הגה גובה

דוגמה לניהוג בהגה גובה

דוגמה לצורת הרכבה של הגה גובה המכונה "טי"

הגאי גובה של מטוס F-4 המורכבים בהטייה מטה.

הגה גובה או מייצב גובה הינו משטח ניהוג ראשי במטוסים השולט על ציר העלרוד. משטח הניהוג מורכב בצורה אופקית לרוב בזנב המטוס.

מאפיינים

מטוסים נבנים עם מרכז כובד קבוע, מערכות הדלק מתוכננות במיוחד כדי לא לשנות אותו. אך הגורם שמשתנה תמידית תוך כדי טיסה הוא מרכז העילוי, שכן הוא תלוי במהירות האוויר ובזווית התקפה. בשביל לאפשר יציבות וניהוג בציר העלרוד יש לאזן את מרכז העילוי עם משטח שתפקידו להגביר או להקטין את העילוי בקצות המטוס באם הוא מורכב בזנב המטוס או בחרטומו, זהו הגה הגובה. למרות שהוא קטן יחסית לכנף היות שהוא מורכב בקצה המטוס, העילוי או ההנחתה שהוא יוצר מספיקים כדי לבצע את הניהוג הדרוש.

במטוסים שבנויים ככנף שלמה, ללא הגה גובה ישנה תופעה של אי יציבות בעלרוד, כל הפרעה מסוגלת להביא להרמת אף מסוכנת, ובגלל זווית ההתקפה הגבוהה שנוצרת וחוסר משטח ניהוג אופקי מרכז העילוי עובר לכיוון חרטומו של המטוס, כתוצאה מזאת המטוס ממשיך להרים אף וחוזר חלילה עד שהכנף מאבדת עילוי (הזדקרות). הגה גובה מונע מצב זה גם בגלל התנגדות פסיבית שהמשטח יוצר, וגם בגלל ניהוג הטייס או מערכות ההיגוי המתערבים כדי לרסן את המטוס בעלרוד.

עקרונות עיצוב של הגאי גובה

הגה גובה קלאסי

כאשר הגה הגובה מורכב בזנב המטוס בשני צידי הגוף. סגנון עיצוב זה בעל התנהגות טובה בכל תנאי הטיסה, ולכן הוא המועדף במטוסי קרב. אולם הגה גובה זה נכנס למערבולות הנוצרות על ידי הכנף, ועקב כך במהירויות נמוכות יכולת הניהוג שלו מונחתת.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה קלאסי: F-15, F-14.

זנב טי

זהו תאור של הרכבת הגה גובה על גבי בהגה כיוון, השם נובע מהדמיון בין צורת ההרכבה לאות האנגלית T. בשל היותו הרבה מעל הכנף הגה גובה בסגנו טי לא נכנס למערבולות הנוצרות אחרי הכנף ובשל כן מצטיין בפשטות החישובים, וניהוג עדיף במהירויות נמוכות בהן יש חשיבות לזרימה חלקה של אויר. סגנון עיצוב זה בעל התנהגות מאוד בעייתי בהזדקרויות וזויות התקפה גבוהות כאשר הכנף יוצרת מערבולות לא ישרות אשר מונעות כל זרימה מהגה הגובה, במצב כזה אין יכולת ניהוג ושיכוך בעלרוד והמטוס יטה להרים אף ולהחמיר את המצב (מצב הנקרא הזדקרות עמוקה).

דוגמאות למטוסים בעלי זנב טי: F-104, טופולב Tu-154.

הגה גובה במרכז מייצב הכיוון

סגנון זה מאגד יתרונות של עיצוב זנב טי בו הזרימה לא מופרעת על ידי מערבולות והמכנף, והתנהגות עדיפה בזויות התקפה גבוהות אשר הזרימה על המשטח נשארת קבועה. חסרונות עיצוב זה היא הבעייתיות בהרכבת שני משטחי ניהוג (גובה וכיוון) באותו חלל תנועה, בהן יש להתחשב בתנועת מייצב הכיוון והגובה שבל כך הגאי הגובה צריכים להיות גדולים יותר כדי לפצות על השטח שהגה הכיוון לוקח, מה שבתורו מגדיל את מקדם הגרר של המטוס.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה במרכז הזנב: גלוסטר מטאור, מיג-15.

הגה גובה בחרטום

הרכבת הגה הגובה בצמוד לאפו של המטוס מקובלת בעיקר במטוסים בעלי כנף דלתא ללא זנב בהן הוספת הגה גובה בזנב המטוס לא מעשית עקב המערבולות שנוטות להיצמד לכנף אשר לא מאפשרות זרימת אוויר סדירה למשטח ההיגוי.

דוגמה למטוסים בעלי הגה בחרטום: יורופייטר טייפון.

הגה גובה משולב עם מאזנות

מיראז' 3 של חיל האוויר האוסטרלי. לכאורה אין הגה גובה, אך ניתן לראות שהמאזנת הימנית נמצאת למעשה בקו הזנב, כלומר הרחק מאחורי המרכז האווירודינמי של המטוס, ולכן יכולה לשמש גם כהגה גובה, כאשר היא מונעת בתיאום עם המאזנת השמאלית.

יש מטוסים, במיוחד בעיצוב כנף דלתא, בהם לכאורה "אין הגה גובה", כלשמעשה המאזנות משמשות גם כהגה גובה: כדי לגלגל, הטייס מניע את המאזנות בכיוונים הפוכים (כלומר אחת כלפי מעלה ואחת כלפי מטה), ולצורך עלרוד המאזנות מונעות ביחד.

דוגמה למטוסים בעלי הגה גובה משולב עם מאזנות: מיראז' 3

הגה גובה משולב עם הגה כיוון

זנב הפוגה מגיסטר. שני משטחי ההיגוי בחלקו האחורי של זנב ה-V משמשים כהגה גובה והגה כיוון ביחד: כששניהם מורמים או מורדים הם מתפקדים כהגה גובה, וכאשר הם מונעים בכיוונים נגדיים (כלומר אחד מורם ואחד מורד) הם מתפקדים כהגה כיוון.

הגה גובה כזה בנוי מזוג משטחי היגוי משופעים, בדרך כלל בצורת V. כאשר שני ההגאים מוטים יחד למעלה או למטה הם משמשים כהגה גובה, וכאשר הם מוטים בכיוונים הפוכים, כלומר אחד כלפי מעלה ואחד כלפי מטה, הם משמשים כהגה כיוון.

דוגמה למטוסים בעלי הגה גובה משולב עם הגה כיוון: פוגה מגיסטר.

הטיית הגה גובה

מטוסים משתמשים בעקרונות של שיכוך פסיבי (או שיכוך מבני) בהם הטיית הכנף בצודה דיהדרלית (כלפי מעלה) או אנהדרלית (כלפי מטה) מציעה יתרונות של שיכוך תופעות של צימוד אינרציאלי, גלגול הולנדי, הפרעות רגעיות וכן הלאה. עיצוב הגאי הגובה מושפע משיקולים אלו ולכן ישנם משטחים אשר בנויים בהטייה. במטוס הפנטום למשל, הטיית הגאי הגובה כלפי מטה מאפשרת הקטנת צימוד אינרציאלי, גלגול הולנדי והגברת ניהוג בזוויות התתקפה גבוהות.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה מוטה: F-4, F-16.