שיעור ראשון כיצד המטוס טס כיצד המטוס טס? כיצד זה יתכן, שמטוס, גוף הכבד מהאוויר, יכול להתרומם מהקרקע, לרחף, ולטוס למרות כוח-המשיכה, שמופעל עליו? לא אין

תמליל

1 כיצד המטוס טס? כיצד זה יתכן, שמטוס, גוף הכבד מהאוויר, יכול להתרומם מהקרקע, לרחף, ולטוס למרות כוח-המשיכה, שמופעל עליו? לא אין זה קסם, מאחורי "פלא זה" עומד הסבר מדעי, והנה הוא לפניך: הדינמיקה של טיסת המטוס. 1. האוויר כמו כל חומר גם האוויר הוא חומר בעל מסה ומולקולות שנעות. תנועת המולקולות גורמת ליצירת לחץ. תנועת האוויר היא הכוח, הגורם לעפיפונים ובלונים לעלות. יש לו כוח לדחוף, ולהרים ציפורים לשמים וגם מטוסים. האוויר מורכב ממספר גזים: חמצן, מימן, פחמן דו-חמצני וחנקן. בשנת 1964, הוכיח המדען, אוונגליסטה טוריסלי Evangelista) Torricelli ),שלאוויר יש מסה, ותנועת המולקולות יוצרות לחץ. לקראת סוף המאה ה- 17, נעזר פרנצ'סקו לאנה Lana) (Francesco בתגלית מדעית זו בתכנון ספינת אוויר. בסרטוטי הספינה הוא השתמש ברעיון, שלאוויר יש מסה. הספינה בנויה מכדור חלול מלא אוויר. כאשר האוויר ייצא מהכדור, הכדור יאבד ממשקלו, וכך יוכל לרחף באוויר. לכל ספינה יחוברו ארבעה כדורים, וכך, כשהכדורים יתרוממו באוויר הספינה, המחוברת אליהם, תרחף באוויר. התוכנית מעולם לא יצאה לפועל, ונשארה רק בסרטוטים. במהלך הטיסה, על המטוס מופעלים ארבעה כוחות והם: א. כוח המשיכה (המושךאת המטוס כלפי מטה). ב. כוח העילוי (המעלה אותו לעלה). ג. הדחף (הדוחף קדימה). ד. הגרר (המושך אחורה)

2 משקל המטוס מושך את המטוס כלפי הקרקע עקב כוח המשיכה. כדי להתנגד למשיכה זו יש צורך בכוח נגדי, כוח העילוי, הפועל על הכנפיים, אך הכנפיים מספקות את כוח העילוי, רק כשהן בתנועה. כדי להניע את המטוס קדימה, יש להפעיל כוח דחף. כוח זה מושג באמצעות מדחף (מנוע בוכנה), או באמצעות מנוע סילון, הפולט סילון גזים חזק מפתח בחלקו האחורי. כנגד הדחף פועל על המטוס כוח הגרר. כוח הגרר הוא תוצאת התנגדות האוויר להתקדמות המטוס (ראה חוקי התנועה של אייזיק ניוטון). אומנות הטייס מתבטאת בכך, שהטייס יצליח לאזן את כל הכוחות האלה, באופן שמטוסו יטוס כרצונו. כיצד הכנפיים גורמות לעילוי המטוס? קימור החלק העליון של כנפי המטוס גורם לאוויר לנוע מהר יותר מעל אזור זה לעומת מהירות אוויר, הנע מתחת לכנף. האוויר האיטי, הזורם מתחת לכנף, דוחף אותה מעלה, לעומתו האוויר המהיר יותר, הנע על הכנף, דוחף אותה מטה (ראה איור).

3 כוחות אלה גורמים לעילוי הכנף. מידע נוסף הוא שלושת חוקי התנועה של אייזיק ניוטון. השליטה בטיסת המטוס המטוס נע במרחב סביב שלושה צירים: א. ציר אנכי סיבסוב.(Yaw).2 ב. ג. ציר אורך גילגול.(Roll) ציר אופקי עילרוד.(Pitch) השליטה בתנועת המטוס במרחב מתבצעת בעזרת חלקים נעים, הממוקמים בכנפי המטוס ובזנבו: הגה גובה א. הגה כיוון ב. - פליפרונים (Flaps) מאזנות ג. השליטה בתנועת חלקים אלו מתבצעת באמצעות הגאים, הממוקמים בתא- הטייס. באמצעות הגאים אלו, מתבצעות שלוש התנועות של המטוס במרחב: גלגול -(Roll) גלגול המטוס ימינה או שמאלה מתבצע 1. באמצעות מאזנות (מדף הקבוע לכנף עם צירים). שתי המאזנות

4 מחוברות בניהן באופן כזה, שכאשר מזיזים אחת כלפי מטה השניה תעלה. זו המוטה כלפי מטה תיצור כוח עילוי רב יותר, וצד זה של המטוס יטה כלפי מעלה, בעוד שהצד השני יטה כלפי מטה. ניתן לומר, שהמאזנות יכולות להטות את המטוס סביב ציר דמיוני, הנמשך מחרטומו ועד זנבו. השליטה במאזנות מתבצעת באמצעות סטיק, הממוקם לפני מושב הטייס, ובטיסה נמצא בין רגלי הטייס. הזזת הסטיק ימינה או שמאלה תגרום לתזוזת המאזנות, המחוברות לסטיק באמצעות מטות היגוי וכבלים. הזזת הסטיק ימינה תגרום לירידת הכנף הימנית, והזזת הסטיק שמאלה תגרום לירידת הכנף השמאלית. במטוסים חדישים יותר השליטה במאזנות מתבצעת על-ידי אות חשמלי, המגיע מהסטיק בתא-הטייס, וגורם לשינוי הזווית, בה המאזנות נמצאות. 2. עילרוד -(Pitch) עילרוד המטוס מעלה או מטה גורם למטוס לנסוק או לצלול. תנועת העילרוד מתבצעת באמצעות מדפים (הגאי רום), הממוקמים בכנפיים האחוריות של המטוס (משטח הזנב). מדפי המטוס מחוברים בניהם בצורה כזו, ששניהם נעים באותו כיוון. כלומר, כאשר מעלים או מורידים אחד מהם, גם השני עולה או יורד בהתאם. השליטה במדפים מתבצעת באמצעות אותו

5 הסטיק, השולט במאזנות, רק הפעם הזזת הסטיק קדימה או אחורה תגרום לתזוזת המדפים בהתאם. משיכת הסטיק על-ידי הטייס לכיוונו גורמת להטיית המדפים כלפי מעלה. הטיה זו גורמת לאוויר ללחוץ בכוח רב יותר על החלק העליון של הכנפיים האחוריות, ומאלצו לרדת. כתוצאה מכך, מתרומם חרטום המטוס והמטוס נוסק. כאשר המדפים מוטים כלפי מטה כתוצאה מהזזת הסטיק קדימה, האוויר דוחף את משטח הזנב כלפי מטה, והמטוס צולל. ניתן לומר, שמדפי המטוס יכולים להטות את המטוס סביב ציר דמיוני, הנמשך מגחונו ועד גגו. במטוסים חדישים יותר השליטה במדפים מתבצעת על-ידי אות חשמלי, המגיע מהסטיק בתא-הטייס, וגורם לשינוי הזווית, בה המדפים נמצאים. במסוקים העילרוד מתבטא בהרמה והורדה של אף המסוק בלבד. כדי שהמסוק יעלה בגובה, או ירד בגובה טייס המסוק משתמש במוט היגוי נוסף, הקרוי קולקטיב. מוט זה נמצא לצד הטייס.

6 3. סבסוב -(Yaw) סבסוב הינו פניית המטוס ימינה או שמאלה לאורך ציר הרוחב. השליטה בתנועת הסבסוב מתבצעת באמצעות משטח אנכי, שמחובר באמצעות צירים לחלקו האחורי של זנב המטוס. זהו הגבה הצד, המחובר באמצעות כבלי פלדה דקים ומוטות היגוי אל זוג דוושות, המצויות מתחת לסטיק. כאשר לוחץ הטייס ברגלו על הדוושה השמאלית, נמשך הגה הצד שמאלה. כתוצאה מכך, לוחץ האוויר בכוח רב יותר על המשטח השמאלי של

7 הגה זה, והזנב נע ימינה, ואילו המטוס כולו מסתובב שמאלה. לחיצה על הדוושה הימינית תגרום לתוצאה הפוכה. בסבסוב המטוס משתמש הטייס גם במאזנות בנוסף להגה הצד. בדרך-כלל יש במטוס גלגל איזון, שאותו יכול הטייס לסובב לצדדים כדי לשנות את זווית משטחי הכנפיים האחוריות. הוא משתמש בו כדי לאזן את המטוס מבחינת הכובד של חלקו הקדמי והאחורי. באופן זה אין הטייס חייב לדחוף ולמשוך כל הזמן במוט ההיגוי, אלא להשתמש בגלגל האיזון.

8

9 הראל ישי קונסטנטין משצ'יץ VFS STAFF VIRTUAL FLIGHT SCHOOL כל הזכויות שמורות לבית ספר לטיסה וירטואלי Virtual Flight School VFS