הדפסה הקשר בין גרר מושרה למערבולות.

Untitled_1.jpg אחד הגורמים המשמעותיים בהתנהגות האווירודינמית של המטוס, הוא מערבולות קצה כנף. בנושא זה נכתבו אינסוף מחקרים, ואנו נתמקד בעיקר בלבד, ובקצרה.



1. היחס בין מוטת הכנף לאורך המיתר. ככל שהכנף צרה יותר וארוכה יותר, היא קרובה למצב של אינסוף, שבו כביכול אין קצה לכנף. במצב האידאלי, אם לא היה קצה לכנף, גם לא היו יכולות להיות מערבולות קצה כנף. כאשר הקצה רחוק, היינו הכנף ארוכה יחסית למיתר כנף, המערבולות נחלשות. ליחס בין מוטת הכנף לאורך המיתר קוראים "מנת המימדים".

 

2. מדפים מטה מקטינים מערבולות קצה כנף. מדוע? מפני שכשהמדפים מטה הם מקרבים את מרכז הלחץ אל גוף המטוס, כלומר מרחיקים אותו מקצה הכנף. ממילא יש פחות הפרשי לחצים באזור קצה הכנף ולכן פחות מערבולות.

 

3. ככל שהפרש הלחצים בין החלק העליון של הכנף לחלק התחתון גדל – הצורך של האוויר לאזן את עצמו על ידי בריחה לכוון החלק העליון גדל, ויש יותר פוטנציאל למערבולות יותר חזקות. מה משפיע על הפרשי הלחצים:

 

a. זוית התקפה.
b. גובה עקימון הפרופיל
c. מהירות המטוס.

 

4. הקטנת המהירות, בטיסה ישרה ואופקית, מגדילה את הגרר המושרה. כיצד? בטיסה ישרה ואופקית, אנחנו נמצאים במצב שבו כל הכוחות מאוזנים: העילוי שווה למשקל והדחף שווה לגרר. אם רוצים לשמור על טיסה ישרה ואופקית למרות שינוי המהירות (שהיא מרכיב חשוב ביצירת העילוי), צריך לשנות מרכיב אחר של נוסחת העילוי, כדי לשמור העילוי. לדוגמה: אם מקטינים את המהירות, אפשר להגדיל את מקדם העילוי CL (על שטח הכנף וצפיפות האוויר אין לנו השפעה כטייסים). איך נגדיל את מקדם העילוי בלי לשנות את פרופיל הכנף, שעליו אין לנו, כטייסים, שליטה? נגדיל את זוית ההתקפה. אם נגדיל את זוית ההתקפה, יגדל הפרש הלחצים. אם הפרש הלחצים גובר, גדל הפוטנציאל למערבולות קצה כנף.

 

5. הגדלת  המהירות, תוך הקטנת זוית ההתקפה, מקטינה את הגרר המושרה.

 

6. הגדלת המהירות תוך הגדלת זוית ההתקפה, תביא כמובן להגדלת הגרר המושרה, כי מה שמשפיע הוא הפרש הלחצים, ובהגדלת זוית התקפה יש הפרש לחצים יותר גדול. אבל בדרך כלל אנחנו מקטינים זוית התקפה כשמגדילים מהירות ולא מקטינים אותה. מתי בכל זאת מגדילים מהירות תוך הגדלת זוית התקפה: לדוגמא טסנו בכח מנוע חלקי, במהירות איטית, בטיסה ישרה ואופקית וכעת אנו מגדילים מהירות וגם מטפסים ומגדילם לצורך כך את המהירות על ידי ניצול מלא של כח המנוע.

 

7. מסקנה: מה שקובע הוא כמות העילוי שמייצר המטוס: יותר עילוי = יותר גרר מושרה.

 

8. משקל כבד יותר מצריך מהמטוס לייצר יותר עילוי כדי להשאר באוויר. לכן משקל כבד יותר משמעו בהכרח יותר גרר מושרה.

 

כיצד ניתן להקטין את הגרר המושרה?

 

1. על ידי התקנת לוחיות זרימה על פני הכנף. הלוחיות "מיישרות" את הזרימה ומקטינות את הזרימה הצידית על פני הכנף אשר תורמת למערבולות בקצה.

 

2. על ידי שימוש בכנף צרה וארוכה; היינו על ידי הגדלת מנת המימדים. מנת המימדים שווה למוטת הכנפיים חלקי אורך המיתר הממוצע. מה משמעות הבטוי "גדולה יותר" בקשר למנת המימדים? ככל שמוטת הכנפיים ארוכה יותר ביחס למיתר נתון, התוצאה החשבונית גדולה יותר, ולכן אנו אומרים שמנת המימדים גדולה יותר (וטובה יותר להקטנת הגרר).

 

3. הקטנת קצה הכנף לדוגמא על ידי כנף טרפזית או אליפטית, אשר שורש הכנף שלה רחב וקצה הכנף צר. הבעיה עם סוג כזה של עיצוב כנף, שהוא משפיע גם על צורת ההזדקרות. לעיתים עיצוב מסויים יקטין כמות גרר מושרה שמייצרת כנף אך יגרום בעיה בצורת התפתחותה של ההזדקרות, ויהיה צורך לאזן בין השניים.

 

מה שחשוב לנו בהזדקרות של כנף, הוא שההזדקרות תתחיל דווקא בשורש הכנף ולא בקצה הכנף. למה? כי כשההזדקרות מתחילה בקצה הכנף אנחנו מאבדים את יכולת ההגוי של המאזנות, אשר קרובות יותר לקצה הכנף. דבר נוסף: כאשר ההזדקרות מתרחשת בקצה הכנף, היא בעלת מומנט גדול יותר ביחס למרכז הכובד של המטוס. הזדקרות בקצה הכנף מתרחשת רחוק ממרכז הכובד = "זרוע" ארוכה יותר = מומנט ארוך יותר.

 

המקום בו מתחילה ההזדקרות על פני מישור הכנף, נקבע על ידי צורת הכנף: ראה פירוט בפרק העוסק בהזדקרות.

 

i. הצורה היציבה ביותר: בכנף מלבנית ההזדקרות מתחילה בסמוך לשורש הכנף.
ii. בכנף אליפטית או בעלת טרפז מתון ההזדקרות מתפשטת באופן שווה לאורך שפת הזרימה, כלומר לאורך כל מוטת הכנף.
iii. בכנפיים עם טרפז חריף – ההזדקרות מתחילה משפת הזרימה, בשליש הקרוב יותר לקצה הכנף, ומתפשטת לכוון שפת ההתקפה.
iv. בכנפיים משולשות או משוכות לאחור – ההזדקרות מתחילה מקצה הכנף, היינו הן בשפת הזרימה והן בשפת ההתקפה.

 

4. פיתול הכנף. המשמעות: יצירת זוית הכוונה (=זוית קבוע על ידי היצרן של המיתר ביחס לציר האורך), לא שווה לאורך הכנף. זוית קטנה בקצה הכנף וזוית גדולה יותר באזור שורש הכנף. התוצאה: בעת טיסה נקבל זוית התקפה קטנה יותר בקצה הכנף בהשוואה לזוית התקפה גדולה יותר באזור שורש הכנף. המשמעות המעשית: בעת טיסה יהיו הפרשי הלחצים באזור קצה הכנף נמוכים יותר מהפרשי הלחצים באזור שורש הכנף. לכן, הפוטנציאל למערבולות קצה כנף היוצרות גרר מושרה קטן.

 

5. התקנה של "גדר" בקצה הכנף. המטרה: מניעה או צמצום של תופעת ה"בריחה" של אוויר מתחת לכנף אל מעל הכנף. האמצעי: כיפוף קצה הכנף כלפי מטה, באופן המתנגד לתנועת הבריחה של האוויר כלפי מעלה. אפשרות נוספת: הצבת מיכלי דלק בקצה הכנף, אשר על ידי המבנה שלהם יחסית לכוון זרם האוויר "הבורח", משיגים את אותה תוצאה.

 


 

 

spacer.png, 0 kB