קנארד

מטוס סאאב 37 ויגן המציג את משטחי הקנארד המותקנים לפני הכנף.

קנארד (בצרפתית: Canard) הוא משטח אווירודינמי אופקי במטוסים. המשטח בקדמת המטוס, לפני הכנף ואופייני למטוסים בעלי כנף דלתא. משטחי קנארד מסוגלים לשמש תפקיד דומה לכנף קדמית על ידי הוספת עילוי לפני מרכז המסה במטוסים שנוטים להיות יציבים מדי כמו כן הוא מסוגל לייצב זרימת אוויר על גבי הכנף.

היסטוריה

מטוס סנטוס-דיומונט 14-bis שכונה Canard, שנת 1906.

האחים רייט החלו להתנסות בדגמים בעלי משטח ייצוב קדמי עוד בשנת 1900 והם התייחסו בחשדנות להתקנת משטחי ייצוב גובה מאחורי הכנפיים (יחסית לכיוון טיסה) בשל מותו של אוטו ליליינטל שנהרג בעוד הוא טס בדאון בעל משטח ייצוב אחורי. הם שיערו שהגה הגובה יטה להוציא את כלי הטיס מיציבות אבל היו משוכנעים שהוא מהווה משטח שליטה טוב יותר. כמו כן, הם היו בטוחים שלא יהיה ניתן לשלב יכולות ייצוב ושליטה במשטח בודד ולכן בחרו להקדיש אותו לשליטה.

רבים מחלוצי התעופה בזמנו האמינו בדומה לאחים רייט שמשטחי ההיגוי אמורים להיות בקדמת כלי הטיס רבות בשל כך שהם השתמשו בעיצוב של פרופלור מדחף — מדחף המותקן באחורי המטוס ודוחף את המטוס, בניגוד למטוסים המאוחרים יותר שכללו פרופלור מסחב המותקן בקדמת כלי הטיס ומושך אותו.

המושג קנארד הופיע לראשונה בשנת 1903 בהתייחסות למטוס סנטוס-דיומונט 14-bis אשר כונה Canard (ברווז בצרפתית) בשל צלליתו המזכירה ברווז. המטוס התאפיין בכנפיים ומשטחי בקרה קובייתיים ובשביל לשפר ראות משטחי הייצוב הקדמיים היו נמוכים יותר משאר גוף המטוס. מושג זה התייחס בזמנו לכלי טיס בעל משטחי הגה גובה בקדמת המטוס.

בשנת 1911 הלך הרוח הזה החל להשתנות, בעיקר בגלל שתצורת ההתקנה של פרופלור מסוג מסחב לנהייתה לפופולרית יותר בגלל נתוני היציבות שלהם. עם מעבר המנוע לקדמת כלי הטיס, משטחי הניהוג והייצוב שלא כלולים בכנפיים היו צריכים לעבור אחורה בשביל להקטין אותם, לשם זה נדרשת זרוע ארוכה יחסית. מספר חלוצים כולל את האחים רייט התנסו בתצורה תלת משטחית, עם משטח בקדמת כלי הטיס ובאחוריו. בשנת 1914 במגזין פלייט נכתב: "לסוג [מטוסי] קנארד ניתנה מכה קטלנית בכל הקשור לדגמים המדעיים."

משנת 1914 ועד כניסת עידן הסילון השימוש בקנארד היה ספורדי במספר מוגבל של מטוסי ניסוי, רובם היו מטוסי קרב עם מנוע שהותקן באחורי המטוס עם פרופלור מדחף.

התחייה

הג'אס גריפן בטיסה, מציג את משטחי הקנארד המוצמדים שלו.

עם התפתחות ההנעה הסילונית והתפשטות השימוש בכנפי דלתא ללא זנב — כנף דלתא הנמשכת לאורך מרבית הגוף ועד לזנב ללא משטחי הגה גובה, עלה כי כנף זאת התקשתה לתפקד במהירויות נמוכות וכן המטוס נוטה להפוך ליציב מדי במהירויות על-קוליות. בשנות ה-50 המאוחרות חברת נורת' אמריקן אוויאשן כללה משטח קנארד במטוס ה-XB-70 ולקירי, יריבו הסובייטי הסוחוי T2 כלל משטח קנארד גם כן, אבל בעיות שליטה ויציבות שנבעו ממשטח זה בתצורתו הקבועה במטוסים קטנים יותר מנעו שימוש נרחב בו. בשנת 1963 חברת סאאב הגישה פטנט למשטחי קנארד המותקנת בצמוד לכנף ומעט מעליה שמאז כונתה קנארד מוצמד. בדגמים מתקדמים של מטוסי המיראז' III ו-IV וכן במטוסים שפותחו על בסיסם, כגון התע"א כפיר והאטלס צ'יטה כללו משטחי קנארד מוצמדים קבועים.

משטחי קנארד עדיין כללו תכונות בעייתיות במהלך הזדקרות שכן המשטח נטה להזדקר באופן שונה מהכנף, בשביל לפצות על זה החלו לשלב משטחי קנארד נעים הנשלטים על ידי מערכות בקרת טיסה דיגיטליות. מטוסים כגון הדאסו רפאל והסאאב גריפן היו הראשונים לכלול משטחים אלו בשנים 1986 ו-1988 בהתאמה.

מאפיינים

מטוס XB-70 ולקירי, חלק ממשטחי האלוון שלו שימשו כמדפים היו יורדים ומוסיפים עילוי בנחיתה, ושפת הזרימה של הקנארד יורדת בשביל לאזן את הנטייה של המטוס להוריד אף.

משטח קנארד מסוגל לסייע במספר תחומים כגון עילוי, יציבות, זרימת אוויר, ואפילו קיזוז. עם כל זאת, חשוב לציין שמשטח קנארד הוא אינו כנף קדמית תפקידו הוא להוסיף מעט עילוי, אבל בעיקר לשפר ביצועים.

משטחי קנארד מסוגלים להוסיף מעט עילוי בקדמת כלי הטיס ובכך להזיז את מרכז העילוי מעט קדימה (יחסית למרכז המסה) ועל ידי כך לתרום למטוסים שנוטים להיות יציבים מדי - כלומר דורשים הטיה גדולה מאוד של משטחי ההיגוי בשביל להגיב ולבצע תמרונים. כמו כן משטח קנארד מייצר מערבולות שניתן לנצלן בשביל לדרבן ולייצב זרימת אוויר מעל הכנף, זה דורש התקנת המשטח בצמוד לכנף ומעט מעליה מה שמכונה קנארד מוצמד.

במהלך נחיתה מטוס בעלת כנף דלתא ללא זנב לרוב לא משתמש במשטחי מדף שכן אלה יטו להוריד את אף המטוס בצורה חדה, משטח קנארד נע מסוגל "לקזז" נטייה זאת על ידי הוספת עילוי שיאזן את פעולת המדף.

חלק מהסיכונים הנובעים ממשטח קנארד הוא שהמשטח חייב להתנהג בצורה עקבית ואחידה עם הכנף של המטוס. עם לדוגמה כנף המטוס מזדקרת אבל הקנארד לא מזדקר, המטוס מסוגל להרים את אפו ולהחמיר את ההזדקרות ולהקשות על היחלצות. בשביל לייצר התנהגות עקבית כזאת ניתן לכוון את משטח הקנארד. לעתים זה מתבצע על ידי משטח היגוי בשפת הזרימה של המשטח או על ידי הנעת כל הקנארד, אם כי זה דורש מערכת בקרה מורכבת. אבל עם בקרה מתאימה המשטח יכול לשלוט בצורה דינמית על מרכז העילוי ועל ידי זה לסייע ביכולת התמרון במטוסי קרב.

ראו גם

• תצורת כנף
• הגה גובה
• הגה כיוון
• מדף (תעופה)