沒有地面導航設施的區域，或在複雜、高密度空域執行精確的導航程序。

簡單來說，RNP 告訴我們：在某條航線或某個空域，飛機的導航系統必須能夠精確到多少海里（例如 RNP 0.3 表示導航精度要求為 0.3 海里），並且如果系統無法達到這個精度，它必須能及時通知飛行員。

二、 依據 ICAO 發布的要求包含的性能指標

ICAO 在其相關文件中（如 PBN Manual Doc 9613）定義了 RNP 的性能指標。最核心的性能指標是導航精度，通常以 RNP 值來表示。

1. 導航精度 (Navigation Accuracy)：

   • 定義： 指飛機在特定時間內，其導航系統所確定的位置與其真實位置之間的最大允許誤差。這個誤差通常是以「海里」（Nautical Miles, NM）為單位來衡量。
   • 指標表示： RNP 值，例如 RNP 1, RNP 0.5, RNP 0.3, RNP 0.1。
     • RNP 1： 表示導航系統必須將導航誤差維持在 1 海里以內。通常用於標準的 RNAV 程序。
     • RNP 0.5： 表示導航系統必須將導航誤差維持在 0.5 海里以內。
     • RNP 0.3： 表示導航系統必須將導航誤差維持在 0.3 海里以內。常用於更精確的進場程序，如 RNP APCH。
     • RNP 0.1： 表示導航系統必須將導航誤差維持在 0.1 海里以內。常用於需要極高精度的程序，如連續下降進近（CDA）或某些類型的跑道旁進近（RNP AR APCH）。
   • 統計學概念： RNP 值通常是指在 95% 的飛行時間內，導航誤差不會超過該值。換句話說，在 95% 的時間裡，飛機的位置確定性是可靠的。

2. 導航完整性 (Navigation Integrity)：

   • 定義： 指導航系統能夠及時向飛行員發出告警（或指示導航失效），以防止飛機偏離預定航路或進場路徑超過規定限度的能力。這意味著如果導航系統出現故障或精度下降到不可接受的水平，它必須能被偵測到並通知飛行員。

本題旨在探討飛航管制（Air Traffic Control, ATC）的核心功能與其組織架構。考生需要說明 ATC 的主要目標，以及如何將其服務範圍劃分。

核心觀念：

• 飛航管制 (ATC)： 一項由地面管制員提供的服務，旨在引導和協助飛機安全、有序地飛行。
• 劃分： ATC 的服務範圍根據飛機所處的飛行階段和空域特性進行劃分，以提供不同層級的管制服務。

詳細說明與程序：

一、 飛航管制的主要目的 (Main Objectives of Air Traffic Control)

飛航管制的主要目的是確保航空運輸系統的安全、有序和高效運行。其具體目標可以歸納為以下幾點：

1. 預防碰撞 (Preventing Collisions)： 這是 ATC 的首要且最核心的目標。管制員負責監控空域內所有飛機的位置、高度、速度和航向，並發出指令，確保飛機之間保持足夠的安全間隔（Separation Standards），防止發生空中碰撞（Air Collision）以及飛機與地面障礙物之間的碰撞（Ground Collision）。
2. 維持及時有序的飛航 (Maintaining an Orderly and Expeditious Flow of Air Traffic)： ATC 系統旨在優化空域資源的使用，減少飛機在地面或空中的延誤。管制員通過協調航路、起降時刻、高度分配等，使飛機能夠按照預定的時間表，順暢地抵達目的地，提高航空運輸的效率。
3. 為飛行員提供協助與資訊 (Providing Assistance and Information to Pilots)： 除了交通管制指令外，ATC 還向飛行員提供重要的飛航資訊，例如天氣狀況、航路上的潛在危險、機場狀況、導航設備的可用性等。在緊急情況下，ATC 也會為飛行員提供必要的協助。
4. 提高效率 (Increasing Efficiency)： 通過優化航路、減少延誤、縮短飛行時間，ATC 有助於降低航空公司的營運成本，並提高整個航空運輸系統的載客量和貨運量。

二、 飛航管制如何劃分 (Classification/Divisions of Air Traffic Control)

飛航管制服務根據飛機所處的飛行階段、空域的特性以及提供的服務類型，可以劃分為不同的類別和區域。這種劃分旨在為不同情況下的飛機提供最適合的管制服務。

1. 按飛行階段劃分：
   • 地面管制 (Ground Control)： 負責控制飛機在機場地面滑行道上的移動，包括從停機坪到跑道（起飛前）以及從跑道到停機坪（降落後）的滑行。

本題考查的是航空器上一個重要的子系統——大氣數據系統（Air Data System, ADS）。考生需要了解 ADS 的組成部分（感測器與輸入資訊）以及其輸出的關鍵數據。

核心觀念：

• 大氣數據系統 (ADS)： 負責測量和處理影響飛航性能的大氣參數，如空速、高度、垂直速度、總溫等。
• 感測器： 收集原始大氣數據的儀器。
• 輸出數據： ADS 處理後提供給飛行員和飛機其他系統的關鍵飛行資訊。

詳細說明與程序：

一、 大氣數據系統 (ADS) 包含哪些感測器與輸入資訊？

ADS 的主要功能是測量和計算飛機在大氣中的飛行狀態。為此，它依賴於一系列特定的感測器來獲取原始的大氣數據。

1. 皮托管 (Pitot Tube)：

   • 功能： 測量「總壓」（Total Pressure 或 Pitot Pressure），這是飛機在飛行中迎面撞擊空氣時產生的壓力。
   • 輸入資訊： 總壓。

2. 靜壓孔 (Static Port)：

   • 功能： 測量「靜壓」（Static Pressure），這是飛機周圍靜止空氣的壓力，代表了當時的大氣壓力。靜壓孔通常設計在機身側面，以盡量減少飛行速度和姿態對測量值的影響。
   • 輸入資訊： 靜壓。

3. 總溫探頭 (Total Air Temperature Probe, TAT Probe)：

   • 功能： 測量「總溫」（Total Air Temperature, TAT），也稱為滯止溫度（Stagnation Temperature）。這是空氣在飛機前方被滯止時的溫度，包含了靜止空氣的溫度（靜溫）和由於空氣被壓縮而產生的溫度升高。
   • 輸入資訊： 總溫。

4. 外溫/靜溫探頭 (Outside Air Temperature Probe, OAT Probe / Static Air Temperature Probe, SAT Probe)：

   • 功能： 測量「靜溫」（Static Air Temperature, SAT）或外溫（OAT）。這是飛機真實相對運動的空氣溫度。TAT 和 SAT 之間存在關係，可以通過計算相互轉換。
   • 輸入資訊： 靜溫。

基於以上感測器測量到的原始數據，ADS 會進一步計算出更重要的飛行參數。這些計算通常由 ADS 的核心處理單元（Air Data Computer, ADC）完成。

二、 ADS 的主要輸出包含哪些重要飛行數據？

ADS 經過處理後，會向飛行員的儀錶盤（如空速指示器 ASI、高度計、垂直速度指示器 VSI）以及飛機的其他系統（如自動駕駛儀、飛航管理系統 FMS、姿態指示器 AHRS/IRS、防冰系統、起落架系統等）提供一系列關鍵的飛行數據。

1. 空速 (Airspeed)：
   • 類型：
     • 指示空速 (Indicated Airspeed, IAS)： 直接由皮托管和靜壓孔測量到的數據，未經過修正。
     • 校正空速 (Calibrated Airspeed, CAS)： 考慮了儀錶誤差和位置誤差的空速。
     • 真空速 (True Airspeed, TAS)： 實際飛機相對於周圍空氣的速度。它是 ADS 的重要輸出，由 IAS、高度和溫度計算得出。TAS 對於飛行計畫和導航至關重要。