在這個充滿科技與創新的時代，飛行已然成為全球化下與人類經濟及社會生活密不可分的基礎工具之一。從最初遙不可及的人類夢想，至現今日新月異的現代航太工業，飛機始終承載著人類對於天空的探求及渴望，而欲窺探箇中奧妙，飛機的設計與運作原理一直是引人入勝的話題。本著將帶領您深入探索這個令人著迷的領域，深入淺出揭示飛行背後的物理奧祕及設計工藝，並解析飛機如何在蔚藍天空中安全地航行。 作者皞天來自成功大學航太系╱所，本身對於飛機設計充滿無限的熱誠，以其豐富的航空知識和熱情，精心編撰而成，本著以與飛行息息相關之基礎空氣動力學開啟討論，引領讀者進入飛機設計原理的世界。透過對空氣流動的分析，解說飛機是如何在充滿變數及挑戰性的大氣中穩定飛行。接著詳細介紹大型發動機之設計，從基本熱機循環的熱力學知識到渦輪風扇與渦輪噴射引擎之設計與運作原理、發動機的推力與飛機的反推力之原理與細節等航空工業知識皆有詳盡介紹。此外，還有對機體結構、機翼、尾翼等之設計、航空電子系統以及飛機次系統與整機安全性設計的全面性說明，並使用淺顯易懂的文字、大量的實體照片與圖示，搭配專業基礎的理論方程式，相信讀者對飛機之設計與運作各方面都能更加深入了解。 作者對於航空科學滿著熱情，時常在社群媒體上分享有關航空知識的文章和討論。他不僅將自己的專業知識與眾分享，更為非本科系的航空迷們提供了一個寶貴的平台，讓大家可以共同探討、交流對於飛機的熱愛與理解。 這本書籍的誕生，正是作者對於航空事業的熱情所凝聚而成，這本書不僅適合專業的航空工程師和飛行員，也適合對航空科學感興趣的讀者。無論您是對飛行技術充滿好奇心，還是希望深入了解飛機背後的科學原理，從而更好地欣賞這項人類科技的壯麗成就，這本書都將為您提供豐富的知識和深刻的見解。 透過這本書，我們能夠深入瞭解飛機的運作原理，請讓我們一起感謝作者之努力與貢獻，並共同探索空中世界的無盡可能性。 希望這本書能夠激發您對航空科學的興趣，並帶領您展開一段奇妙的飛行之旅。祝您閱讀愉快！ 長榮航太科技公司 協理 洪先祥 2024 年2 月1 日

皞天曾上過我開授的航太工程概論課程，2022 年他寫了第一本「戰鬥機設計與運作原理」邀我審定，該書確實可以充當大一航太工程概論的教科書或參考書。由於航太領域並非國內主要產業的領域，因此，許多術語均無法如日本那樣有較為完整的翻譯，寫書的人就更少了。然而，今年皞天再拿「飛機設計與運作原理」這本書邀我審定時，我既感驚訝又擔心無法及時審定，因為本書多以民航機之設計概念為主，但國際上無論是Airbus 或Boeing 都鮮少去寫民航機的設計相關書籍，因此，本書需要作者由過去所讀過或看過的資料中，整理出他對民航機設計與運作原理的一些看法或想法。像這樣一個跨領域的任務，皞天無疑是具有非常大勇氣來挑戰，但也需要細心逐章統整不同領域的知識，彙整航太大系統所整合多種領域的深入學理才能完成，應該是很大的挑戰。過程中，我自己也有很多觀點反覆與他討論，或澄清我們彼此所看到的一些觀念上的差異。 這本書承襲前書的風格，為一本介於科普與專業之間的書。因此，我也願意鄭重地推薦給各大學具有航太系或機械相關系所有開授航空概論的課程使用。本書強調以民航機為主，而前書以戰鬥機為主，都是國內不可多得的自產航太系列叢書，也是眾多非本科的航太迷最佳的進階知性參考書。 最後，看到作者在年輕時就有這麼好的寫作動力，期勉作者繼續努力，航太科技無庸置疑是人類未來先進交通載具所必備的重要科技，無論在地球上或邁向太空宇宙，未來航太科技需要有更多年輕人投入，台灣如何在半導體外，找到另一座護國神山？航太應該是最具潛力的一個產業。 國立成功大學航空太空工程學系教授及前系主任 賴維祥 2024 年1 月30 日

作者皞天是我曾教過航太工程概論課程的學生，當時有感於大一航太工程概論沒有一部較合適的教科書，大部份科普的書沒有一些較進階的概念與方程式，但真正進入專業的領域則方程式太多，對大一尚未學過微積分與流體力學等基礎專業科目的學生而言又太深了。無論國內外，針對航太科系大一航太工程概論的需求，或許只因小眾的需求，要找一本介於科普與專業課程之間教科書確是困難的，因此，在本校航太系的教學，後來劃分成許多不同的章節，請各領域的教師來協同上課，把各領域最基礎的概念講得更清楚深入一點。 我曾經萌生找這幾位航太工程概論授課老師共同來出一本書，每位老師各自負責專業領域的內容，再統整合成一本書。然而，要編輯一本書所需面對最困難的問題是如何獲得各種蒐集照片來源的授權？成為現代出書的新障礙，也因此打消了念頭。 當我看到皞天的這本書時，令我很驚訝; 他這本書完全解決了我心目中的二個大難題——介於科普與專業間的書，及引用眾多照片但又都有自己拍攝及找到了提供人士的授權。因此，我敢說，這一本書是航太概論最接近教科書的內容，也因此我願意鄭重地推薦給各大學具有航太系的學校，或各大學機械相關系所有開授航空概論的課程使用，儘管本書強調以戰機為主角；當然對眾多非本科的航太迷也是最佳進階知性參考書。因為我自己也曾一段時間喜歡攝影，發現本書包含這些自拍或提供者的照片，顯然都是航太迷裡頭頂尖的攝影者及在航太領域裡有相當知名度的拍攝者（雖然只用英文名字），可以看到飛機高速時的氣流引生對稱渦流的流動現象，也是研究戰機氣流可視化的最佳呈現教材。同時作者對戰爭歷史的蒐集瞭解，一路鋪陳下來，對人類廿世紀才加入的航空器，或以戰爭角度來看的「戰機」顯然也是左右人類歷史很重要的科技。 作者參考很多不同來源資料，其中不少也蒐集到對岸的資料及照片，很難得的是他會根據所討論的專業領域去描述不同戰機的若干特性，類似從現有的機型去歸納它的專業屬性及差異；因此，這些必須從博物館的飛機裡去找，從照片也看到他應該到過不少博物館，也見證內行者看門道的功夫。當然，他也試著調和兩岸的用語，以這個部份而言，對我審訂的過程也遇到一些挑戰，我也只能儘可能以台灣目前的用語為優先，但若干語法未來要慢慢變成兩岸通用或各自沿用可能還是需要一段時間的歷煉，畢竟兩岸分開多年，對航太新科技的快速發展，我們還有需要加強的空間，但作者願意勇敢地踏出這一步，已屬難得。 最後，還是勉勵作者繼續努力，對未來航太科技及文化的傳承可多出一些心力，並期待在這波國機國造之際，可再起一波航太人才的高峰，並為台灣未來產業帶來更多元的發展空間。 國立成功大學航空太空工程學系教授及前系主任 賴維祥 2022 年10 月

搭乘飛機，翱翔於天際，已經是現代人習以為常的景象。但從萊特兄弟成功駕駛第一架可以載人的動力飛行器，到如今有完善的飛行理論、各種類型的飛機機體，甚至發展成為不同學科，至今也已經走過了一百二十個年頭。 當時的動力飛行器僅僅只能短暫在12秒內飛行37公尺，不僅讓人看見飛行的可能性，也翻轉了人類對天空的藍圖。當天空成為交通要道，也就成為了各個國家必須要掌握並管理的資源，為了掌握「制空權」，各國也紛紛組建空軍，對於戰鬥機的研究也隨之如火如荼展開。 短短百年間，工業化的科技進展改寫了天空的布局，不僅戰鬥機迅速進化，從機翼到發動機的求新求變，還有因應戰局而發展的其他功能──例如如何隱匿蹤跡，躲避敵機的追查，也讓戰鬥機能夠執行更多元多樣的任務。 想要理解一架飛機，可以從以下幾個面向著手： ■ Design-Engineer（設計—工程師）：從航空工程師的角度，去瞭解飛機設計的原理。 ■ Manufacture-Technician（製造—技術人員）：從技術人員的角度，去認識飛機生產製造的加工過程。 ■ Operate （Flight）-Pilot（運行—飛行員）：從飛行員的角度，去體會如何操作、駕馭飛機，以及實際飛行時會面對的諸多考量。 ■ Maintain-Technician（維護保養—技術人員）：從機務的角度，去探討如何對飛機內的各種系統進行維護、保養。 《戰鬥機設計與運作原理》從Design-Engineer（設計—工程師）著手，著重於各種科學原理的解釋，從航空工程的角度，以目前現役的第四代、五代戰機為主要研究對象，逐一探討關於飛機的各個領域，並一同介紹我國與外國目前的主力戰機。 作者王皞天帶著對戰鬥機的熱愛，將自己在航太工程訓練中的所見所學匯集成書，有系統地介紹戰鬥機背後的工程及原理，期望可以讓對飛機有興趣的朋友有一個入門管道。 此外，作者近期也受邀在聯合報Podcast「部隊鍋EP139｜戰鬥機設計布局這麼多 各種型式怎麼選擇？」中分享戰鬥機的大小事，想要了解戰鬥機的設計，也可以搭配著一起聽，也能對戰鬥機及航太系所多一點了解喔！