הדפסה זרימת האוויר על המדחף.
caravan.jpgעל הלהב ישנה זרימת אוויר יחסית, שמקורה:
א. התנועה הסיבובית של המדחף: הלהב מסתובב ומקבל עקב זאת זרימת אוויר צידית (מהצד), כלומר בניצב לכוון ההתקדמות של המטוס.
ב. התנועה קדימה של המטוס: המדחף מקבל זרימת אוויר שמקורה בעצם העובדה שהמטוס מתקדם והאוויר זורם על המדחף מקדימה, כלומר, במקביל לכוון ההתקדמות של המטוס.

שני מקורות אלה יוצרים זרימת אוויר יחסית על להבי המדחף. אנו מתייחסים לזרימה של האוויר שהיא צירוף זרימת האוויר משני המקורות שציינו, וקוראים לה "הזרימה השקולה" או "הזרימה היחסית" של האוויר.
prpellerschem.jpg
הזרימה שקולה/יחסית של האוויר על פני הלהבים, יוצרת זויות שונות, ביחס למיתר הלהב וביחס למישור הסיבוב של המדחף. אנו רוצים להתייחס לזויות שונות אלה, כדי להבין את התנהגות המדחף.

 

הזוית שבין מיתר הפרופיל (לצורך הענין המיתר הממוצע), לבין הזרימה (השקולה) היחסית הזורמת על פני הלהב, היא זווית ההתקפה של הלהב. ויודגש: מדובר בזוית שבין מיתר הלהב לבין זרימת האוויר הנמצאת בצד ש"מאחורי" המדחף (מנקודת ראות הטייס), כלומר לכוון מישור הסיבוב שלו, כפי שמתואר בשרטוט הבא: זוית ההתקפה היא   α

זוית נוספת שמענינת אותנו היא הזוית שבין הזרימה השקולה לבין מישור הסיבוב של המדחף. זוית זו נקראת זוית הפסיעה של המדחף.  בשרטוט הבא אנו רואים את זוית הפסיעה המכונה Pitch תוך השוואתה לזוית ההתקפה שמסומנת כ-α.

 

כיצד נוצרת הזרימה השקולה של האוויר ומה משפיע עליה?

 

כשהמטוס עומד על הקרקע ואנו פותחים מנוע, מקבלים להבי המדחף זרימת אוויר שנובעת אך ורק ממהירות הסיבוב של המדחף. יש יחס ישר בין מהירות הסיבוב של המדחף לזרימת האוויר הזורמת על פני הלהבים. זרימה זו הנובעת ממהירות הסל"ד בלבד, נקראת הזרימה הסיבובית של האוויר על פני הלהבים.
החלק הרחוק משורש הלהב עושה דרך ארוכה יותר לכל סיבוב בהשוואה לחלק הלהב הקרוב לשורש. אבל, שניהם מבצעים את הסיבוב יחד. כלומר, החלק הרחוק משורש הלהב צריך לבצע דרך ארוכה יותר בתוך אותו זמן שהחלק הקרוב לשורש הלהב מבצע דרך קצרה יותר. לכן זרימת האוויר על קצה הלהב מהירה יותר ואנו אומרים שהמהירות שהוא סובב בה, גדולה יותר.

 

הגדלת המהירות על קצה הלהב, גורמת להגדלת זוית ההתקפה. ככל שהסל"ד גובר, זוית ההתקפה, במצב שבו המטוס סטטי, ואין השפעה של התנועה קדימה של המטוס, זוית ההתקפה גדלה ככל שהמהירות הסיבובית גדלה. מדוע אנו מדגישים את העובדה שמדובר במצב סטטי של המטוס? בדרך כלל עלייה במהירות של פרופיל אווירודינמי מלווה בהקטנת זוית ההתקפה. כך לדוגמא כשמטוס מאיץ מהירותו, זוית ההתקפה על הכנף קטנה והולכת ככל שהמהירות גדלה. ההבדל נעוץ בעובדה שהמטוס המאיץ את מהירותו שומר גובה ולכן עם הגידול במהירות (שמביא לגידול בעלוי) הטייס מוריד את אף המטוס ולכן זוית ההתקפה קטנה. לעומת זאת כשמדובר במטוס העומד במצב סטטי, כשרק המדחף מסתובב ומייצר זוית התקפה על פרופיל המדחף, המצב שונה: זוית ההתקפה נובעת אך ורק מהמהירות הסיבובית, ואין שווה ערך לפעולה של הורדת האף על ידי הטייס (שמביאה להקטנת זוית ההתקפה על פרופיל הכנף). לכן אנו נמצאים במצב שבו מהירות זרימת האוויר גדלה ככל שאנו מתקרבים לקצה הלהב, וגם זוית ההתקפה גדלה. במקרה הקיצוני קצה הלהב יכול להזדקר. במקרה הפחות קיצוני, יש לנו זויות התקפה שונות על פני הלהב. כדי שהמדחף יהיה יעיל, הוא צריך לפעול בזוית התקפה המיטבית להפקת העילוי האופקי. מדובר בזוית מסוימת שמתאימה למטוס מסוים ולמדחף מסוים (בדרך כלל סביב 2 מעלות). אם הזוית משתנה לאורך הלהב, פירושו שהלהב אינו יעיל, ויש למצוא דרך להביא לזוית התקפה אחידה יותר.

כעת נניח שהמדחף עומד במקומו. כאילו שהוא "תקוע", והמטוס טס קדימה. במצב כזה כל נקודה על גבי המדחף מקבלת זרימה שווה של אוויר שעוצמתה תלויה במהירות הטיסה בלבד. ככל שנטוס מהר יותר , מהירות הזרימה גדולה יותר, ובאופן שווה על כל חלקי הלהב. זרימה זו של האוויר על הלהב, נקראת הזרימה עקב התנועה קדימה.

 

המדחף כמובן אינו יודע להבחין בין סוגי הזרימות, ומבחינתו הוא מושפע על ידי התוצאה המשוקללת של שתי זרימות אלה. לכן אנו מתייחסים לזרימה השקולה של האוויר על פני להבי המדחף.

סיכום ביניים: על המדחף פועלת זרימת אוויר שהיא תוצאה של המהירות הסיבובית של המדחף, ובמקביל גם זרימת אוויר שהיא תוצאה של התנועה קדימה (=מהירות המטוס). הזרימה הנובעת מהמהירות הסיבובית פועלת באופן שונה על חלקי המדחף: המהירות בקצה הלהבים הרחוקים מהשורש גדולה יותר מהחלקים הקרובים לשורש הכנף. הזרימה הנובעת מהתנועה קדימה שווה בכל חלקי הלהבים.

 

מהירות שקולה: בזמן טיסה פועלים על הלהב במשולב הזרימה הנובעת מהמהירות הסיבובית ביחד עם הזרימה הנובעת ממהירות התנועה קדימה של המטוס. הלהב "מרגיש" מהירות זרימה שהיא שקול של שתי הזרימות הנ"ל. מכאן נובע ש-:

 

א. כשהמטוס טס במהירות קבועה וסל"ד קבוע, המהירות השקולה של זרימת האוויר על חלקיו השונים של הלהב שונה: ליד הלהב המהירות השקולה נמוכה ובקצות הלהב המהירות גבוהה יותר.

 

ב. כשהמטוס עומד במקום והמדחף מסתובב, הוא מקבל רק זרימה סיבובית. לכן, במצב כזה, זוית הפסיעה שווה לזוית ההתקפה.

 

ג. כשהמטוס עומד במקום והמדחף סובב – זוית ההתקפה הולכת וגדלה ככל שאנו מתקרבים לקצה הלהב, והמדחף אינו יעיל, אלא אם נפעל לתקון המצב (בעזרת פיתול של זוית ההכוונה של הלהב, עליה בהמשך).

 

שקול העילוי שמייצרים הלהבים, מופנה לא בדיוק קדימה. כלומר, חלק מהעילוי מופנה הצידה ויוצר גרר מסוים. כשאנחנו מדברים על העילוי האופקי של המדחף, אנחנו מתכוונים רק לאותו רכיב של העילוי שאכן פועל קדימה. יתר העילוי מתבזבז ויוצר גרר.

 

spacer.png, 0 kB