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培養沉著冷靜!航太系結合民航、太空等多領域特色

【遠見 × UrSchool︱學習經驗談】
文 /    
2016-01-29
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培養沉著冷靜!航太系結合民航、太空等多領域特色
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分享人:國立成功大學航空太空工程所熱燃組碩士班二年級/沈明學

責任編輯:中山醫學大學醫學社會暨社會工作學系三年級/吳弈臻

核稿編輯:國立臺灣大學中國語文學系三年級/王建又

照片提供:沈明學

個人簡介

我是沈明學,2010年畢業於國立高雄師範大學附屬高級中學(高師大附中)第三類組,學測完以個人申請進入國立成功大學航空太空工程學系,2014年推甄錄取同校的碩士班熱燃組。

入學經驗

從小,我就常去高雄的小港機場看飛機起降,亦深受影集「Star Trek」所影響。而到了高中,我發現自己對於數學和物理相當有興趣,也因此高中參加科展做了關於離散數學─拉姆西定理(Ramsey Theory)的探討,並獲得全國第三名的榮譽。基於對數理科的信心以及對太空充滿想像,讓我在申請大學時申請了中央地科、中央大氣、成大航太等校系,在分數篩選與面試時間一連串折衝後,進入了成大航太系。

然而,剛進入成大航太系時,我發現系上課程較偏重於民航機的設計製造和維修營運,在大學部開授太空相關課程則是少之又少。所以,我選擇旁聽了幾門高年級課程、選修外系課程與參加社團,並參與RPV無人飛行載具製作團隊,在每週挑燈夜戰下,我學習到了無人載具製作的技巧、飛行姿態的控制與團隊合作的概念,希望能藉此找到自己的方向。

學校介紹

國立成功大學,前身於日治時期為台南高等工業學校,因此本校以理工學院最為發達。除了市區八個校區之外,另有航太實驗場所屬的歸仁校區、含水工所的安南校區與成大醫院附屬的斗六校區;在前四大大學當中,成大與台大緊鄰市區,其中又以成功大學緊鄰台南火車站,交通方便、美食小吃、人文薈萃與台南古都文化等均為吸引人之處。在校際交流上,台南大學(為舊師範體系)、台南藝術大學、南台科大等技職體系學校,均能互補並互相激盪出的火花。成功大學校訓為「窮理致知」,務求在學術上追求卓越,並培養專業與領導能力、倫理與人文素養、創意與國際視野的人才。我們常笑說成大堪比一個國家與產業的縮小版!本校有航太系、系統系(原造船系更名)、機械系,可造陸海空三軍與太空發展;各式工學院科系一應俱全(甚至還有資源系,原冶礦系),更可搭配醫學院、管學院、社科院、文學院等等,各種領域完整且多元化,意即學弟妹們能在學校內多方嘗試,找尋自己的多方興趣與專長。

科系介紹

國立成功大學航空太空工程學系是全國唯一將航空、太空、民航及微奈米機電融合之國立大學學系,近年更致力於推動國際化,與國際各大航太、能源相關系所,互有教學合作。除了有能源國際學程與系上配合,並開授各式英語教學課程外,也招收外籍大學生與研究生。此外航太系更在歸仁校區的航太中心設有完整規劃的大型實驗室,如穿音速風洞、燃燒實驗室、水洞實驗室、動態模擬之低速風洞、雙推進實驗室、飛行控制實驗室、結構及材料實驗室、噴霧成型實驗室、防火實驗室、通訊酬載實驗室、福爾摩沙衛星追蹤站等,可以說類似於完整的航太產業鏈之縮小版。

航太系是為因應國產自製戰鬥機IDF而成立航太所,進而向下延伸成立航太系,把機械系航太組拉過來做為系所合一。系上教學與研究大概分為七大領域:流體力學與空氣動力學(使用風洞、水洞研究飛行器之流體運動)、燃燒與噴射推進(研究火焰、噴霧燃燒、飛行器與火箭推進)、結構與材料(新式複材、飛行器之振動控制)、導航與控制(衛星導航、飛行器控制系統)、民航技術(人因工程、飛航管理、航空氣象)、太空科技(推進系統、微衛星、軌道動力學)、微奈米機電等;未來並加強跨領域之合作發展,使學生具備深入之科技專業與廣闊之尖端知識,除傳統之飛機及衛星科技外,亦朝微型飛機、無人機及微衛星的系統發展,引領我國航太科技橫跨巨觀及微觀雙世界。

航太雖然是屬於軍事前沿,然而可說是機械產業,乃至於工學院的尖端與融合。課程上主要力學均類似於機械系,但航太常運算於較為極端的條件下:如高速、低壓、高震動。主要專業必修大致如下:靜力學、動力學、電路電子學、飛機結構學、熱力學、流體力學、空氣動力學、材料力學、飛行力學、熱傳學、航空發動機、控制系統…等;其中也有各式設計課程:工程圖學(手繪)、機械畫(AutoCAD)、電腦輔助設計(CATIA,達梭公司開發並應用於各式飛機設計)、飛機設計(專案設計)、自主式無人載具系統概論(Arduino與自走車、四旋翼控制)…等;我們也與長榮航空互相合作一個「民航學程」,可以在「飛機次系統與運作」這門課當中學習飛機上各式ATA系統的完整構造與運作機制,也可以在「基礎飛行」學習到飛行原理、儀表操作與航路圖等等的知識,更可以在寒暑假去長榮航太與長榮航空實習。除了航空與民航外,系上有些教授做跨領域的研究,如以流體力學探討人造器官中血液的流動、微奈米機電工程之傳導或訊號控制、生質能源的燃燒與應用等等。舉例來說,我自己本身是航太所的熱燃組,指導老師為趙怡欽教授,我們實驗室除了一般固液氣態之燃燒、生質料燃燒、火焰等基礎研究,亦有研究單推、雙推之單節火箭與微小推進器,近年更加入水和甲烷、電漿火焰與電漿推進之新穎領域。因此本系所仍有太空之相關研究,但大學部仍主要聚焦於航空而非太空,有興趣深造的同學可能需要注意這點,但總體而言飛機系統與太空載具之系統概念與設計概念是類似的;至於想往民航也對航空工程有興趣的學弟妹,航太系更是您的最佳選擇!

求學經驗分享

大一時,我參加了學生組織─國立成功大學18th學生會公關部,針對活動策劃、贊助合作案的談判,都使我在表達與思考上有了長足的進步,也學習了在學生與學校、學校與企業間斡旋的能力,並充分了解公關的最高原則即是努力達到雙贏互利。在學生會為學校、同學服務之餘,我也參加了系上所主導的RPV無人飛行載具團隊。我們這組所採取的翼型是正T尾,雖然大一的工法頗為粗糙,但懵懵懂懂間似乎也能了解一些元件的作用以及空氣動力學的概念。最後我們在當年的初階引擎載重組獲得第一名,也讓我對製造飛機有了期許和一些想法。二年級時,我加入「學生領導力中心」,這是學務處下轄的三個中心之一,主旨在培養領導人才。因為在學生會任職過的關係,我在中心內擔任副課程長與財務長,負責規劃公關與財務課程,亦擔任講師。在籌備課程時,我學會了不僅僅是溝通技巧,更讓我不斷思考作為台上講者該如何讓台下學員快速吸收理解。

擔任副課程長期間,除了安排課程與講師討論之外,也舉辦「領導力高峰論壇」,把成大領導力中心帶出學校,和台大領導學程,淡江大學等學校交流,並邀請當時的青輔會主委陳以真(成大中文系學姊)演講;我們發現,成大位處南部,相較於台北呈現資訊不對稱與活動太少的缺點,這不僅僅需要我們在網路上學習來補足,更需要我們走出校園,離開舒適圈,試探自我的極限。那年,恰好是應屆成功大學八十週年校慶活動,秉持著想要為校服務的理念下,我報名參與了校慶嘉年華會的志工,並參加了兩大盛會─開幕的歡迎會與閉幕的嘉年華會,我擔任前者的志工組長,並擔任後者的協調負責人。

在升大三的暑假,除了參加學校的校內實習計畫之外,我參加了社團聯合會所舉辦的「社團領導人研習營」,我負責的亦是公關部分,和廠商談了合作方案。除此之外,營期當中與服務性、學術性、體育性等社團有多項交流機會,也一起合作企畫案,讓我了解各社團的運作方式,也更了解一些平常所不會接觸到的課外活動,聽同學們的分享讓我收穫良多。其實,課外活動於我而言,是除了課業外最重要的一部份,包括人與人的互動、課程的準備和參與等,更重要的是「如何調配兼顧課業與活動的時間」,並發展出一種自己獨一無二又能調劑身心的生活模式,更使我在面對冰冷的計算數字與原文書外,多了從人文角度切入的觀點。

實習經驗方面,大二下學期末恰好看到成功大學第一次試行實習計畫的郵件,抱著姑且一試的心態申請了「先進動力中心」,後來更因緣際會來到了RP實驗室(3D原型製作,亦即現在的3D列印或積層製造),藉由學長們的指導下,實作出先前CATIA所繪製的石膏模型,將電腦的虛幻模擬製成模型實體,而在這將近六星期的實習時間,從機台的了解、作品的製作與輸出、協助維修清理機台等事務,都使我漸漸了解RP三維噴印產業的重要性。便宜迅速的成模塑型能使工業界加快效率,然而技術上仍是需要精進的,有鑑於美國有幾家企業已發表多種「三維噴印機」,國內仍需要多方研究,如上游之材料(粉末)之各種基礎研究,更希望能精進成型之精密度和耐用程度。

除此之外,我也參加了「長榮航太航機維修實習」,修過了系必修以及長榮所開的飛機次系統課程後到了長榮航太實習。實習的內容分為兩個部分:AV(Avionics)與AP(Aircraft Power Plant)。AV部分首先從焊錫開始,直到各種Pin與Socket的連接,現今飛機皆採用線傳飛控,飛機上所有的訊號皆經由各式接線與接頭互相傳遞,因此品質的保障與是否符合規定是非常重要且關乎生命。在規範方面,即便國內開始採用EASA歐盟規定標準,訓練課程當中,為了從基本架構學起,我們仍舊從B-747的規章開始。在接線的過程當中,我們學會了查詢BSWPM(Boeing Standard Wire Practice Manual),了解了各系統間之控制與協調,更重要的是我學到了一個重要的理念「0.03原則」!

剝線可能只在剎那間的事,然而SWPM中明確寫出裸露只可1/32in.換句話說即是0.03in.,等同於指甲厚度。多露線頭或是過少而埋藏在內,也許短時間並無差別,然而長期來看,可能就是新機五年或八年進廠大修的關鍵差異!由於飛行當中,機體處於高振動狀態,任何的應力集中與短路都可能造成災難性意外,在AP的實習過程中,細微精緻的維修、「Perfect is Everything」的觀念,是教官不斷重複叮嚀的事項,也改變了我心急口快的個性,而越發沉著冷靜。

AP部分令我感到深刻的則是「打保險」與「turn buckle」兩區塊,雖然聽起來是小地方,但卻是安全性中最不可或缺的一環。我們也接觸了許多其他包括管路安裝、艙門拆卸、窗戶組裝、起落架潤滑等各種機械課程,這是以往我們在學校碰不到的專業,除了學校理論上的計算學習,技術操作課程更是種全新體驗。

實習期間也曾與中國民航大學學生交流,從對岸學生的角度讓我更了解我們的競爭力與程度差異,也和他們討論了關於兩校課程內容,儘管在理論基礎上比我們扎實許多,然而在創新創造部分,台灣學生仍是略佔上風。不論如何,能認識對岸的學者、教授以及學生,讓我學著跳脫舒適圈,以更宏觀的角度看待自己的未來。這段期間,我不斷的精進自己的心細與速度,期望能達到民航界的標準,我享受這個過程,他讓我了解產業、了解維修理念和真諦,也更了解自己。

如今我已是碩二,在大學至今的求學生涯當中,我曾遭遇許多困難和低潮,但我非常感謝老師和同學們都給了我很大的幫助。電能推進之「Ion Thruster」是我目前研究的方向,期許自己能在未知的未來中,能砥礪自己成長茁壯,燃燒自己,發光發熱,把自己推進到知識的最高殿堂,並把學術研究傳播到世上的每個角落。

專欄簡介:

UrSchool是一群由熱血大學生組成的義工組織,我們希望能搭起高中生與大學生們的橋梁,讓高中生真正了解各學系、領域的特色、發展與出路,以及適合何種特質能力的人,以免只憑字面上的解讀與憑空想像,甚至僅按照分數選填,而進入與自己志趣、能力不符的學系適才適所必能有為,讓我們一起串接不同領域的人才吧!

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