第1章 歡迎來到「噴射客機系統」的世界
首先，我們來了解一下噴射客機的各部位名稱以及大氣層的結構等基本知識。
1-1 噴射客機的基本知識
飛機基本構造由機翼、機身及尾翼組成。以下讓我們來確認各部位名稱及功能。
1-1-1 飛機形狀
在李奧納多．達文西（Leonardo da Vinci）活躍的15世紀至16世紀，人們相信人類可以像鳥一樣透過拍打翅膀來飛翔。此後，對飛行的研究持續發展，至1804年，英國人喬治．克萊（George Cayley）駕駛了一架由主翼、機身及尾翼組成的模型滑翔機，這就是現今飛機的原型。大約100年後，在1903年，萊特兄弟（Wright brothers）成功實現了世上首次的飛機動力飛行。
動力飛行之所以成功，是因為飛機靠著引擎推動前進，讓空氣通過固定的機翼，藉此產生將機體支撐在空中的升力。
這個方式並非模仿鳥類透過拍打翅膀同時獲得升力及推力，而是將作用分工，透過固定機翼支撐飛機、透過引擎推動飛機前進。
1-1-2 飛機各部名稱
如圖1-1所示，飛機有主翼、水平尾翼及垂直尾翼3個機翼，每個機翼都有一個控制面。移動這些機翼的方式有人力操作（手動控制系統，Manual control system）及動力操作（電力控制系統，Power control system）兩種。人力操作是透過電纜（Cable）直接操控控制面。而動力操作則有兩種方式：
○1透過電纜對控制面驅動裝置進行機械控制
○2透過電線（Wire）對控制面驅動裝置進行電子控制
1-1-3 翼型（機翼橫切面）
機翼的橫切面稱為翼型。圖1-2標示了翼型的基本組件名稱。翼型最前端為前緣，最後端為後緣，連接後緣及前緣的直線則是翼弦，其長度稱為翼弦長。
翼型上部稱為上翼面，下部為下翼面，兩側內接圓心所畫出的曲線稱為弧線（Camber line）。弧線與翼弦之間的距離則稱為弧度。弧度在上翼面呈現「翹曲」，這樣的翹曲是有效產生升力的設計。
1-2 飛機飛行方向
在三次元空間中飛行的飛機會在三個方向上搖擺（運動）。讓我們參考圖1-3來了解一下運動狀態。
1-2-1 機翼與三個方向的關係
首先，圍繞垂直軸的旋轉運動稱為偏航（Yawing）。例如，當垂直尾翼的左側翼面產生升力時，飛機的機首會向右旋轉。
接著，圍繞左右軸的旋轉運動稱為俯仰（Pitching）。例如，當水平尾翼的向下升力增加時會造成旋轉運動，使飛機的機首向上。
最後，圍繞前後軸旋轉的運動稱為滾轉（Rolling）。例如，如果右翼的升力小於左翼的升力，飛機就會向右傾斜產生滾轉。
專欄1 飛機與積雨雲
從日本到澳洲、新加坡等的南方航線必須經過赤道附近的空域，稱為間熱帶輻合區（ITCZ）。這些南部航線多為夜間飛行，因此需仰賴氣象雷達或月光才能穿越該區域。
ITCZ 的對流活動頻繁，不穩定的熱帶氣團上升並形成積雨雲。由於赤道附近的對流層頂較高，一些積雨雲群的雲頂高度可達18,000m（60,000英尺）。當積雨雲群輪流發生閃電時，空中的全貌將得以展現，但這只是一瞬間，而且無法確定雲頂的高度。即使已知雲頂高度，因為飛機的最大飛行高度約為13,000m（43,000英尺），也不可能在其上方飛行。
在活躍的積雨雲中，由上升氣流或下降氣流引起的強烈亂流，可能會讓飛機無法控制地嚴重搖晃、帶電、遭遇雷擊、大雨、冰雹和結冰。因此飛行時，必須一邊確認氣象雷達回波，考慮繞道或在最壞情況下，穿過較不活躍的雲層。即使在較不活躍的雲層中，也須留意強烈搖晃。
此外，飛機帶電可能會對無線電設備產生噪音，導致擋風玻璃上出現小閃電等發光現象，機首附近會發出藍紫色的光，讓駕駛艙充滿緊張的氣氛。
如果飛機遭遇雷擊，駕駛艙內發生的閃光可能會蒙蔽眼睛，導致駕駛幾秒鐘內看不到儀表。因此，如果發生帶電現象，即使在夜間飛行，駕駛艙內的所有室內照明燈就會透過風雨燈※一鍵全開。
當飛機穿過積雨雲時，擋風玻璃上映出滿天星空，駕駛艙內則充滿如釋重負的感覺。而且儘管天空的星星不亮，那能夠讓人清楚看見積雨雲全貌的明亮滿月，與只能依靠氣象雷達的黑夜相比，差距之大可謂天壤之別。
第2章 操縱系統（飛控電腦）
除了副翼（Aileron）、方向舵（Rudder）和升降舵（Elevator）這三個控制面外，噴射客機還配備了襟翼（Flap）、擾流板（Spoiler）、尾翼配平片（Stabilizer trim）等。讓我們來看看這些是什麼樣的設備。
2-1 襟翼（增升裝置）
當飛機要起飛，靠自身動力向跑道滑行時，從客艙的窗戶觀看，就能看到在主翼後緣「嗡」地一聲伸出一個小機翼（圖2-1）。這就是為起飛而展開的襟翼。襟翼是當飛機在起飛、進場及著陸等需要低速飛行的狀態下增加升力的設備。
2-1-1 襟翼的作用
那麼，為什麼降低襟翼會增加升力呢？為了找出原因，我們要先說明升力。
空氣能夠發揮巨大的力量。例如風速為50m的暴風就有足夠的力量吹掉屋頂。此力是由動壓產生，相當於空氣的動能。飛機就是充分利用這種動壓來產生升力，由於飛機飛行速度是50m風速的2倍以上，也難怪此力可以支撐重量超過200噸的飛機。
機翼與空氣的關係如圖2-2所示。襟翼可以說是一種增加空氣運動量以增加升力的設備。降低襟翼就可使升力增加約1.5倍。
然而，僅靠襟翼不可能讓升力變1.5倍，還需要增加機翼切入空氣的角度，更正確地說是攻角，也就是「機翼前緣和後緣的連線」與「氣流」之間的角度。
根據機型不同，機首向上約15°的姿勢稱為離地升空（漂浮：輪子離開跑道並起飛）。另一方面，在著陸過程中，因應3°的下降路徑，飛機會以機首向上1～2°的姿勢，維持4～5°的攻角朝跑道下降進場。起飛和降落時攻角的差異是由於襟翼放下角度不同所造成的。
2-1-2 襟翼的移動原理
圖2-3就是波音747的三重開縫襟翼。它最初是為了讓波音727能夠在跑道長度小於2000m的機場起降而開發的，字面意思就是「三個翼面之間有縫隙的襟翼」。以下將參考此圖檢查襟翼操作。
由飛行員操作的襟翼桿的位置透過電纜（金屬電纜）傳送到控制閥（Control valve）。控制閥打開閥門並將液壓油輸送到驅動裝置（Drive unit）。驅動裝置透過扭力管（Torque tube）使螺旋千斤頂（Screw jack）旋轉，讓襟翼開始動作。當安裝在襟翼上的感測器偵測到襟翼與操縱桿的位置相符時，就會向控制閥發送訊號停止輸送液壓油。
此外，波音747的特徵是，前緣襟翼和前緣縫翼不是由液壓設備操作，而是由從引擎抽出的壓縮空氣驅動的氣動馬達操作，當翼面從平坦收納狀態展開時，會變成彎曲的可變翼弧縫翼。
雖然三重開縫襟翼具有縮短起飛和著陸距離的巨大優勢，但由於驅動系統複雜且笨重，支撐結構龐大，因此缺點是在高速時阻力會增加。由於現在要求節約能源，引擎性能也提高了，加上機場維護也已進步，由單翼面構成的輕量且簡單的開縫襟翼現已成為主流。
圖2-4是波音787的開縫襟翼。如圖所示，襟翼、擾流板、襟副翼一體形成反曲，可提供較大的升力。
由飛行員操作的襟翼桿的位置轉換成電訊號並發送到執行控制電子設備（ACE，Actuator Control Electronics）和主要飛行電腦（PFC，Primary Flight Computer）。當PFC確定襟翼位置適合飛行速度、高度等飛行條件時，ACE就會驅動旋轉液壓執行器，展開襟翼至襟翼桿操縱位置。
首先，我們來了解一下噴射客機的各部位名稱以及大氣層的結構等基本知識。
1-1 噴射客機的基本知識
飛機基本構造由機翼、機身及尾翼組成。以下讓我們來確認各部位名稱及功能。
1-1-1 飛機形狀
在李奧納多．達文西（Leonardo da Vinci）活躍的15世紀至16世紀，人們相信人類可以像鳥一樣透過拍打翅膀來飛翔。此後，對飛行的研究持續發展，至1804年，英國人喬治．克萊（George Cayley）駕駛了一架由主翼、機身及尾翼組成的模型滑翔機，這就是現今飛機的原型。大約100年後，在1903年，萊特兄弟（Wright brothers）成功實現了世上首次的飛機動力飛行。
動力飛行之所以成功，是因為飛機靠著引擎推動前進，讓空氣通過固定的機翼，藉此產生將機體支撐在空中的升力。
這個方式並非模仿鳥類透過拍打翅膀同時獲得升力及推力，而是將作用分工，透過固定機翼支撐飛機、透過引擎推動飛機前進。
1-1-2 飛機各部名稱
如圖1-1所示，飛機有主翼、水平尾翼及垂直尾翼3個機翼，每個機翼都有一個控制面。移動這些機翼的方式有人力操作（手動控制系統，Manual control system）及動力操作（電力控制系統，Power control system）兩種。人力操作是透過電纜（Cable）直接操控控制面。而動力操作則有兩種方式：
○1透過電纜對控制面驅動裝置進行機械控制
○2透過電線（Wire）對控制面驅動裝置進行電子控制
1-1-3 翼型（機翼橫切面）
機翼的橫切面稱為翼型。圖1-2標示了翼型的基本組件名稱。翼型最前端為前緣，最後端為後緣，連接後緣及前緣的直線則是翼弦，其長度稱為翼弦長。
翼型上部稱為上翼面，下部為下翼面，兩側內接圓心所畫出的曲線稱為弧線（Camber line）。弧線與翼弦之間的距離則稱為弧度。弧度在上翼面呈現「翹曲」，這樣的翹曲是有效產生升力的設計。
1-2 飛機飛行方向
在三次元空間中飛行的飛機會在三個方向上搖擺（運動）。讓我們參考圖1-3來了解一下運動狀態。
1-2-1 機翼與三個方向的關係
首先，圍繞垂直軸的旋轉運動稱為偏航（Yawing）。例如，當垂直尾翼的左側翼面產生升力時，飛機的機首會向右旋轉。
接著，圍繞左右軸的旋轉運動稱為俯仰（Pitching）。例如，當水平尾翼的向下升力增加時會造成旋轉運動，使飛機的機首向上。
最後，圍繞前後軸旋轉的運動稱為滾轉（Rolling）。例如，如果右翼的升力小於左翼的升力，飛機就會向右傾斜產生滾轉。
專欄1 飛機與積雨雲
從日本到澳洲、新加坡等的南方航線必須經過赤道附近的空域，稱為間熱帶輻合區（ITCZ）。這些南部航線多為夜間飛行，因此需仰賴氣象雷達或月光才能穿越該區域。
ITCZ 的對流活動頻繁，不穩定的熱帶氣團上升並形成積雨雲。由於赤道附近的對流層頂較高，一些積雨雲群的雲頂高度可達18,000m（60,000英尺）。當積雨雲群輪流發生閃電時，空中的全貌將得以展現，但這只是一瞬間，而且無法確定雲頂的高度。即使已知雲頂高度，因為飛機的最大飛行高度約為13,000m（43,000英尺），也不可能在其上方飛行。
在活躍的積雨雲中，由上升氣流或下降氣流引起的強烈亂流，可能會讓飛機無法控制地嚴重搖晃、帶電、遭遇雷擊、大雨、冰雹和結冰。因此飛行時，必須一邊確認氣象雷達回波，考慮繞道或在最壞情況下，穿過較不活躍的雲層。即使在較不活躍的雲層中，也須留意強烈搖晃。
此外，飛機帶電可能會對無線電設備產生噪音，導致擋風玻璃上出現小閃電等發光現象，機首附近會發出藍紫色的光，讓駕駛艙充滿緊張的氣氛。
如果飛機遭遇雷擊，駕駛艙內發生的閃光可能會蒙蔽眼睛，導致駕駛幾秒鐘內看不到儀表。因此，如果發生帶電現象，即使在夜間飛行，駕駛艙內的所有室內照明燈就會透過風雨燈※一鍵全開。
當飛機穿過積雨雲時，擋風玻璃上映出滿天星空，駕駛艙內則充滿如釋重負的感覺。而且儘管天空的星星不亮，那能夠讓人清楚看見積雨雲全貌的明亮滿月，與只能依靠氣象雷達的黑夜相比，差距之大可謂天壤之別。
第2章 操縱系統（飛控電腦）
除了副翼（Aileron）、方向舵（Rudder）和升降舵（Elevator）這三個控制面外，噴射客機還配備了襟翼（Flap）、擾流板（Spoiler）、尾翼配平片（Stabilizer trim）等。讓我們來看看這些是什麼樣的設備。
2-1 襟翼（增升裝置）
當飛機要起飛，靠自身動力向跑道滑行時，從客艙的窗戶觀看，就能看到在主翼後緣「嗡」地一聲伸出一個小機翼（圖2-1）。這就是為起飛而展開的襟翼。襟翼是當飛機在起飛、進場及著陸等需要低速飛行的狀態下增加升力的設備。
2-1-1 襟翼的作用
那麼，為什麼降低襟翼會增加升力呢？為了找出原因，我們要先說明升力。
空氣能夠發揮巨大的力量。例如風速為50m的暴風就有足夠的力量吹掉屋頂。此力是由動壓產生，相當於空氣的動能。飛機就是充分利用這種動壓來產生升力，由於飛機飛行速度是50m風速的2倍以上，也難怪此力可以支撐重量超過200噸的飛機。
機翼與空氣的關係如圖2-2所示。襟翼可以說是一種增加空氣運動量以增加升力的設備。降低襟翼就可使升力增加約1.5倍。
然而，僅靠襟翼不可能讓升力變1.5倍，還需要增加機翼切入空氣的角度，更正確地說是攻角，也就是「機翼前緣和後緣的連線」與「氣流」之間的角度。
根據機型不同，機首向上約15°的姿勢稱為離地升空（漂浮：輪子離開跑道並起飛）。另一方面，在著陸過程中，因應3°的下降路徑，飛機會以機首向上1～2°的姿勢，維持4～5°的攻角朝跑道下降進場。起飛和降落時攻角的差異是由於襟翼放下角度不同所造成的。
2-1-2 襟翼的移動原理
圖2-3就是波音747的三重開縫襟翼。它最初是為了讓波音727能夠在跑道長度小於2000m的機場起降而開發的，字面意思就是「三個翼面之間有縫隙的襟翼」。以下將參考此圖檢查襟翼操作。
由飛行員操作的襟翼桿的位置透過電纜（金屬電纜）傳送到控制閥（Control valve）。控制閥打開閥門並將液壓油輸送到驅動裝置（Drive unit）。驅動裝置透過扭力管（Torque tube）使螺旋千斤頂（Screw jack）旋轉，讓襟翼開始動作。當安裝在襟翼上的感測器偵測到襟翼與操縱桿的位置相符時，就會向控制閥發送訊號停止輸送液壓油。
此外，波音747的特徵是，前緣襟翼和前緣縫翼不是由液壓設備操作，而是由從引擎抽出的壓縮空氣驅動的氣動馬達操作，當翼面從平坦收納狀態展開時，會變成彎曲的可變翼弧縫翼。
雖然三重開縫襟翼具有縮短起飛和著陸距離的巨大優勢，但由於驅動系統複雜且笨重，支撐結構龐大，因此缺點是在高速時阻力會增加。由於現在要求節約能源，引擎性能也提高了，加上機場維護也已進步，由單翼面構成的輕量且簡單的開縫襟翼現已成為主流。
圖2-4是波音787的開縫襟翼。如圖所示，襟翼、擾流板、襟副翼一體形成反曲，可提供較大的升力。
由飛行員操作的襟翼桿的位置轉換成電訊號並發送到執行控制電子設備（ACE，Actuator Control Electronics）和主要飛行電腦（PFC，Primary Flight Computer）。當PFC確定襟翼位置適合飛行速度、高度等飛行條件時，ACE就會驅動旋轉液壓執行器，展開襟翼至襟翼桿操縱位置。
