כנף (תעופה)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
מטוס KC-10 של חיל האוויר האמריקאי, בעל כנפיים משוכות לאחור מתדלק מטוס קרב F-22 בעל כנפים בעלות מבנה טרפזואידי
הכוחות האווירודינמיים הפועלים על פרופיל הכנף נגד זרימת האוויר

בתעופה, כנף היא משטח המשמש לייצור כוח עילוי אווירודינמי, והמאפשר לכלי הטיס לשהות באוויר, והיא מהווה חלק מהותי ממערכת ההיגוי של כלי הטיס.

כנפי מטוסים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בניגוד לכנפיים של בעלי חיים, כנפיהם של מטוסים אינן נעות, ולפיכך עליהן לספק עילוי רק עקב צורתן. עבור מטוס שנמצא בתנועה, הכנפיים דוחות כמות מסוימת של אוויר, כלומר הן מפעילות כוח על האוויר. עקב חוק הפעולה והתגובה, האוויר מפעיל על הכנפיים כוח בחזרה. כמות האוויר הנדחית מהכנפיים כלפי מטה וכלפי מעלה תלויה בצורתן ובזווית בה הן מוצבות. עילוי יתרחש כאשר הכוח שמפעיל האוויר מתחת לכנף כלפי מעלה יהיה גדול מהכוח שמפעיל האוויר מעל הכנף כלפי מטה. הלחץ מעל כנף שפועל עליה כוח עילוי יהיה קטן מהלחץ תחתיה.

בכלי טיס מודרניים, כנפי המטוס עשויות - כמו גוף המטוס עצמו - מסגסוגות אלומיניום ומגנזיום, שתי מתכות קשיחות וקלות. הכנפיים החלולות מכילות את רוב הדלק המשמש את מנועי המטוס; בתוכן עוברת רשת מסועפת של צינורות המובילים את הדלק מהכנף אל המנוע. הכנפיים משמשות במטוסים רבים לנשיאת המנועים עצמם, ולעיתים גם מכלי דלק וחימוש (במטוסי קרב).


Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – תצורת כנף

כנפי מטוסים מעוצבות בצורות שונות, בהתאם לביצועים ולמהירות הנדרשת מהמטוס. כנפי דלתא, למשל, הן בצורת משולש ישר-זווית, כמו במטוסי הכפיר והלביא הישראליים ומטוסי המיראז' 3 והקונקורד הצרפתיים, כנפי דלתא יעילות במיוחד לטיסות במהירות על-קולית גבוהה. למטוסים אחדים, כגון ה-F-14, וה- F-111 של הצי האמריקני והסוחוי 17 הרוסי, כנפיים בעלות גאומטריה משתנה, המסוגלות במצבן הפרוש להיות כמעט מאונכות לגוף המטוס ובמצבן המכונס להיצמד לגוף המטוס. המצב המכונס מיועד למהירויות גבוהות, והפרוש למהירויות נמוכות. כנפיים בעלות גאומטריה משתנה משלבות את היתרונות של כנפי דלתא ושל הכנפיים המסורתיות, אולם המנגנון הגורם להן לנוע הוא כבד, יקר, מסובך ומועד לתקלות; עקב כך הופסק ייצורם של מטוסים עם כנפיים בעלי גאומטריה משתנה בשנות ה-80, וכיום מחליפות אותן טכנולוגיות חדשות.

כנפונים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – כנפונים

כנפונים (Winglets) הם הארכה אנכית כלפי מעלה או משיכה לאחור של קצות כנפי כלי טיס כמו מטוסים ודאונים בעלי כנף קבועה (נקרא גם כנפון קצות-כנף), תפקידם הוא להוסיף יציבות למטוס ולהקטין את התנגדות האוויר.

משטחי שליטה על הכנף[עריכת קוד מקור | עריכה]

משטחי שליטה על הכנף:
1. כנפון (Winglet).‏
2. מאזנות (Aileron‏).
3. מאזנות למהירות גבוהה.
4. תושבות המדפים.
5. מדפי קרוגר (Krüger‏).
6. מדפי שפת התקפה (Slats‏).
7. מדפי שלושה חלקים פנימיים (Flaps‏).
8. מדפי שלושה חלקים חיצוניים (Flaps‏).
9. ספוילר (Spoiler‏).
10. ספוילר ומעצור אוויר.

על כנפי המטוס ישנם מספר משטחי שליטה נעים (Flight control surfaces) המאפשרים לטייס לשלוט על מצב המטוס.

מדפים - שיפור עקימון ומיתר[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מדף (תעופה)
  • מדף שפת זרימה - מקטין את מהירות ההזדקרות, מגדיל את העילוי של הכנף במהירות נמוכה ומוסיף גרר ועל ידי כך מונע האצה במהלך הנמכה לקראת נחיתה מאפשר מצב אף נמוך יותר יחסית לקרקע ועל ידי כך מקנה ראות יותר טובה ומאפשר נחיתה במהירות נמוכה יותר.
  • מדף שפת התקפה - מדף שפת התקפה מורידה את שפת ההתקפה מטה ואיתה את המיתר של הכנף ועל ידי כך מורידה את זווית ההתקפה של הכנף בצורה מלאכותית. בפועל המשטח מקל על זרימת האוויר להיצמד לכנף בזוויות התקפה גבוהות ועל ידי כך מעלה את זווית ההתקפה הקריטית.
  • שרוול - מעין התקן שפת התקפה גמיש המתנפח ומאריך את פרופיל הכנף, משמש לשיפור ביצועים במהירות נמוכה.
  • מדף כנפון - בדומה למדף שפת התקפה מקטין את זווית ההתקפה על ידי הורדת המיתר. המשתח נפרד מפרופיל הכנף ויורד מטה מאפשר לאוויר להיכנס בינו לבין הכנף.

מאזנות - שליטה בגלגול[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מאזנות

מאזנות (Ailerons) הן משטחי שליטה נעים התלויים בקצה סף הזרימה (הפרופיל האחורי) של כנפי המטוס. באמצעות המאזנות ניתן לשלוט על הגלגול של המטוס. המאזנות פועלות בצורה מנוגדת זו לזו כלומר, כשמאזנת בכנף אחת יורדת המאזנת בכנף השנייה עולה: כאשר מאזנת אחת יורדת היא מגדילה את כוח העילוי וגורמת לכנף שלה לעלות למעלה וכך להפך.

ספוילרים - שליטה על עילוי[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – ספוילר (תעופה)

ספוילרים (Spoilers) הם משטחים המתרוממים כלפי מעלה בחלק האחורי שעל פני הכנף לפני המדפים. הם משמשים להאטה נמרצת של המטוס על הקרקע מיד לאחר הנחיתה על ידי הקטנת כוח העילוי של הכנף. מספר מטוסים משתמשים בספוילרים לשליטה על גלגול המטוס במקום או בנוסף למאזנות.

מעצורי אוויר - שליטה על תאוצה[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מעצור אוויר

מעצורי אוויר (Air Brakes) הם משטחים הפועלים בדומה לספוילרים אך בניגוד להם הם מגדילים משמעותית את מקדם הגרר נגד זרימת האוויר (בדומה למצנח) ומגדילים את קצב ההנמכה, אך אינם משפיעים רבות על כוח העילוי. בעת נגיעת המטוס בקרקע נפתחים גם הם יחד עם הספוילר לבלימת המטוס.

מרכיבי כנף נוספים[עריכת קוד מקור | עריכה]

דוגמה לאמצעי שיפור זרימת אוויר

אמצעי שיפור זרימת אוויר[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • שן מסור או שן כלב - עוצרת זרימה אופקית של האוויר בשפת ההתקפה ומשפרת את הביצועים של הכנף.
  • שפת התקפה חריצית - פועלת בצורה דומה לשן כלב.
  • גדר - מאפשרת שליטה מסוימת על זרימת האוויר האופקית על גבי הקימור העליון של הכנף ובשפת ההתקפה.

אמצעי ייצור מערבולות[עריכת קוד מקור | עריכה]

דוגמה לאמצעי ייצור מערבולות
  • Leading-edge root extension או -LERX - מעין הארכה לשפת ההתקפה של שורש הכנף. מייצרת מערבולות בזווית התקפה גבוה הנצמדות לכנפיים ומגדילות את העילוי.
  • מחוללי מערבולות - לעיתים זרימת האוויר בכנפיים מאבדת את האנרגיה שלה, מאטה ומתחילה להיות לא למינרית או ישרה ומתנתקת מהכנף, במצב זה מתקינים מעין משטחים קטנים בצורת משולש בדרך כלל שמייצרים מערבולות שלא נצמדות לכנף אבל אלה "מדרבנות" את זרימת האוויר, מוסיפות להן אנרגיה מאיצות אותה ועוזרות לה להיצמד לכנף.
  • וורטילון - משטח המתארך משפת ההתקפה ומותקן מתחת לכנף. במהירות נמוכה משטח זה עוצר זרימה אופקית של אוויר בתחתית הכנף ויוצר מערבולות שעולות מעל הכנף ו"מדרבנות" את זרימת האוויר על גביה.

אמצעי הקטנת גרר[עריכת קוד מקור | עריכה]

דוגמה לאמצעי הקטנת גרר
  • פנל משלים צורה - בעצם חלק מהמעטה החיצון שנבנה בשביל לאפשר השתלבות חלקה של זרימת האוויר מהכנף אל גוף המטוס, משמש להקטנת הפרעות הנוצרות באזור המפגש בין הגוף לכנף וגורמות לגרר.
  • פוד מכשירים - מעין תא הכולל מכשירים שהכנף לא יכולה לכלול, משפר את הפרופיל האווירודינמי יחסית למצב בו המכשירים היו מותקנים כמו שהם בזרימת האוויר.
  • גוף אנטי-שוק - מאין הארכה אורכית לכנף בדרך כלל בשפת הזרימה. גוף זה דוחה את הופעת גלי ההלם על הכנף במהירויות של מעבר מאך ועל ידי כך מקטין את הגרר הגלי.

כנפון טיל[עריכת קוד מקור | עריכה]

בטילים ישנם כנפונים לשני צרכים עיקריים: ניהוג וייצוב.

בעוד במטוס, השימוש העיקרי בכנפיים הוא יצירת עילוי למטוס על מנת לאפשר את שהייתו באוויר. הטיל, השוהה זמן קצר יחסית באוויר, משתמש במנוע הרקטי או סילוני לקבלת דחף מספק לתאוצה, ואילו הצורך בעילוי זניח.

עקב מהירותו הגבוהה וצורתו של הטיל, בעת תעופתו הוא מסתחרר. לשם כך לרוב מציבים כנפוני ייצוב בחלק האחורי של הטיל כך ששקול המומנטים יימצא מאחורי המסה של הטיל (כמו סנפירי רשת (grid fins)).

כנפונים בעלי ציר תנועה לצורך ניהוג יהיו לרוב בחלקו הקדמי של הטיל (כנפונים אלה מכונים "קנארדים"). תנועתם מתבצעת באמצעות מנוע (חשמלי, פניאומטי או אחר). להבדיל מכנפי מטוס, הם אינם חלולים.

לרוב, ישנם בסך הכול 8 משטחי כנף בטיל (4 מאחור, בבסיס המנוע, המיועדים לייצוב, ו-4 מקדימה, לפני מקטע הרש"ק). בטילים מתקדמים כדוגמת הפיתון 5 ישנם יותר מ-12 משטחים שונים.

מוטת כנפיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

כנפי מטוס תחת בדיקות עומס
Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מוטת כנפיים

מוטת כנפיים הוא מושג העוסק ברוחב הכולל של הכנפיים, מקצה אל קצה, ולמעשה מודד את הרוחב המקסימלי של כלי הטיס, ונותן מידע בסיסי על העילוי המשוער שלו.

כך למשל, ל-F-15 מוטת כנפיים של 13 מטר, ואילו לטיל AIM-120 אמראם מוטת כנפונים של 52.5 ס"מ.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא כנף בוויקישיתוף