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系統識別號 U0026-0812200913480192
論文名稱(中文) 小型運動航空於台灣之可行性規劃
論文名稱(英文) A Feasibility Plan for Light Sport Aviation in Taiwan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 熊復生
研究生(英文) Fu-Shen Hsiung
電子信箱 fushenhs@hotmail.com
學號 p4794104
學位類別 碩士
語文別 英文
論文頁數 148頁
口試委員 指導教授-林清一
口試委員-梁勝明
口試委員-楊介仙
中文關鍵字 小型運動航空  飛航規則  失事預防 
英文關鍵字 Light sport aviation (LSA)  aviation regulation  airspace  airfield  flight safety  accident investigation 
學科別分類
中文摘要 近年來,由於人們的生活水準日益提升,科技日益進步,休閒運動種類多元化,於是激發人們向天空探索甚或藉由空中向未知的地區探索的夢想,超輕飛行運動於是產生,達成個人飛行的夢想。
目前全球致力發展超輕飛行運動相關科技,以搶占未來超輕運動的龐大商機。尤其是東歐各國,自前蘇聯瓦解後,戰機需求銳減,過剩的航太人才轉而投入超輕產業,這幾年來已有不錯的成效。而台灣亦已由民航局著手訂定超輕製造及運用規範,來配合業界投入此一市場的開發飛機及航電製造的技術,未來若在飛行場/空域及飛行管制上能結合小型飛機運輸系統概念,並安裝簡便、功能強大且符合人機介面的飛機航電面板減少飛行員座艙負荷,同時在飛行員認證上詳加規範及管理,能夠創造出以飛行安全為前提下同時提升航空產業與觀光產業的雙贏前景是可以預期的。因此,本論文主要著重於小型運動航空在台灣實現的可行性規劃。
本研究以超輕飛機的技術為核心,探討簡單的飛行不代表此種飛行就不危險,所必須關切的背景問題,根據過去的案例、法規的緣起與實施,從制度面與管理面、結合製造與飛行技術,去探索超輕航空運動的細微問題,為小型運動飛機的發展鋪出一條合理合法的規劃。
第一章 緒論
本章說明超輕型航空器飛行的迷人之處,提供熱愛戶外運動者另一選擇,並說明運動飛行人口的暴增,卻給現今原就已十分擁擠的航線及空域增加危安的因素,並造成了居高不下的飛安失事比率。因此,世界各國紛紛對超輕這一領域投入心力,希望能藉由有效的規範及管理,使運動飛行能成為既安全又能帶動並提升航空工藝的產業。
第二章 運動航空
本章介紹運動航空及其分類,同時針對小型運動飛行戴具及其優點做一說明。
第三章 輕型運動飛機的人性化航電
本章將討論飛行儀表與飛行員的關係。以往我們認為具有密密麻麻儀表的儀表板才是好飛機,而能飛行並掌握這種飛機的人才是好飛行員,這種觀念並不正確。這裡將以F/A-18大黃蜂戰鬥機的研發為例,說明惟有製造並使用能滿足飛行員需求的多功能飛行儀表板,才能有效減少飛行員工作負荷並提高飛安,而這樣的儀表板也將是未來飛機製造的趨勢。
因應輕型運動飛行載具的重量限制,在有限的儀表板空間下,將所有需要的飛行資訊整合在一個儀表內的多功能飛行儀表將是輕型運動飛機的未來趨勢,這裡將介紹目前全世界主流的多功能飛行儀表。
第四章 輕型運動航空人員的認證與教育
這一架飛機出事的原因完全取決於兩個部分:一是飛機本身,另一則是人為因素。對飛行載具所做的嚴格檢查與把關,包括從研發、製造、組裝、認證、試飛都為一個目的:飛機安全,而當飛機交到飛機主人的手中在天空飛翔時,此時人的因素就非常重要,飛行最怕遇到無知的人,當這個飛行的人如果不知道飛航管制、飛機性能、天氣掌握、時段限制、緊急程序等知識對他的重要性時,他是無法避開危險的,因為他連危險在那裡都不知道。因此,如何有效的對即將要飛行的人員認證將是決定飛機能否安全的飛上去與飛下來的重要因素。
第五章 輕型運動航空的飛行管理
本章主要說明輕型運動飛行在台灣的空域、航路、飛航管制與飛航規則上的規範與其限制,同時參照比較美國最新公佈的輕型運動航空規範,找出其新的管理概念,為台灣未來的輕型運動航空提供一個合理可行且安全的管理模式。
第六章 輕型運動飛行實現於台灣之可行性評估
輕型運動飛行之所以無法在台灣普及的原因,除了法規上的限制之外,安全性是最大考量因素。如同我們之前所提及的“記者搭乘超輕採訪卻不幸成為自已攝影鏡頭下失事的主角”的案例,是如何將美國超輕運動發展停滯了將近二十年。因此如何規劃合法、具吸引力且安全的輕型運動飛行空域是提高飛行人口的重要因素,也惟有安全的輕型運動航空,才能大幅增加飛行人口。當飛行需求增加,航空產業才能發展,飛行費用才能均攤而趨於合理。因此,輕型運動飛行安全的保證與合理的消費價格將是確保運動航空在台灣永續經營的不二法門。
另外,利用跨縣或跨區的運動飛行規劃,結合任務導向運用的飛機,以執行旅遊以外的工作,如空照、空中計程車、空中緊急醫療後送、貨物快遞及返鄉疏運以增加商機,將會是輕型運動航空管制模式建立後,未來可進一步發展的趨勢。
本章將以飛行員的眼光,選擇台灣目前使用率最高的入門及標準兩種輕型運動機型,規劃兩種可行的飛行種類:地區性飛行(local flight)及跨地區飛行(cross country flight)。在這兩種飛行規劃中,將以全省現有超輕飛行場及民航機場來做為跨縣、跨區的飛行中繼機場或目的地機場。規劃的航路必須結合台灣小型飛機目視航路,儘可能有效避開機場管制地帶、限/禁航區,而在不得不穿越的地區,也會提供合法穿越的方法。期使輕型運動飛行能在一個符合民航法規、飛行管制、飛行安全的條件下在台灣生根與發展。
第七章 輕型運動航空的飛行監視與追蹤
亞特蘭大短程運輸系統Atlanta Short-Haul Transportation System (ASTS)是美國於1996年為了解決當時即將舉行的奧運時,亞特蘭大市可能會遇到的平面交通擁塞所提出的一個概念,希望利用 “空中”這個沒有被利用的空間,在新式數位通信系統與航跡追蹤系統的輔助下,幫助飛行員實施自我管制與自由飛行。同時也希望利用航跡追蹤的功能,使飛機飛行時能有效避開人口密集處,解決噪音環保的問題,達到和睦飛行(Fly Neighborly)的目的。
台灣受限於地狹人稠,飛行空域十分擁塞,危安因素上並不亞於亞特蘭大這種城市的飛行。若要在台灣推廣小型運動飛行這種屬於低空的休閒活動,勢必會引起大眾對噪音及飛安隔離等議題的疑慮。
依據民航局規定,所有在台灣飛行的超輕飛機,必須有機載的即時定位回報系統,但是,目前在大型民航機或普通航空中的私人飛機及個人商務飛機所使用的定位系統雖然功能強大,但價格昂貴,並不適合用在超輕這種以廉價、簡易為主要考量的飛機上,因此,本章將提出國內研發的一種結合手機、GPS的G3行動通訊GPRS數據回報系統。若能利用手機的高普及率、加上GPS精確的定位功能,若能有效的將飛機的儀表數據及位置即時的傳給地面監控者,將能達到 “Black box on the ground-黑盒子在地面”,對飛機的管制與管理、飛安失事的調查與責任歸屬,將有莫大的助益,相信對於運動航空在台灣實現的安全性又增加了一層保障。
第八章 輕型運動航空的失事預防
理想是美好的,現實是殘酷的,飛行是愉快的,失事是痛苦的。每一個人都希望能永遠享受飛行的美好不要有任何事情發生,但只要飛機離地,就有風險。莫非定律告訴我們,有可能發生的事,它就一定會發生。
正規的飛行訓練中,每一個飛行課程中至少有三分之一的時間在教導與訓練緊急程序,希望飛行員能以最好的準備來面對每一次飛行可能產生的突發狀況,這就是失事預防中典型的範例。
飛行與失事預防的關係,就好像馬路上的洞(失事)與洞口外的警告圍欄(失事調查與預防方式)。當有一個人在馬路上行走,也許第一次沒有圍欄的警告而掉進洞中(造成失事),但是如何避免或有效降低第二次有人掉入洞中的機率,端看我們對失事調查與預防的完備程度。
本篇將以幾個運動航空失事案例為前提,經由這些血的教訓,從中探討可能肇因,包括飛行器認證、管理、空域管理、飛行員訓練、飛行場管理等各層面,並依此建立必要的措施以達到失事預防的效果,使在台灣的小型運動航空能發展的又順利又安全。
第九章 結論
若能在台灣建置一套安全、有效且形成全民風行的運動航空,相信對於移植、推廣我們的輕型運動航空管理經驗至大陸甚或至其他國家將具有一定的說服力。不但如此,對於我國希望提升輕運動航空產業外銷產值,成為亞太地區輕航機載具製造中心也將有相當大的幫助,期望台灣在未來世界運動航空的產業上佔有一席之地。
英文摘要 Light sport aviation (LSA) has become a popular recreation and sport activities in many countries. After USSR being decomposed in 1990s, many eastern European countries have devoted their excess aerospace technology and manpower into LSA development. Quite fruitful results have stimulated the LSA activities as well as industry into a worldwide trend. Under such inspirations, the hobby aviators in Taiwan have enthusiastically launched LAS activities. On this trend transition, Taiwan is ready for LSA or not becomes a very serious question to the administration, industry, and people. Based on three party’s concerns, this thesis brings LSA issues into careful and detail studies following the present activities, existing regulations, industrial bases, necessary management, available airspace, qualifying airfield and flight safety to explore the appropriate, unsuitable, and missing parts from them. Referring to LSA accidents, how to establish a safe flight environment for LSA can be figured out with simple configuration. This thesis summarizes some suggestions to the success for LSA in Taiwan in the near future.
論文目次 Abstract in Chinese………………………………………....i
Abstract…………………………………………………………vi
Acknowledgements………………………………………………vii
Contents…………………………………………………………ix
List of Tables…………………………………………………xiv
List of Figures…………………………………………………xv
List of Abbreviations………………………………………xix

Chapter I Introduction…………………………….......1
1.1 Motive of research…………………………………….1
1.2 Thesis outline………………………………………….2

Chapter II Sport Aviation………………………………....4
2.1 light-sport aircraft…………………………………...5
2.2 The definition of a light-sport aircraft………...6
2.2.1 fixed-wing airplanes………………………………….6
2.2.2 powered parachutes…………………………………….8
2.2.3 weight-shift control aircraft (Trikes)………….9
2.2.4 Balloons…………………………………………………11
2.2.5 Airships…………………………………………………12
2.2.6 Hang gliders………………………………………………….......13
2.2.7 Gyroplanes (Autogyro) ………………………………14
2.2.8 Sailplanes (also called Soaring or Gliders).…15
2.2.9 paragliders…………………………………………….16
2.3 Category of LSA……………………………………………18
2.3.1 Standard…………………………………………………18
2.3.2 Experimental…………………………………………………..18
2.3.2.1 Experimental amateur-built………………………18
2.3.2.2 Experimental exhibition…………………………20
2.3.2.3 Experimental light-sport aircraft (E-LSA)…21
2.3.3 Special light-sport aircraft(S-LSA) ……………21
2.4 Ultralights………………………………………………22

Chapter III LSA Instrument Ergonomics…………………24
3.1 Problems with current instrument panel………………24
3.2 The problem of the factory built airplanes cockpit…26
3.3 The problem of the homebuilt cockpit…………………..27
3.4 An example of ergonomic design- F/A-18…………………28
3.5 Three of the ergonomic rules………………………………29
3.5.1 Rule1: Reduce the number of instruments, controls and switches............................................30
3.5.2 Rule2: Prioritize the placement of instruments……30
3.5.3 Rule3: Make switches and controls distinctive…….30
3.6 Designing Your Panel…………………………………………31
3.6.1 Install only what you need………………………………31
3.6.2 Combine functions………………………………………….33
3.6.3 Prioritizing placement……………………………………35
3.7 Current ergonomic avionics………………………………..35
3.7.1 Heads up display (HUD) …………………………………35
3.7.2 EFIS (Electronic Flight Information System) ………37
3.7.3 Electronic HSI and Navigation…………………………38
3.7.4 Electronic engine monitoring instrument……………39
3.8 The tread of instrument panel……………………………40
3.8.1 The unlimited imagination of LSA instrument panel40
3.8.2 The future cockpit……………………………………….41

Chapter IV Certification Issues to SLA………………………43
4.1 Certification of Sport Pilot………………………………44
4.1.1 The Rules of Ultralight Pilots in Taiwan……………44
4.1.2 The Rules of LSA Pilots in USA…………………………45
4.1.3 The Evaluation of LSA Pilots……………………………47
4.2 The Management of LSA Maintenance…………………………48
4.2.1 The definition of inspection rating and maintenance rating...................................................49
4.2.2 The Requirement of a Repairman in USA…………………50
4.2.3 Other LSA Maintenance Options……………………………51
4.2.4 Repairman Certificate in Taiwan …………………….…52
4.3 Education of LSA Pilots………………………………………54
4.3.1 Study materials………………………………………………54
4.3.2 Simulator Training…………………………………………55

Chapter V Flight Management for LSA…………………….……57
5.1 Airspace in Taiwan……………………………………………57
5.2 Small aircraft (include ultra light vehicles) VFR corridors in Taiwan…...................................61
5.3 LSA field in Taiwan……………………………………………62
5.4 Visual flight rules for LSA in Taiwan……………………64

Chapter VI Evaluation of Light Sport Aircraft………………75
6.1 Overview…………………………………………………………75
6.2 Aeial sporting and recreation activities………………75
6.3 Local flight……………………………………………………80
6.4 Cross country flight…………………………………………82
6.5 Air city tour in kaohsiung(高雄).…………………………96
6.6 Air country tour in kendin(墾丁)….………………………98
6.7 Rescue in countainous area by air-ambulance helicopters…............................................99

Chapter VII Flight Surveillance for LSA……………….……101
7.1 Overview ………………………………………………………101
7.2 Conventional method of flying tracking ………………102
7.3 AirScene Multilateration System …………………………103
7.4 G3 mobile communication GPRS data report system ……106
7.5 Atlanta Short-haul Transportation System (ASTS) ……110

Chapter VIII Accident Prevention……………………..………118
8.1 Overview ………………………………………………………118
8.2 Statistic of SLA Accidents in USA and Canada…………120
8.2.1 The function of statistic………………………………120
8.2.2 Definition……………………………………………………120
8.2.3 Statistic of SLA Accidents in USA……………………121
8.2.4 Cause & Result of SLA accidents in Canada…………122
8.2.5 Causes of Accident………………………………………123
8.2.6 Result of Accident Cause…………………………………124
8.3 Certificates of LSA…………………………………………125
8.3.1 Related accident description……………………………125
8.3.2 Probable causes and investigating conclusion……126
8.3.3 Suggestion of accident prevention……………………126
8.4 Management of LSA flying…………………………………128
8.4.1 Related accident description…………………………128
8.4.2 Probable causes and investigating conclusion………129
8.4.3 Suggestion of accident prevention……………………130
8.5 The training of LSA pilot………………………………132
8.5.1 Related accident description…………………………132
8.5.2 Probable causes and investigating conclusion………133
8.5.3 Suggestion of accident prevention……………………134

Chapter IX Discussion and Conclusion………………………136
9.1 The feasibility of LSA in Taiwan…………………………137
9.2 The strategy of flying safer ……………………………139
9.3 CAA’s rule……………………………………………………141
9.4 Civilian’s rule ……………………………………………142
9.5 Future impact………………………………………………143

References………………………………....................144
Vita………………………………………....................146
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