特此致謝邢有光將軍撰文並允發布
前言
在開始設計一架新飛機時，第一件事便是依照需求來訂出一套飛機的性能表，這個需求可能是市場(買主)已有的需求，也可以是你利用新科技創造的新需求。這套性能表用通俗一點的說法就是你為這架飛機訂出一套性能的目標值以作為設計上的依據，例如：起降距離、升限(最大飛行高度)、最大速度、最大航程、座艙壓力高度等等，這些性能值就左右了你的設計。當然這些設計目標有的時候在設計完成之後並不是全部都能達到，例如在2002年獲得型別認證的雷神飛機公司的Premier I商務客機，其起飛距離就比它的目標值要長了許多。不過美國聯邦航空總署並不會規定你所設計的飛機性能要多好，它只在乎飛機是否安全，美國聯邦航空總署會把飛機的性能清清楚楚的列在型別認證數據清單上公諸於世。本文的最主要目的就是透過美國聯邦航空法規來看看飛機性能的真正意義。
起落距離
當我們看到起飛距離的性能值時，直覺的會認為起飛距離就是自飛機停在跑道頭開始、鬆剎車、加速、一直到飛機離地的這段水平距離。這個一般人心中所認為的常識，實際上和美國聯邦航空法規的定義有相當大的不同。依照美國聯邦航空法規第23.59章節，是比較下列兩種狀況，以較長的距離為起飛距離的定義：(為了說明方便，假設某一架飛機有兩具發動機)
- 第一種狀況：從飛行員在在跑道頭鬆剎車開始、推油門加速至可帶起機頭的速度、帶起機頭、飛機離地、爬升至高度35英呎時的水平距離，再乘以1.15倍。
- 第二種狀況：從飛行員在在跑道頭鬆剎車開始、推油門加速、但在加速至某一速度時兩具發動機中的一具突然失效了，飛機在單發動機的情況下繼續加速至可帶起機頭的速度、帶起機頭、飛機離地、爬升至高度35英呎時的水平距離。
在這兩種狀況下，哪一個距離較長，便以其作為這架飛機的起飛距離性能值。你讀到此可能有一個想法，美國聯邦航空總署之所以要這樣來定義飛機的起飛距離，它隱含著一個安全因素在裡面。
而在美國聯邦航空法規第23.75章節裡，降落距離的定義是自飛行高度50英呎起算、一直到飛機落地減速剎車、然後飛機完全停止的水平距離。
在我們瞭解飛機的起降距離定義之後，我們會很容易的體認到起降距離愈短愈好，因為這樣的飛機可以起降的機場就多了，對飛機使用者來說也更便利。以美國為例，可提供起降距離在3,500~4,500英呎左右的機場有5,000餘個。
航程
一提到飛機航程的性能值，大家都直覺的認為航程的定義就是一架飛機所能飛行的最遠距離，同時也會直覺的認為一架飛機可攜帶的油量愈多，飛行的距離會愈遠。這些直覺的想法都是對的，不過嚴格來說，航程並不是把攜油燒得精光、一滴不剩的距離，因為這樣在實際上來講是不安全的。舉例而言，若你計劃好要從台北飛到烏魯木齊，可以不巧的在快抵達烏魯木齊的時候，因為某一個原因使烏魯木齊機場關閉了(天氣、機場設施儀器損壞等等因素)，那時怎麼辦呢？因此我們在定義航程必須將安全的因素考慮在內，這包括兩項：第一是備用油量，第二是飛至備用機場的油量。
如前述，真正的航程定義是扣除這兩項油量之後，飛機攜油所所能飛到的距離。但在美國聯邦航空法規中，航程又分為兩種：第一是儀器飛行規則航程，第二是目視飛行規則航程。在解釋這兩種航程之前要先解釋一下儀器飛行規則和目視飛行規則的區別，前者是飛機在飛行的時候，其航路、航向、高度均受到航管中心的管制，同時亦規定要有雙向通訊導航的設備，飛機是在一個被管制的空域中飛行；後者是在申報飛行計畫、起飛之後，不受航管中心的管制，飛機是在一個不受管制的空域中飛行。但目視飛行規則卻有嚴格的天氣限制，能見度低或雲層低時就無法獲准飛行；同時以美國而言，在飛行高度18,000英呎以上，必須以儀器飛行規則來飛行。
那麼儀器飛行規則航程和目視飛行規則航程有什麼不同呢？依據美國聯邦航空法規第91.167章節的內容，若申請以儀器飛行規則來飛行時，除需攜有足以抵達目的地的油量外，必須尚留有至少45分鐘飛行的油量(備用油量)，同時還要再加上一個飛至備用機場的油量。而若申請以目視飛行規則來飛行時，除需攜有足以抵達目的地的油量外，必須尚留有至少30分鐘飛行的油量，但不用考慮飛至備用機場的油量。根據這些定義，我們很容易地發現儀器飛行規則航程會比目視飛行規則航程要小，因為儀器飛行規則航程要多準備一項飛至備用機場的油量。
為了清楚起見，用圖形來表示前述說明：(圖表非依比例繪製)
- 攜油完全燒完
- 儀器飛行規則航程
- 目視飛行規則航程
總而言之，當我們在說儀器飛行規則航程和目視飛行規則航程時，它們只是代表某架飛機的性能之一，而且在大家有了一致的定義後，做出來的不同飛機的性能比較才有意義。此外，根據前述的規則還有一點需要補充說明，所謂備用機場是離目的地多遠呢？重量在12,500磅以下的小飛機採用100海浬，大飛機則用200海浬來計算。
座艙壓力
座艙壓力常常用座艙壓力高度來表示。在說明座艙壓力這個名詞時，先向大家介紹一下大氣壓力的概念，(也可以參考「認識飛機高度表」一篇)。我們常常聽到說在海平面標準氣溫狀況下，大氣的壓力為每平方英吋14.7磅，也就是說在海平面時，在每一平方英吋的面積上方的空氣柱的重量為14.7磅，用科學的名詞表示則寫為14.7 psi，愈往高處走、空氣就愈來愈稀薄、空氣的分子愈來愈少、空氣的重量愈來愈低，因此空氣能產生的力就愈來愈小，換句話說，大氣的壓力是愈來愈低。我們可用一句話來形容大氣壓力的特性：大氣壓力隨高度的增加而遞減。當你搭乘飛機起飛後，原本你的身體的內外壓力是均衡的，當飛機愈飛愈高時，由於大氣壓力隨高度之增加而遞減，你的耳朵會開始感覺不舒服，其原因是身體內外壓力不均衡了。這個時候如果能將飛機座艙加壓，(設法在座艙內灌入空氣)，讓座艙內的壓力高於座艙外面大氣的壓力，例如你能設法在任何高度飛行均能維持座艙壓力為每平方英吋14.7磅的話，你的耳朵就不會難過了！
舉例來說若飛至35,000英呎時，飛機外面的大氣壓力為3.458 psi，若此時座艙內的壓力能維持在海平面14.7 psi，這個時候雖然飛機在35,000英呎的高度，但座艙內的壓力為海平面壓力，我們說座艙壓力高度為零高度。再舉一個例子，若飛機飛至35,000英呎時，座艙內的壓力保持在8.294 psi，這個8.294 psi為高度15,000英呎的大氣壓力，這個時候雖然飛機在35,000英呎的高度，但我們說座艙壓力高度為15,000英呎。
相信大家都聽過高山症，有些人爬到珠穆朗瑪峰時覺得不舒服，除了高處不勝寒之外，最主要是高處不勝壓力差的苦惱。因此在講飛機座艙性能時，我們常常希望座艙壓力高度值愈低愈好，愈接近海平面愈好，亦即愈接近14.7 psi愈好！不過也不要忽視一件事，如果在35,000英呎的高度飛行，外部的大氣壓力為 3.458psi，而這時座艙內壓力若要維持在相當於15,000英呎高度壓力的8.294 psi，飛機內外壓力差為4.836 psi (8.294-3.458)，飛機客艙的表面積可大了，就以座艙表面積只有1,000平方英吋來說，此時座艙的結構就要承受4,836磅的負載；如果在35,000英呎的高度飛行，座艙壓力要維持在海平面高度，飛機內外壓力差為11.242 psi (14.7-3.458)，此時飛機結構就要承受11,242磅的負載。這段話的意思是要告訴大家，雖然我們希望座艙壓力高度愈接近海平面愈好，但是其負面效應就是要有較強的結構來承受這些內外壓力差的負載，換句話說飛機結構的重量就變大了，起飛需要的跑道就變長了，航程也因為飛機較重而縮短了，從這個例子就說明了飛機設計之藝術了。
結語
起飛距離、降落距離、座艙壓力高度、航程四個飛機性能名詞，美國聯邦航空總署把它們用文字嚴謹清楚的表達出來，凡是從事飛機研發和製造的公司均以這些美國聯邦航空法規的定義作為解釋依循的準則，同時在比較不同飛機的性能時有一個共同的定義可以減少許多無謂的誤解和麻煩。不過本文的主要目的除了介紹它們的真正意義外，也同時說明了美國聯邦航空總署做出這些規定時，亦將飛行安全的考量融入。讓人們體會到美國聯邦航空法規的內涵精華之一，就是如何保障飛行安全！
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