זנב (כלי טיס)

מבנה זנב של מטוס בואינג 200–747. ניתן לזהות את משטחי מייצב הגובה והכיוון. כמו כן במבנה זה שוכנת יחידת כוח העזר (APU) שניתן לזהות את צינור הפליטה שלה בקצה המבנה.

מבנה זנב או זנב (באנגלית: Empennage או Tail Section או Tail Assembly) בכלי טיס הוא אזור המבנה האחורי ביותר. ברוב כלי הטיס המבנה כולל משטחי ייצוב וניהוג המכוונים ומייצבים את כלי הטיס באוויר. ברוב כלי הטיס מבנה הזנב כולל את משטחי והגאי הגובה והכיוון, אם כי הוא כולל גם רכיבים אחרים. המונח Empennage נובע מהמילה הצרפתית empenner שפירושה "להפיץ חץ" ומשמשת ספציפית לזנב מטוס הכולל מייצבי גובה וכיוון.

מבנה

ערך מורחב – מבנה כלי טיס

מבנה הזנב מורכב לרוב בצורת קונוס המשלים את המבנה האווירודינמי של כלי הטיס. המבנה באזור זה נוטה להיות לא מדוחס גם במטוסי נוסעים, כאשר התא המדוחס מסתיים בחיבור בין מבנה הזנב והמבנה האחורי. עם זאת, מבנה הזנב כולל מרכיבים מבניים מרכזיים דוגמת קורות אורך עיקריות אליהן מחוברים משטחי הייצוב ודרכם המשטחים מעבירים כוח לשאר מבנה המטוס.

מייצבי הגובה והכיוון נוטים להיות קבועים או נעים בצורה מוגבלת בסוג של קיזוז, בשפת הזרימה של המשטחים הללו מותקנים הגאי הגובה (במייצבי גובה) והכיוון (במייצבי כיוון).

במטוסי קרב לרוב חלק מבית המנוע פולש לתוך מבנה הזנב ואף מסיים אותו ולכן באזור זה יכלול חיזוקים והתאמה מיוחדת של המבנה לטמפרטורות גבוהות, שכן באזור זה ישכון צינור הפליטה של המבער.

מקליט הקול של תא הטייס, מקליט את נתוני הטיסה ומשואת ריסוק (ELT) ממוקמים לעיתים קרובות באזור הזנב מכיוון שבאזור זה לרוב הכוחות הפועלים במהלך התרסקות הם הנמוכים ביותר.

תצורות משטחי ייצוב בזנב

תצורות משטחי ייצוב בזנב

ניתן לסווג את סוגי מבני הזנב על פי תצורת משטחי הייצוב המותקנים בהן.

מספר מייצבי הגובה יכול לנוע מ־0 (ללא משטחי מייצב גובה) במטוסים ללא זנב (ראו בהמשך) ל־3. תצורות מייצבי כיוון קיים בטווח דומה של מספרים (בין 0 ל־3) אם כי חוסר במייצבי הגה כיוון הוא הרבה יותר נדיר ומאפיין מטוסי כנף מעופפת חמקנים.

לרוב משטחי הייצוב הם משטחים נבדלים המותקנים בנפרד אחד מהשני על גבי גוף המטוס, כמו כן לרוב משטחי הייצוב מתאפיינים בהבדלה בין משטחי מייצב אופקיים (מייצבי גובה) ומשטחי מייצב אנכיים (מייצבי כיוון). לעיתים משטחי מייצב מותקנים על גבי משטח אחר, אבל הצירים עליהם הם שולטים הם נבדלים.

התקנה על גבי גוף כלי הטיס

תצורת זנב מאפיינת את מרבית כלי הטיס כאשר משטחי הייצוב מותקנים בצורה נפרדת על גבי גוף המטוס. אלה ניתן לסווג לשני סוגים:

• זנב בודד – שני מייצבי גובה והגה כיוון אחד. מתאפיין במשטח מייצב כיוון גדול יחסית, כמו כן תצורת הזנב הפשוטה ביותר לתכנון.
• זנב כפול – שני מייצבי גובה ושני מייצבי כיוון. מאפיינת מטוסים צבאיים. מאפשרת הקטנת משטחי מייצב הכיוון שכן שני מייצבים קטנים יחסית יכולים לייצב את המטוס כמו משטח מייצב כפול מגודלם. מאפשר הקטנת תופעות כגון צימוד אינרציאלי על ידי התקנת משטחי המייצב בזווית כלפי חוץ. תצורה זאת מאפיינת מטוסים חמקנים בהם נמנעים משימוש בפאות מאונכות בכל המבנה של כלי הטיס.

• 
  דוגמה להתקנה על גבי גוף כלי הטיס. זנב בודד.
• 
  תמונה הממחישה את תצורת הזנב הכפול של ה־F-15 בעלת שני מייצבי כיוון המותקנים צד בצד.
• 
  תמונה של אזור הזנב של ה-F/A-18. ניתן לזהות את שני מייצבי הכיוון המותקנים בהטייה החוצה.

משטח על משטח

משטחי זנב ניתן לשלב בהתקנה של אחד על גבי השני. על ידי שימוש בסוג משטח אחד כתושבת למשטח אחר.

• מייצבי גובה על גבי מייצב הכיוון – מייצב הכיוון יכול לשמש כאזור התקנה טוב למייצבי הגובה שכן כך ניתן להרחיק את מייצבי הגובה ממערבולות מהגוף וכנפי כלי הטיס. ישנן שתי תצורות אופייניות:
  • זנב צלבי – מייצבי גובה המותקנים באמצע מייצב הכיוון, מתאפיין ביעילות גדולה יותר של המייצבים (יחסית להתקנה על גבי הגוף) בשל הרחקת המייצב מהפרעות אווירודינמיות מגוף המטוס והכנפיים. בעל זרוע ארוכה יותר (אם כי פחות מזנב טי – ראו בהמשך) ומאפיין מטוסים עם מבנים אחוריים קצרים יחסית.
  • זנב טי – מייצבי גובה המותקנים בקצה העליון של מייצב הכיוון (בדומה לאות הלטינית T) מתאפיין ביעילות גדולה יותר של המייצב (יחסית להתקנה על גבי הגוף) בגלל המרחק מהפרעות אווירודינמיות וכן בגלל זרוע ארוכה יותר יחסית למרכז המסה של כלי הטיס. מאפיין כלי טיס עם מבנה אחורי וזנב קצרים יחסית, במטוסים תלת־מנועיים או דו־מנועיים עם מנועים בהתקנה אחורית על גבי גוף כלי הטיס. צורת התקנה זאת כוללת גם התנהגות בעייתית במהלך הזדקרות המכונה הזדקרות עמוקה, בה מערבולות מהכנף עולות ופוגעות במייצב הגובה – מאפילה עליה, ועל ידי כך פוגעת ביעילות המשטח והגאי הגובה ועל ידי כך מקשה על היחלצות מהזדקרות.
• מייצבי כיוון על גבי מייצבי גובה – מייצבי כיוון המותקנים על גבי מייצבי הגובה מתאפיינים בזרוע ארוכה יחסית למרכז המסה ולכן דורשים שטח מייצבי כיוון קטן יחסית, אם כי בעל שטח פנים גדול יחסית ומאפיין כלי טיס איטיים יחסית.
  • זנב תאומים – שני מייצבי כיוון המותקנים בקצוות מייצבי הגובה המותקנים על גבי גוף כלי הטיס.
  • זנב משולש – שני מייצבי כיוון המותקנים בקצוות מייצבי הגובה עם משטח מייצב כיוון מרכזי נוסף המותקן על גבי גוף כלי הטיס.

• 
  תרשים זנב טי.
• 
  תרשים של תצורת זנב צלבי
• 
  תרשים המדגים זנב טי במטוס סילון תלת־מנועי. בגלל הקרבה של מרכז המסה של כלי הטיס (בשל המשקל של שלושת המנועים) נדרשת זרוע ארוכה יותר בשביל לאזן אותו ולכן מתקינים את המשטח גבוה ככל הניתן על גבי זנב המטוס.
• 
  תרשים המדגים אופן התקנה של מייצבי כיוון על גבי מייצבי גובה (זנב תאומים)
• 
  תרשים המדגים אופן התקנה של 3 מייצבי כיוון. שניים מותקנים על גבי מייצבי גובה ואחד על גבי גוף המטוס.

התקנה על בומים

משטחי ייצוב המותקנים על גבי הארכות צילינדריות (בום), לרוב מהכנפיים של כלי הטיס. משום שקשיחות מבנים אלה היא נמוכה יחסית, לרוב מחברים בין הארכות אלו על ידי משטח מייצב גובה גדול. לעיתים מייצבי הגובה מתקינים על גבי מייצבי הכיוון, ועל ידי כך מרחיקים את המייצב מהזרימה מגוף המטוס, ולעיתים מתקנים ישירות בין הבומים עם הבדלה ביניהם.

• 
  דוגמה להתקנת מייצב גובה וכיוון על גבי בומים.
• 
  דוגמה לצורת התקנה של מייצבי כיוון על בומים.
• 
  דוגמה להתקנה של מייצב גובה על גבי מייצבי כיוון המותקנים בתורם על גבי בומים במטוס ה־OV-10 ברונקו.
• 
  מטוס P-38 המדגים צורת התקנה על גבי בומים.

משטחי זנב משולבים

בחלק מכלי הטיס משלבים מייצבי כיוון וגובה בשני מייצבים המותקנים בזווית אחד כלפי השני בצורת האות V. זה חוסך מעט בגרר, מאפשר פישוט מסוים של מבנה הזנב. עם זאת צורת התקנה זאת מתאפיינת בצימוד הצירים אחד לשני, כאשר פקודה בסבסוב, תגרום לגלגול הדורשת פיצוי או איזון על ידי משטחי היגוי בכנפיים.

• 
  תרשים המדגים זנב וי.
• 
  תרשים זנב וי הפוך.
• 
  תרשים המדגים זנב איקס.

מטוסים ללא זנב

מטוסים ללא זנב כגון דלתא ללא זנב או כנף מעופפת מתאפיינים במחסור במייצבי גובה, אם כי במטוסי כנף מעופפת חמקנים ייתכן ולא יהיו גם מייצבי כיוון. מטוסים אלה מתאפיינים בכנף שנמשכת עד סוף המבנה של כלי הטיס ובשימוש במשטחי היגוי משולבים כגון אלוון.

ראו גם

• משטחי היגוי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא זנב בוויקישיתוף

• ניצן סדן, למה למטוסי קרב יש שני זנבות?, באתר כלכליסט, 8 בינואר 2022