מסוק

מסוק מודרני.

מסוק S-64E Erickson Air-Crane לכיבוי-אש. צולם בש"ת יואנינה ביוון.

מסוק הוא כלי טיס היוצר עילוי באמצעות סיבוב מדחף בעל להבים (רוטור). המסוק מסווג ככלי טיס מסוג "כנף סובבת", לעומת מטוס המסווג ככלי טיס מסוג "כנף קבועה". המילה הלועזית "הליקופטר" מורכבת מהמילים היווניות "הליקס" (סליל) ו"פטרון" (כנף).

בהשוואה למטוסי כנף קבועה, מבנה המסוק מסובך בהרבה, הוא יקר יותר לקנייה ולתפעול, איטי יותר ובעל טווח טיסה קצר יותר. יתרונו הגדול של המסוק הוא יכולת התמרון הכמעט בלתי מוגבלת שלו במרחב. המסוק יכול לרחף מעל נקודה, לטוס לאחור ולצדדים, לתמרן במהירויות נמוכות מאוד המאפשרות טיסה בין עצמים וכמובן לנחות ולהמריא אנכית ממשטחי נחיתה מוגבלים.

יכולותיו המיוחדות של המסוק הביאו לניצולו למגוון שימושים, הן צבאיים והן אזרחיים ובהם הובלת אנשים וסחורות, התקנה, סיור, ניטור, חילוץ, שיטור, הובלת גייסות ומשימות תקיפה.

המילה מסוק על משקל מטוס, שורש נ.ס.ק, שמשמעותו "עלה" בשפה הארמית. המילה הומצאה בסוף שנות ה-50 על ידי העיתונאי עמוס בן-ורד, עיתון "הארץ", אשר חיפש מילה עברית במאמריו למילה הליקופטר. לאחר מספר פעמים בהם ניכתבה המילה העברית ובסוגרים פירושה הלועזי, קיבלה את אישורה הסופי על ידי הנשיא יצחק בן צבי שהשתמש בה באחד מנאומיו. על פי עדותו של אורי ירום בן צבי הוא מחדש המילה: בעת ביקורו בטייסת מסוקים הוסבר לו על ידי ירום שההליקופטר, כפי שכונה אז, ממריא בנסיקה. הצעתו הייתה לאחד את המילים "מטוס" ו"נסיקה" למילה - מסוק.

היסטוריה

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

הראשון שהגה את הרעיון לבניית מסוק היה לאונרדו דה וינצ'י במאה ה-15, אך רק כעבור 500 שנים, בתחילת המאה ה-20, מספר שנים לאחר המצאת המטוס והתפתחות הטכנולוגית המתאימה, החלו להופיע אבות הטיפוס למסוק של ימינו על ידי חלוצי תעופה כמו לואי ברגו, פול קורנו ואיגור סיקורסקי שהיו הראשונים לבנות דגמי מסוקים נסיוניים. איגור סיקורסקי, מהנדס אמריקאי ממוצא אוקראיני, היה זה שרשם פטנט על המסוק בארצות הברית במרץ 1932.

הטיסה הנשלטת הראשונה במסוק נחשבת טיסתה של האנה רייטש בשנת 1936 בברלין, גרמניה.

יצירת עילוי

מסוק בריסטול עם רוטור כפול המייצב את המסוק

מטוס בעל כנף קבועה מתרומם לאוויר באמצעות טיסה במהירות גבוהה, היוצרת זרימת אוויר על הפרופיל האווירודינמי של הכנף שמביאה לתגובת נגד הנקראת כוח עילוי. המסוק משתמש בשיטה דומה, אך במקום שכל כלי הטיס יזוז במהירות גבוהה כנגד האוויר רק להבי המסוק זזים בתווך האווירי, ולמעשה משמשים ככנף מסתובבת.

הרוטור המסתובב אמנם יוצר כוח עילוי המשמש לטיסה, אך הוא יוצר גם כח פיתול אשר שואף לסובב את גוף המסוק בכיוון ההפוך לכיוון תנועת הרוטור. הפתרון המקובל לבעיה זו הוא רוטור הזנב, רוטור קטן הניצב מאונך בקצה המסוק ויוצר כוח עילוי המתנגד לשאיפת גוף המסוק להסתובב. בעזרת רוטור הזנב ניתן לשלוט על המסוק במישור הסבסוב על ידי הגדלת והקטנת העילוי שהוא מייצר.

פתרונות נוספים הם שימוש בשני רוטורים עיליים המסתובבים בכיוונים מנוגדים וכך כל רוטור מבטל את כח התגובה של האחר (כדוגמת הצ'יינוק האמריקאי או הקאמוב הרוסי) וכן שימוש בדחף הסילוני של המנוע לצורך הטיית הזנב לכיוון הרצוי.

ניהוג המסוק

אפקט מומנט הפיתול של מסוק

רוטור זנב פנימי בעל בטיחות גבוהה מהחיצוני

מסוק ה-Westland EH101 פרי שיתוף פעולה בין אנגליה לאיטליה, שכולל שלשה מנועי טורבו-ציר ובקרה ממוחשבת שמאפשרת לו לרחף במקום ברוחות עזות ולבצע תימרונים מורכבים. בין חידושיו רוטור מחומרים מרוכבים שעמיד יותר לקליעים, וצורה ייחודית של להבי רוטור ראשי, שמאפשרים להקטין את מהירות הסיבובים, להחריש בכך את הרעש האופייני של מסוק.

על מנת שכלי טיס יהיה שימושי, עליו להיות מסוגל לנוע בכל שלושת המישורים; במטוס בעל כנף קבועה יצירת תנועה כזו היא פשוטה: ההגאים, שהינם משטחים שונים בכנף ובזנב, משנים את מצבם לפי הוראות הטייס ויוצרים שינוי בזרימת האוויר על הכנף, דבר שמשנה את מיקומה במרחב. במסוק, לעומת זאת, מהירות הטיסה לרוב נמוכה מכדי ששיטה זו תהיה יעילה, ולכן הרוטור הוא בעצם כנף בעצמו - "כנף סובבת".

סבסוב

לשליטה במישור הסבסוב ויצירת תנועה שמאלה וימינה משתמשים במסוק ברוטור הזנב. על ידי הגדלת והקטנת הכוח אותו הוא מייצר, קובע הרוטור את ההתנגדות לסבוב הרוטור הראשי ומנהג את המסוק במישור הסבסוב. לרוב נשלט רוטור הזנב באמצעות דוושות שאותן מפעיל הטייס בעזרת רגליו. שינוי הכוח של רוטור הזנב מתבצע על ידי שינוי זווית הפסיעה שלו, בעוד שבמסוקים הראשונים שינוי הכוח הושג על ידי שינוי מהירותו.

גובה

מלבד הדוושות ישנם במסוק עוד שני הגאים: קולקטיב (מוט שינוי זווית פסיעה משותפת) וסטיק (מוט שינוי זווית פסיעה מחזורית). הקולקטיב משמש את הטייס לטפס ולהנמיך בתנועה אנכית. על ידי הגדלת זווית ההתקפה בכל להבי הרוטור הראשי, גדל הסכום הכולל של העילוי הנוצר על ידי הלהבים - מה שגורם לטיפוס של המסוק אנכית כלפי מעלה. כאשר כח העילוי גדול ממשקל המסוק - המסוק נוסק, כאשר כח העילוי קטן ממשקל המסוק - המסוק צולל וכאשר כח העילוי שווה למשקל המסוק הוא מרחף במקום.

גלגול ועלרוד

הסטיק משנה את זויות ההתקפה של להבי הרוטור הראשי כך שכל להב המגיע לאזור מסוים מייצר יותר עילוי מאשר הלהבים האחרים. תופעה זו גורמת ללהב המיצר יותר עילוי "לטפס" גבוה יותר, וכך נוצרת הטיה של מישור סיבוב הרוטור אשר משנה את מצב המסוק ומטה אותו לכיוון הרצוי. האפקט הנוצר הוא יכולת גלגול לצדדים או עלרוד (הרמה והורדה של אף המסוק) מה שמאפשר ניהוג של המסוק ימינה ושמאלה, קדימה ואחורה.

העלרוד והגלגול במסוק מושגים באמצעות שינוי זווית ההתקפה של להב הרוטור בחלק הסיבוב המתאים, לשינוי זווית גוף המסוק, כך ששקול הכוחות (כח משיכה וכח העילוי) יטה לכיוון הרצוי.

אווירודינמיקה

שורש להבי הרוטור מחובר לציר הרוטור באמצעות מפרק גמיש ("מפרק קרדני"). הטייס שולט על זווית ההתקפה של הלהב באמצעות הקולקטיב והסטיק. הזווית האופקית של הלהב נוצרת על ידי הכוח השקול של שני רכיבים: כוח צנטריפוגלי שנובע מסיבוב הרוטור, וכוח העילוי של הלהב. ככל שעולה זווית ההתקפה גדלים כוח העילוי וגם כוח ההתנגדות. כוח העילוי גורם ללהב להתרומם וכוח ההתנגדות מטה את הלהב לאחור. במהלך כל סיבוב של הרוטור מבצע כל להב תנועה מחזורית (עליית זווית, נטייה לאחור, ירידה ונטייה קדימה) יחסית לציר הרוטור, ויחד מציירים הלהבים המסתובבים קונוס דמיוני הפוך באוויר, המכונה "קונוס הנשיאה" שעליו תלוי גוף המסוק (ראו תרשים). שינוי הזווית המחזורי בכל סיבוב של הרוטור משמש לא רק לניהוג המסוק אלא גם לפיצוי על ההפרש ב"מהירות האוויר" (כלומר מהירות הלהב כלפי האוויר) בין "הלהב המתקדם" (הלהב שנמצא מצד אחד של המסוק ונע לאותו כיוון אליו טס המסוק) לבין "הלהב הנסוג" (שנמצא מצידו השני של המסוק). מהירות האוויר של הלהב הנסוג תמיד נמוכה יותר, וכדי שלהב זה יספק כוח עילוי זהה לזה של הלהב המתקדם - יש להגדיל את זווית ההתקפה שלו.

עקב השפעות אווירודינמיות משניות בכל אחד משלושת ההגאים (למשל, תוספת כח על ידי הקולקטיב, מוסיפה מומנט לסבסוב), ההטסה בפועל היא למעשה תפעול של שלושת ההגאים בו זמנית.

הרעש האופייני למסוק נובע בשל החיכוך בין קצות להבי הרוטור לאויר, מכיוון שמהירות הסיבוב בקצות להבי הרוטור היא על-קולית, והדבר יוצר למעשה בומים על קוליים קטנים שנשמעים למרחוק. כיום ישנם מסוקים שהלהבים שלהם בנויים באופן שמאפשר כוח עילוי גם במהירות נמוכה של הרוטור ממהירות הקול, ומונע את פעולתו הרעשנית של הרוטור הראשי.

אוטורוטציה

אוטורוטציה

כאשר כושלים מנועי המסוק בזמן טיסה, הדרך היחידה להנחית את המסוק בביטחה היא בביצוע הליך המכונה "אוטורוטציה" (סיבוב עצמי). על מנת לבצע אוטורוטציה על הטייס להוריד את ידית הקולקטיב כלפי מטה (כדי לגרום להקטנת זווית ההתקפה של כל להב ובכך להקטין את התנגדות הלהבים לאוויר ובכך לאפשר את סיבוב הלהבים על ידי גוש האוויר בו נע המסוק). בנוסף, על הטייס להטות את הסטיק כך שתהיה זרימת אוויר אופטימלית לכיוון דיסקת הרוטור. האוויר ש"מתנגש" בלהבי הרוטור בזמן נפילת המסוק יסובב את הרוטור, וסיבובי רוטור אלו ישמשו בקרבת הקרקע ליצירת כח עילוי שישכך את הנגיעה בקרקע.

מסוקים צבאיים

ערכים מורחבים – מסוק קרב ומסוק סער

מסוק קרב מדגם AH-64 אפאצ'י.

בתחילת שנות ה-60 החל שימוש נרחב במסוקים לצרכים צבאיים, בעיקר על ידי הכוחות האמריקאים במלחמת וייטנאם. בהתחלה לצורכי תובלה ופינוי פצועים, ואחר כך גם לצורכי סיור וסיוע לכוחות הקרקע. מסוקים צבאיים שכאלה היו חמושים במספר מקלעים צדדיים ולעתים אף בכוורת רקטות או ב"מיניגאן". התפישה הרווחת עד אז הייתה שראשית יש לפנות את הפצועים הקלים כיוון שסיכוייהם של הפצועים הקשים לשרוד נמוכים. הכנסת המסוק למערך החילוץ שינתה לחלוטין את פני הדברים, והפצועים הקשים היו הראשונים שהועלו על מסוקי הפינוי.

במלחמת וייטנאם החלו האמריקנים להשתמש במסוקי הסער החמושים גם למשימות של חיפוי אווירי ותקיפת מטרות וייטקונג מהאוויר. מסוק הסער הוותיק UH-1 "יואי" הצטיין בתפקיד זה, כאשר שני מקלעי צד מדגם "מיניגאן" הותקנו בתא האחורי ושימשו לטהר שדות מלוחמי ויאטקונג. מסוקי ה"יואי" החמושים שימשו למעשה כ"חיל פרשים" אווירי.

בעקבות הניסיון המוצלח עם ה"יואי" פותחו מסוקי תקיפה (באנגלית: Helicopter gunship) שיעודם העיקרי היה תקיפת מטרות קרקע וסיוע לכוחות החי"ר והשריון. מסוקים כאלה נשאו חימוש רב: בחרטום - תותח אוטומטי בקוטר 20 מ"מ ובכנפונים בצדדים - טילים וכוורות רקטות (בדרך כלל נ"ט). ככל שהתקדמה הטכנולוגיה החלו המסוקים גם לשאת אמצעי לוחמה אלקטרונית ומכ"ם. מסוקי תקיפה יכולים לשאת רק 2 אנשי צוות (טייס ואחראי מערכות נשק), אף על פי שבמקרי חירום הם מסוגלים לחלץ מספר חיילים נוספים.

מסוקים לשימוש צבאי נחלקים לשני סוגים - מסוקי קרב - הנושאים חימוש ומשמשים בעיקר למטרות סיוע לכוחות חי"ר ושריון, ומסוקי סער - הנושאים ציוד, לוחמים, ואף כלי רכב, משמשים למשימות תובלה, כיבוי אש, חילוץ והצלה, וכמעט ואינם נושאים חימוש.

ראו גם

• כלי טיס
• מנחת
• אוטוג'ירו

קישורים חיצוניים

• היסטוריה של מסוקים
• מסמך הפטנט האמריקני על המצאת המסוק
• מסוקים, דגמים והיסטוריה, באתר הכיתה האינטראקטיבית