אחת התופעות המרתקות בהנדסה היא של מטוסים במשקל אדיר, שטסים באוויר, במטוסים חזקים זה בזכות הכוח שיוצר זרם הסילון שנפלט מהמנועים הסילוניים החדישים והחזקים כל כך.

במטוסים קטנים או ישנים יותר, בעיקר אלו שלפני מלחמת העולם השנייה, הייתה זו תנועת האוויר שמייצרים המַדְחֵפים שלהם, שהחזיקה אותם באוויר.

אבל מהו המַדְחֵף? איך הוא מצליח לייצר כוח כה גדול עד שמטוסים במשקל חצי טון נשארים בזכותו באוויר ולא נופלים?

המדחף, באנגלית פרופלור (Propeller) או הרוטור במסוקים, הוא מנגנון המחובר למנוע וכולל להבים או מעין כנפיים שצורתם מיוחדת. בסיבוביהם המהירים יכולים הלהבים לייצר זרם אוויר כה חזק עד כדי כך שהם דוחפים את המטוס קדימה.

אפשר לראות במדחף סוג של כנף שמסתובבת ומייצרת את מה שהציפורים מייצרות בנפנוף כנפיהן והוא "עילוי קדימה". כוח העילוי הזה הוא שדוחף את המטוס קדימה.

למעשה, תפקיד המדחף הוא להפוך את התנועה הסיבובית של המנוע לתנועת דחף של המטוס. את המדחף מרכיבים כמה להבים, שניים או יותר, כשכל להב היא כנף מסתובבת שיוצרת זרימה של אוויר בכיוון הטיסה - לפי מהירות סיבוב המדחף.

זרימת האוויר הזו יוצרת שני כוחות: כוח עילוי אופקי, שמחזיק את המטוס באוויר וכוח דחף הדוחף אותו קדימה. שני הכוחות הללו מתגברים על שני כוחות שלכאורה מונעים מהמטוס לטוס. הראשון הוא כוח הכבידה שדווקא מושך אותו לאדמה והשני - כוח הגרר, שמתנגד לתנועה שלו קדימה.

אגב, לכל להב יש פיתול בקצהו. זאת כדי למנוע את שבירתו בקצה הלהב, בשל האופן בו משתנה כוח העילוי בחלקים השונים של הלהב.


מטוסי הפרופלור כיום הם נדירים מאוד, בעיקר כי הם איטיים:

https://youtu.be/gkGEeLr7yEo


הכוחות הפועלים על המטוס, כשהמדחף אחראי לכוח שדוחף אותו קדימה:

https://youtu.be/wFTHh-6jIT8


את המדחף החליף עם השנים מנוע הסילון (עברית):

https://youtu.be/fP8892AsAiM


וכך פועל המדחף גם בצוללות:

https://youtu.be/ON_irzFAU9c

לעומדים מן הצד זה לא תמיד מובן... מה יכול להיות מעניין במטוסים ממריאים ונוחתים? - אבל היופי הוא בעיני המשתמש ואם יש גם מצלמה בסביבה, אז זה בכלל מושלם. לכן אוהבים חובבי התעופה מאד, לבוא ולצפות במטוסים ממריאים ונוחתים מקרוב. לפעמים לבוא עם מצלמה ובת הזוג ולצפות בהמראה של מטוסים, זה לא רק מדהים, אלא גם רומנטי.

ספוטינג (Spotting) הוא תחביב של צפייה במטוסים מקרוב וצילום שלהם בהמראה ונחיתה. גם בנתב"ג, כמו גם כמעט בכל שדה תעופה גדול בעולם, אוהבים חובבי הספוטינג להגיע למקומות הטובים ביותר לצפייה בהמראות ונחיתות. לא תמיד השלטונות אוהבים את זה. "כאן זה לא סקנדינביה" אומרים בנתב"ג וסוגרים את מקומות הצפייה האלה ואף שולחים אנשי ביטחון שמזהירים וגם קונסים את הספוטרים. אבל הם לא מרפים ומגיעים בכל מקרה. יש מקומות תצפית מועדפים וכשסוגרים להם, הם מוצאים אחרים. יש גם ימים טובים יותר לספוטינג. בנתב"ג, למשל, ימי שני וחמישי הם הימים התוססים בתנועת מטוסים.

ישנם בעולם שדות תעופה שהם חלומם הרטוב של חובבי הספוטינג, כמו האי סנט-מרטין או האי היווני סקיאטוס. המסלולים קרובים במקומות האלה מאד לשטחים ציבוריים, שאין שום מגבלה חוקית או טכנית על הספוטרים להגיע אליהם ולעמוד ממש מתחת או ליד המטוס הנוחת או ממריא.


הנה הספוטרים בישראל (עברית):

https://youtu.be/fsU5hoGfxXM


לקט ספוטינג מרגש מאמסטרדם:

https://youtu.be/RoQuZALMg-0


זה מה שמספר הספוטר:

https://youtu.be/zifV2e5EuQM


יש מקומות שספוטרים חולמים עליהם:

https://youtu.be/qBYVc8083PM


גם האי סקיאטוס הוא כזה:

https://youtu.be/YRb-xF0RW-k


וספוטינג בנמל התעופה בן גוריון:

https://youtu.be/h80YKxL8RiM

האם שאלתם את עצמכם פעם איך ציפורים עפות? - אז ברור שיכולת התעופה של הציפורים היא תוצאה של הכנפיים והשרירים שמחוברים אליהן. בעזרתם ובזכות הגוף הקל והעצמות הקלות והחלולות של הציפורים, הם מצליחים להתרומם לאוויר ולדאות בו למרחקים גדולים מאד.

אבל אולי יעניין אתכם לדעת, שבניגוד למחשבה המיידית, זו לא תנועת הכנפיים, למעלה ולמטה, שמרימה את הציפורים אל על. גם לא צורת הכנף, צרה בחזית ורחבה באמצע. למעשה מדובר בתנועה של עיגולים קטנים בכנפיים, משהו שיותר מזכיר חתירה מאשר נפנוף כנפיים נלהב.

והנה הציפורים מעופפות באוויר, שבנפנוף הכנפיים יכול להגיע אל מתחת לכנפיהן ולשאת אותן למעלה. אבל האוויר הזה, לא הוא המסביר האמיתי של תעופת הציפור למרחקים. הוא תנאי הכרחי לתעופה אבל אינו תנאי מספיק למעוף ארוך ולמרחק רב.

כי גם כשאנו יודעים שתנועת הכנפיים מאפשרת לציפור להתחיל לעוף, דרוש עוד משהו כדי שתוכל לעוף למרחקים גדולים של ממש. כי אחרי פרק זמן מסוים, במיוחד לציפורים הגדולות יותר, ההנעה המרובה של הכנפיים היא פעולה מעייפת מאד.

זה בהחלט נכון ולכן, כדי לעוף באוויר, הציפורים נעזרות ב... אוויר עצמו. מדובר לא בסתם אוויר אלא באוויר חם שמסייע להן לעוף למרחקים.

אבל איך זה עובד בדיוק? - אז נכון שאנחנו יודעים שאוויר חם עולה תמיד למעלה? ונכון שאחרי זמן מה של נפנוף כנפיים, הציפורים עייפות? - ובכן, מסתבר שהן מוצאות באוויר זרמי אוויר חמים שנקראים "תרמיקות". הציפורים פשוט "מתלבשות" על תרמיקה כזו, אותו זרם חם של אוויר, ופשוט דואות, כלומר גולשות על האוויר החמים הזה. השיטה הזו מזכירה דאון, שאין לו יכולת תנועה משל עצמו אבל הוא מצליח לדאות באוויר, לפעמים אפילו זמן רב ולמרחקים ארוכים.

הציפורים עושות כאן עיסקה מעולה. התעופה על זרם האוויר החם חוסכת להן מאמץ אדיר של הנעת כנפיים. אבל רגע - איך תרמיקה כזו, שהיא קצרה מאד, תוכל לשאת אותן למרחקים?

ובכן, במעופן ארוך הטווח, עפות הציפורים הגדולות, על התרמיקות, זרמי האוויר החמים שעולים מהקרקע. על כל תרמיקה כזו הן "ירכבו" עד שתגיע לשיא הגובה שלה. אז עפות וגולשות הציפורים ממנה, היישר למטה. הן מוצאות תרמיקה חדשה, לרכב עליה את הקטע הבא של המעוף. כך למעשה, מדלגות הציפורים מתרמיקה לתרמיקה ועושות את הדרך אל יעדן.


ראו כמה יפה התעופה והדאייה של הציפורים בנדידתן:

https://youtu.be/owiwCIhc0I0


כך ציפורים עפות:

https://youtu.be/3So7OMwNgy8


הכנפיים הן פאר האבולוציה של הציפורים:

https://youtu.be/4jKokxPRtck


הסבר פשוט לתעופת הציפורים:

https://youtu.be/8ysATS8g-ac


הסוד הוא בשרירים:

https://youtu.be/aFdvkopOmw0


על תעופת הציפורים בנדידה השנתית לארצות רחוקות (מתורגם):

https://youtu.be/Q-mMMpl_T80


מצלמה על מקור של פליקן מראה את התעופה מלמעלה:

http://youtu.be/_YEyzvtMx3s?t=11s


וצילום ממשדר שהותקן על גבו של נשר שעף:

http://youtu.be/G3QrhdfLCO8

הקוליברי (Hummingbird), שאנו מכירים בתור "יונק הדבש", היא ציפור קטנה וזריזה, עם כנפיים מדהימות.

זוהי ציפור בעלת כנפיים מהירות ביותר. יונק הדבש יכול לנפנף בכנפיו מעל 70 פעם בשנייה ועד 100 פעם בכל שנייה, מה שהופך אותו לציפור עם קצב נפנוף הכנפיים המהיר ביותר בעולם.

רפרוף כנפי הקוליברי הוא כה מהיר, עד שלעיתים קרובות קשה לעקוב אחר הכנפיים והציפור המעופפת דומה יותר לכתם לא ברור. רק מצלמות מהירות מאוד מסוגלות לבודד את מראה כנפיו המהירות כל כך.

היכולת של הכנפיים שלה וניצול זרמי האוויר, מאפשרים לקוליברי לעוף למעלה ולמטה, ימינה ושמאלה, אחורה וקדימה ואפילו לרחף במקום. זה מאפשר ליונק הדבש לדחוק את מקורו הארוך לפרחים ולינוק טוב יותר את הצוף.

ואת הצוף הזה הוא חייב לינוק. כדי לאפשר לו את הכנפיים החזקות כל כך שמייצרות כל כך הרבה נפנופים הקוליברי אוכל כמה פעמים בשעה ובכל יום הוא זולל כמה פעמים את משקל גופו.

זו תופעה ללא אח ורע בעולם החי.

היכולת הזו, של התעופה במקום, ביחד עם הגודל הזעיר של יונק הדבש, גרמו בעבר לחוקרים שונים לחשוב שמדובר בסוג של חרק. כיום כמובן שלא חושבים כך עוד.

מדענים ומהנדסים חוקרים בימינו במרץ כיצד ניתן ליישם את שיטת התעופה הזו בפיתוח של רובוטים מעופפים זעירים, בעיקר כדי לייצר תעופה יעילה, שגם חוסכת באנרגיה.

ואגב, רבים מבלבלים בין הקוליברי לבין הצוּפִית הבּוֹהֶקֶת או פשוט הצוּפִית, אבל הן אינן בנות אותה משפחה. בעוד הקוליברי חי ביבשת אמריקה, באזורנו ניתן לראות רק את הצופית.


הנה סיפורו של יונק הדבש:

https://youtu.be/gaUhxQtNOwM


ומערכת הכנפיים המדהימה שלהם:

https://youtu.be/dMw3RO7p9yg


כמה עובדות מעניינות על יונק הדבש:

https://youtu.be/Ey3E6uLXjMc


צמד יונקי דבש בזמן האוכל:

http://youtu.be/b31CAYF2fIA


יונק הדבש בהילוך איטי:

http://youtu.be/9NQv89pCYU8


והלמידה מהם לצרכי פיתוח הרובוטים המעופפים:

https://youtu.be/jhl892dHqfA

דגי הדאון, או דאוניים הם מינים של דגים שמתעופפים אל מחוץ למי הים. הדגים המעופפים הם בעלי מנגנון הישרדות יחודי - כשטורף רודף אחריהם, הם יכולים לנתר אל מחוץ למים ולדאות באוויר למרחקים של מעל ל-10 מטרים!

הסוד של דגי הדאון הוא בסנפירים הגדולים שלהם, שהופכים לכנפיים כשהדגים דואים באוויר. בעזרתם הם יכול להגיע למהירות של יותר מ-70 קילומטרים לשעה! - במהירות זו קשה יהיה לדג חרב או לדג טונה להשיג אותם וברוב המקרים הם יחמקו מהם.


הנה סרטון על דגי הדאון - הדגים המעופפים:

http://youtu.be/9uFjmeWnFZ4


הזמן הארוך שלהם באוויר מאפשר לציפורים לא פעם לצוד אותם בעודם מעופפים:

https://youtu.be/szuchBiLrEM


והנה דגים מעופפים שאינם דאוניים שעפים מבהלה בגלל הגלים של הסירות שנדמים להם כטורפים מתקרבים:

http://youtu.be/tLmJjRqXDCo

כיסי אוויר (Air pocket) נגרמים בשל זרימת אוויר חם וקר למעלה ולמטה. נוסעים במטוסים שטסים בתוך זרמי אוויר כאלה חשים לפתע זעזועים ורעידות מפחידים.

למעשה, כל מה שכיסי האוויר גורמים זה שהמטוס צריך להתיישר על פיהם, ממש כפי שספינות מתיישרות על זרמי המים שבים.

מטוסים מודרניים מתגברים ללא בעיות על כיסי אוויר במרומים ואתם יכולים להפסיק לדאוג - מטוסים ממש לא נופלים בגלל כיסי האוויר בזמן הטיסה.


הנה ההסבר של כיסי האוויר בטיסה כעניין מוחי (עברית):

https://youtu.be/B05UAz7ASFg


טייס מסביר בפירוט על כיסי אוויר (עברית):

https://youtu.be/7B-BKDCGWNY


כך זה מרגיש במטוס שבתוך כיסי אוויר:

https://youtu.be/XHjmTL8sNmA


וכך נגרם כיס אוויר:

https://youtu.be/S5tN9nVLgcM

טיסן (Model aircraft) הוא כינויו של מטוס זעיר, לא מאויש ולרוב הוכן בעבר מחומרים כמו בלזה, עץ, פיברגלס או קצף מוקשה וכיום גם מחומרים אחרים.

בין סוגי הטיסנים, ניתן למצוא מדאונים פשוטים ואף כאלו שנעשו לבד ועד לדגמים מוקטנים של מטוסים וכלי טיס אמיתיים, שגודלם יכול להגיע לקנה מידה של 1:3 מגודלו של כלי הטיס האמיתי.

מאז שנות ה-30 של המאה ה-20, הטיסנאות היא תחביב פופולרי. הוא תמיד כלל הן את עבודת הידיים של הרכבה הטיסנים, לעתים גם של התכנון, והן את העיסוק הספורטיבי בהטסתם.

בשנות ה-50 של המאה הקודמת כבר היה תחום הטיסנאות לאחד התחביבים האהובים על ילדים ובני-נוער. רבים מהם בילו שעות ארוכות בבנייה של טיסנים, החל מבנייה עצמית, בישראל למשל בעזרת תכניות לבניית טיסנים מחוברות "הטכנאי הצעיר" הפופולריות של אותן שנים, ועד לבניית טיסנים בהנחיית מדריכים במסגרת מועדוני תעופה או גדנ"ע אוויר.

בהמשך יצאו חובבי הטיסנאות למנחתים ולשדות ונהגו להטיסם, תוך כדי צפייה בפלאים שיצרו ושפורשים כנפיים.

כיום, מעט מאוד מהטיסנאים בונים את הטיסן שלהם בעצמם. מרביתם מקדישים את זמנם, לאחר שהרכיבו את הטיסן שקנו, לאימון ולהטסה שלו.

הטיסנים של היום הם משוכללים ביותר, במיוחד אם משווים אותם לטיסני עץ הבלזה שהוטסו בשמיים בשנות ה-50. אנשים העוסקים בתחביב זה בונים כיום טיסנים ברמה גבוהה מאוד, הנמכרים כמוצרים להרכבה עצמית.

בימינו יש טיסנים המשמשים אפילו במלחמות, כמו במלחמת רוסיה-אוקראינה של השנים האחרונות, בה טיסנים תופסים לא פעם מקום בלוחמה של הצבא האוקראיני כנגד הצבא האדום והמצויד.


הנה סרטון על לימודי טיסנאות (עברית):

https://youtu.be/SJBFeUzXMSQ


חובבים מטיסים טיסני בלזה בימינו (ללא מילים):

https://youtu.be/wXpJPhZ4vnk


טיסנים בישראל בשנת 1950 (ללא מילים):

https://www.youtube.com/watch?v=azlur5ccCZE#t=202


מטיסים טיסן עכשווי בשטח:

https://youtu.be/oQkOoqHm7O8?t=4m50s


טיסן דמוי המטוס העל-קולי קונקורד:

http://youtu.be/2ZeGylHqo7M


אנשים וטיסנים - מצגת וידאו:

https://youtu.be/JnIF5JSr3Hc


ואחד הטיסנים הגדולים בעולם (ללא מילים):

https://youtu.be/VINU7uJNDsc

מנוע הסילון (Jet Engine) הוא אמצעי ההנעה של המטוס המודרני. המנוע הוא חלק מהמטוס. בעת שסילון הגזים החמים יוצא ממנו ונע לאחור, הוא גורם למנוע לנוע לכוון הפוך ממנו, כלומר קדימה. כך המטוס שאליו מחובר המנוע נע קדימה.

למנוע הסילון יש 5 חלקים עיקריים ובהם מתקיים התהליך שיוצר את סילון האוויר האחורי, אותו סילון אוויר הדוחף או מניע את המטוס קדימה. 5 השלבים של ההנעה הסילונית הם: הכונס, המדחס, תא השרפה, הטורבינה והנחיר.

זה עובד כך:

כשהמנוע עובד, נכנס אוויר דרך הכונס אל המנוע. כשמטוס מגביה טוס, נכנס למנוע אוויר דליל יותר. משום כך דוחס המדחס את האוויר, בכדי להפוך אותו לדחוס יותר. המדחס גם מאט את תנועת זרם האוויר שנכנס אל המנוע. האטת האוויר נובעת מכך שכשהמטוס טס במהירויות גבוהות, יש להאט את האוויר הנכנס למנוע, כך שהלהבה שבתא השרפה תתקיים בצורה יציבה. לאחר שהמדחס דחס את האוויר, הנפח שלו קטן משמעותית וכך הוא זורם במהירות אטית שבה הלהבה יציבה יותר בתא השרפה. אגב, פעולת הדחיסה גם מחממת את האוויר ומכאן שהוא נכנס אל תא השרפה כשהוא כבר מחומם.

מהמדחס יוצא האוויר אל תא השרפה. מכיוון שהשרפה מתרחשת רק בין דלק גזי לחמצן גזי, יש להפוך את הנפט לאדים לשם בערה. לשם כך מרוסס האוויר הדחוס בדלק סילוני - ממש כמו הנפט שבתנורי הנפט הביתיים שפעם היו נפוצים ברבים מבתי ישראל בחורף.

תהליך השרפה משחרר חום רב, שמגיע בקלות לטמפרטורה של 1500 מעלות צלזיוס ויותר. כדי למנוע בטמפרטורה כה גבוהה מהמטוס להישרף מהחום העצום הזה, מקררים אותו. זה נעשה על ידי הזרמת חלק מהאוויר שנלקח מהמדחס אל מחוץ לקירות תא השרפה לצורכי קירור. כשהאוויר מוזרם עד קצה תא השרפה הוא מקרר את גזי הסילון שנפלטים ממנו וזאת בכדי שהטורבינה לא תימס מהחום העצום.

בתחילה מוציאה הטורבינה מזרם האוויר, אנרגיה מספקת להפעלת המדחס (לשניים ציר משותף). כל שאר האנרגיה שנוצרת במטוס מניעה את המטוס.

לבסוף ייצא סילון הגזים החמים מהמנוע דרך הנחיר, שהוא החלק הפולט את הגזים הרותחים.


כך פועל מנוע הסילון:

https://youtu.be/eA699AKxT7s


בעברית על המבער האחורי, שהוא מנוע סילון אימתני, בהזרקת דלק מתפרצת (עברית):

https://youtu.be/12lNzR9JpOs


עוד הסבר לדרך פעולתו של מנוע הסילון:

https://youtu.be/kz5kv0RfeUc


כך בונים מטוס שמדגים כיצד דוחף את המטוס קדימה סילון האוויר היוצא מאחור (עברית):

https://youtu.be/Re6cgaFn3wE


ופעולתו של מנוע הסילון האמיתי:

https://youtu.be/KjiUUJdPGX0

כשהאוויר מתחמם, גדל הנפח שלו. כשהנפח שלו גדל, יורד המשקל של יחידת נפח זהה. מבחינה מדעית ניתן לומר שככל שגז חם יותר, יש לחלקיקים שבו מרווח תנועה גדול יותר.

אבל כאן מגיע הקטע המעניין. כי היות וחלקיקי הגז החם הם צפופים פחות, הגז הזה נעשה יותר קל. הדבר גורם להיווצרות של כוח עילוי, שגורם לאוויר החם לעלות מעל לאוויר הקר.

גם בטבע יש זרמי אוויר חם. זרם אוויר חם או תרמיקה הוא זרם אוויר שעולה במעין "עמוד" אוויר.


הנה חימום האוויר בבלונים הפורחים לפני שהם עולים לשמיים:

http://youtu.be/wrzpaVbfyd8


סרטון אנימציה שמציג כיצד מחממים את האוויר בכדור פורח, כדי שיעלה למעלה:

http://youtu.be/3meVRG5qQEw


וכך מחממים כדור פורח כדי לרדת לטוס לתוך מערה גדולה בקרואטיה:

http://youtu.be/b0RtZL06EbI

כוח העילוי (Lift) הוא כוח שמחזיק את המטוס באוויר. ידוע שצורתה של כנף המטוס תורמת לכוח העילוי, אך לגבי שיטת הפעולה של כוח העילוי יש סברות והסברים שונים.

הסבר אחד לכוח העילוי שפועל על כלי טיס הוא שחלקה הקדמי של כנף המטוס מפצל את האוויר לשניים. הבדלי לחץ-האוויר שבין האוויר שמעל לכנף וזה שמתחתיה, הם הגורמים להיווצרותו של כוח העילוי ולהחזקתו של המטוס באוויר, שכן לחץ האוויר מתחת לכנף גבוה מזה שמעליה ולכן הכנף שואפת לעלות ואיתה המטוס.

הסבר אחר נאחז בעיקרון ברנולי. לפי השערה זו המהירות הגבוהה של האוויר שמעל לכנף היא שגורמת לירידת לחץ האוויר מעל הכנף ובכך יוצרת את של כוח העילוי שבזכותו המטוס נשאר באוויר.

הסבר שלישי טוען שמה שמשאיר את המטוס באוויר, מבלי ליפול, הוא "אפקט קואנדה". לפי "אפקט קואנדה" האוויר, כמו המים, נצמד לפני השטח של כל משטח שהוא זורם על פניו. כך דוחף הקימור של כנף המטוס, את האוויר כלפי מטה ובזכות הדחיפה הנגדית של האוויר את הכנף, מחזיקות הכנפיים את המטוס באוויר, מבלי שייפול.

וזה לא רק כוח העילוי שפועל על המטוס. כוח הכבידה מושך אותו למטה וכוח העילוי - למעלה. כוח הגרר שנגרם מהחיכוך באוויר דוחף אותו כנגד כיוון הטיסה ומקטין את מהירותו של המטוס.

אבל יהיה אשר יהיה ההסבר המדויק לאופן שבו הוא פועל, כוח העילוי הוא הגורם החשוב שמאפשר למטוסים לא ליפול ולציפורים לנדוד למרחקים של אלפי קילומטרים.


הנה הסבר על כוח העילוי שמסביר איך המטוס נשאר באוויר (מתורגם):

https://youtu.be/uJKv5yfecHY


כוח העילוי בהדגמה יפה לתלמידים:

http://youtu.be/cQIvbO5MpQY


מבנה הכנף המותאם לכח העילוי מרים את המטוס למעלה ומדהים שבהרבה מטוסים הוא עובד גם הפוך (עברית):

https://youtu.be/e-zSVhCCUng


כך מחזיק כוח העילוי את המטוס באוויר:

https://youtu.be/MvFKUiW8-tY


וכך ציפורים נעזרות בכוח העילוי כדי לנדוד למרחקים:

http://youtu.be/5dk9m2zgngM

דגים מעופפים הם כאילו דבר והיפוכו. דגי הדאון חיים בים הפתוח (מי שיפליג בסירת מירוץ יראה אותם גם באילת). הם לא מתחרים בעופות, אלא בשל התחרות עם דגים טורפים מהירים כמותם הם מנצלים את יכולתם הבלעדית לקפוץ ולזנק לאוויר. זה מצליח להם הודות לסנפיר הזנב התחתון הארוך, שחותר בזיגזג במים כמו מנוע של סירת מירוץ. היתר כבר נעשה בעזרת סנפירי החזה הרחבים שהם בדיוק כמו כנפיים.

הכנפיים מאפשרות לדג הדאון לדאות באוויר למרחק של מאות מטרים. הם לא רק מעופפים למרחק גדול שכזה. לפני שהם צונחים בחזרה למים, דגי הדאון נוטים לימין או לשמאל, כדי ליפול הרחק מנתיב הרדיפה של הטורפים הרודפים אותם במים.


הנה דגי הדאון מעופפים באוויר:

http://youtu.be/9uFjmeWnFZ4

אווירודינמיות (Aerodynamics), או אירודינמיות, היא תכונה שמאפשרת לגוף נייד, כמו מטוס, ציפור, מכונית או אפילו דג, להתגבר על התנגדות האוויר בעת התנועה.

כללית, צורת הכנף היא שמאפשרת למטוסים מטוס ולא ליפול. צורת הכנף יוצרת כוח עילוי בזכות המשטח המקומר שלה. צורת הכנפיים היא שגורמת ללחץ האוויר שמתחת להן לגדול יותר מלחץ האוויר שמעליהן וזה מה שדוחף את הכנפיים וביחד איתן את המטוס כולו, כלפי מעלה.

אווירודינמיות מתאפשרת לרוב גם תודות לצורה מעוגלת בקצה האחד של הגוף ומחודדת בקצה האחר. תורם לה גם שטח הפנים החלק והאחיד שלו, שמזכיר צורה של טיפה.

את תכונת האווירודינמיות ניתן למצוא בטבע בצורתם של ציפורים ודגים. היא אומצה בהנדסה המודרנית לגופים נעים, כמו מטוסים, מכוניות, צוללות וכדומה.

ארבעה כוחות פועלים על המטוס. השילוב ביניהם וההתגברות על כוח הכבידה, הם שמאפשרים לו לטוס ולא ליפול.

ארבעת הכוחות הללו הם עילוי, דחף, גרר ומשקל. המשקל הוא כוח הכבידה כמובן והוא דווקא מושך אותו לאדמה. העילוי מאפשר לו להידחף כלפי מעלה, הדחף שמושג בזכות המנועים דוחף את המטוס קדימה והגרר הוא ההתנגדות המסוימת וההכרחית לתנועה קדימה.

אז ברור שהמנועים דוחפים אותו קדימה, אבל צורת הכנפיים של המטוס היא שמחזיקה אותו למעלה. מבנה הכנפיים גורם לדחיפת האוויר שמתחת לכנף כלפי מעלה, בזכות לחץ האוויר הגבוה יותר מתחת לכנף. זה יוצר את כוח העילוי, כלומר גורם לכך שהמטוס "מורם" למעלה על ידי האוויר. גאוני.


הנה הסבר על האווירודינמיות שמקנה למטוס את יכולת הטיסה (מתורגם):

https://youtu.be/Gg0TXNXgz-w


כך מטוסים טסים בזכותה:

https://youtu.be/YyeX6ArxCYI


ולא רק טסים אלא גם טסים הפוך ולא נופלים (עברית):

https://youtu.be/e-zSVhCCUng


על טייס שהצליח להטיס ולהנחית פנטום פגוע ללא חרטום ובניגוד לחוקי האווירודינאוטיקה (עברית):

https://youtu.be/daEt-KhS3xY


גם מכוניות מרוץ ובכלל מתוכננות עם אווירודינמיות:

https://youtu.be/TKH1DyV9vNU


וסרטון הסבר על הכוחות שפועלים על המטוס ומאפשרים לו לטוס במקום ליפול:

https://youtu.be/5ltjFEei3AI?long=yes

עקרונות אווירודינמיים שונים עובדים כדי לאפשר למטוס להישאר באוויר. נהוג לומר שכוח העילוי הוא שמחזיק את המטוס באוויר, אבל יש ויכוחים לגבי איך הדברים עובדים בדיוק. בכל מקרה ניתן לומר שצורתה של כנף המטוס תורמת לכוח העילוי, יהיה אשר יהיה ההסבר לאופן שבו הוא פועל.

הסבר אחד של כוח העילוי הפועל על כלי טיס הוא שהחלק הקדמי של כנף המטוס מפצל את האוויר לשניים. עד שהאוויר ייפגש שוב, בחלק האחורי של הכנף, יווצרו הבדלי לחץ אוויר בין האוויר שמעל הכנף וזה שמתחתיה.

הפרשי לחץ אלו הם הגורמים להיווצרות כוח עילוי. הוא שמחזיק את המטוס באוויר.

יש הסבר שנאחז בעיקרון ברנולי כדי לומר שמהירות הגבוהה של האוויר שמעל לכנף גורמת לירידת לחץ האוויר שם ולהיווצרות של כוח עילוי המחזיק את המטוס.

חוקרים אחרים גורסים שמה שגורם למעשה למטוס להישאר באוויר ולא ליפול הוא "אפקט קואנדה". אפקט זה מצביע על הנטייה של האוויר (כמו גם מים) להיצמד לפני השטח של כל משטח שהוא זורם על פניו. כך דוחף לדבריהם הקימור של כנף המטוס, את האוויר כלפי מטה ובזכות הדחיפה הנגדית של האוויר בחזרה את הכנף, מחזיקות הכנפיים את המטוס באוויר.

יש עוד הסברים אבל נעצור כאן הפעם.


הנה כוח העילוי שמחזיק את המטוס באוויר (מתורגם):

https://youtu.be/uJKv5yfecHY


צורת הכנפיים יעילה מאוד בניצול כוח העילוי לצורך החזקת המטוס באוויר. בהרבה מטוסים היא עובדת גם כשהמטוס הפוך (עברית):

https://youtu.be/e-zSVhCCUng


הנה 4 הכוחות שפועלים על המטוס והאווירודינמיות שמקנה לו את יכולת הטיסה (מתורגם):

https://youtu.be/Gg0TXNXgz-w


וכוח העילוי שמסייע להחזיק את המטוס באוויר:

https://youtu.be/MvFKUiW8-tY