אווירון מדחף

כיצד אווירון מדחף טס

נקדים ונאמר שבשפה העברית ישנן שתי מילים לתיאור כלי-התעופה השמימי בו אנו דנים. מילה אחת היא המילה אווירון והשנייה היא המילה מטוס. שתי המילים מתארות את אותו כלי-תעופה אווירי ואין ביניהן כל הבדל. למרות שאין בין שתי המילים הללו הבדל אנו נקפיד להשתמש בפרק זה במילה אווירון בלבד. פרק זה דן בהמצאת האווירון המונע בעזרת מנוע מדחף. לכן נכנה המצאה זו בשם אווירון מדחף או בקיצור אווירון. בהמשך התפתח מנוע סילון והוא החליף את מנוע המדחף ככוח המניע. את כלי תעופה המונע בעזרת מנוע הסילון נכנה מטוס סילון או בקיצור מטוס. ההפרדה המלאכותית שלנו בין שני המושגים, אווירון ומטוס, נועדה רק על-מנת להפריד בין שני סוגי המנועים השונים של השניים מבלי להזדקק לציין שוב ושוב את מילות התיאור "מדחף" ו- "סילון" בכל פעם ופעם.

כעת, אנחנו כבר רגילים למראה של כלי-תעופה שונים הטסים בשמיים, אך בכל-זאת מתעוררת אצל רבים השאלה כיצד זה יתכן שאווירון כה כבד מתרומם באוויר ועף בשמיים?

המראה

כדי להבין כיצד אווירון מתגבר על כוח-הכבידה של כדור-הארץ, מתנתק ממסלול ההמראה וממריא באוויר יש להכיר קודם את עיקרון ברנולי עליו ניתן לקרוא באתר זה. בקצרה נזכיר שמתוך עקרון ברנולי נובע שככל שהאוויר נע במהירות גבוהה יותר כך הוא יוצר לחץ-אוויר נמוך יותר סביבו. עובדה זו מנוצלת להרמת האווירון באוויר באופן שיתואר מייד. מבנה הכנף של האווירון מעוצב כך שחלקו העליון קמור לעומת חלקו התחתון.

מעבר הכנף באוויר

בנוסף לכך הכנף מוצבת בזווית מסוימת, זווית פגיעה, ביחס לאוויר הפוגע בה.

זווית הפגיעה

בזכות שני מאפיינים אלו חלק האוויר שנע מעל לכנף עובר דרך ארוכה יותר מחלק האוויר הנע מתחת לכנף. כאשר הכנף נעה באוויר היא חותכת את האוויר לשני חלקים המתחברים שוב יחד עם הסתלקות הכנף. משמע שעל חלק האוויר שנע מעל לכנף לנוע במהירות גבוהה יותר (בשל הדרך הארוכה יותר שעליו לעבור) מזה שנע מתחת לכנף כדי שהם יתאחדו שוב באותה נקודת זמן עם הסתלקותה של הכנף.
כעת, לפי עיקרון ברנולי הרי שבמעבר הכנף באוויר נוצר מעל לכנף לחץ אוויר הנמוך יותר מלחץ האוויר שמתחת לכנף. ככל שמהירות האווירון בנסיעתו על מסלול ההמראה גדלה יותר ויותר כך גדל גם הפרש לחצים זה. בסופו של דבר, בהגיע האווירון למהירות המתאימה, הפרש הלחצים הנוצר יספק לאווירון כוח עילוי אנכי מעלה המשתווה לכוח-הכובד של האווירון. ברגע שוויון זה יתנתק האווירון מפני הקרקע וכל תוספת קטנה במהירותו תתורגם מייד לתוספת קטנה בכוח העילוי המופעל עליו.

טיסה במהירות שיוט

אחרי שהאווירון הגיע לגובה הטיסה הנדרש ניתן להחזיק אותו באוויר באותו גובה טיסה על-ידי שמירת מהירות קבועה של מעבר האוויר מתחת ומעל לכנפיו. הטיה של הכנף (והמטוס כולו) כך שזווית הפגיעה עם האוויר תהיה אפסית עוזרת לצמצם את כוח העילוי כך שהאווירון יחדל מלעלות עוד בגובה, אך לא די בכך. הקצה התחתון של הכנף מורכב פס נע שניתן לשלוף אותו החוצה בזמן ההמראה ולהסתירו מתחת בתוך מבנה הכנף בזמן הטיסה בגובה שיוט קבוע. כדי לצמצם את כוח העילוי במידה נוספת יכול הטייס להסתיר את פס הכנף האחורי ובכך לשנות למעשה את מבנה הכנף כך שייווצר פחות כוח עילוי. בנוסף לפס הכנף האחורי קיים גם דש נוסף בחלק הקדמי של הכנף לאותה המטרה.

עד כה ראינו כי על האווירון פועלים בציר האנכי שני כוחות בכיוונים מנוגדים. כוח אחד הוא כוח-הכובד של המטוס הנובע מכוח-הכבידה של כדור-הארץ הפועל על (מסת) המטוס ומושך אותו מטה. כוח שני הוא כוח העילוי שמפעיל האוויר הנע מתחת לכנפי המטוס ופועל להרים אותו מעלה. בנוסף לשני כוחות אלו פועלים על האווירון שני כוחות נוספים בציר האופקי.

כדי לשמור את האווירון בגובה טיסה קבוע נדרש כמובן שאוויר ימשיך לזרום כל העת מתחת ומעל לכנפיו. זרימת האוויר שומרת על כוח עילוי בכנפיו המשתווה לכוח-הכבידה. זרימת האוויר נמשכת כל עוד האווירון ממשיך לייצר כוח שיניע אותו קדימה. זהו אותו כוח אשר שימש את האווירון לנוע על גבי מסלול ההמראה. כעת נדון בכוח זה ובכוח הנגדי לו.

כוח אחד בציר האופקי הוא כוח-הדחף זהו כוח הדחיפה הפועל להנעת האווירון בכיוון קדימה. כוח-הדחף מתקבל מתנועת המדחף של האווירון. כוח שני הפועל בציר האופקי הוא כוח-הגרר. כוח-הגרר המתנגד להתקדמות האווירון באוויר נובע מחיכוך ומהתנגדות האוויר לתנועת כל גוף בו.

ככל שמדחף האווירון נע מהר יותר כך מתקבל כוח-דחף גדול יותר. אך במהירות התקדמות גבוהה כוח-הגרר המופעל על האווירון הוא גם גדול יותר. כדי להקטין את כוח-הגרר יש להקנות לאווירון צורה אווירודינמית – צורה המאפשרת לאוויר לנוע במהירות על פני גוף האווירון תוך יצירת התנגדות קטנה יותר להתקדמותו בו.

ניתן לראות אפוא שלמבנה האווירון ובייחוד למבנה כנפיו נודעה חשיבות מכרעת על-מנת שניתן יהיה להחזיקו עף באוויר באופן יציב מבחינת גובה, מהירות התקדמות וכיוון תנועה. האחים רייט השכילו להבין זאת וליישם זאת לפני כולם ומכאן גדולתם. עוד על יכולתם המופלאה לשלוט באווירון מייד בפרק הבא.

לפרק הקודם | לפרק הבא

לשנים: 1990-2000

■...■...■...■...■ | שלום | ■...■...■...■...■

[ חזרה לראש העמוד ]

[ עמוד הבית | אודות | זכויות יוצרים | מפת האתר ]