שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
איך פועל מנוע סילון?
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
מה זו אווירודינמיות?
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
איך מטוסים טסים ולא נופלים?
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
כיצד מטוס הקרב הארייר ממריא ונוחת אנכית?
מטוס הקרב הבריטי הארייר (Harrier) יכול לנחות בצורה אנכית ללא תנופה, בדומה למסוקים. הוא גם יכול להמריא אנכית, או על מסלול קצר במיוחד. התכונות הללו הפכו אותו למטוס קרב יחודי ובעל שימושיות רבה במצבים צבאיים שונים.
ההארייר הוא מטוס תקיפה שפותח במקביל למדינות נוספות, שניסו לפתח אז מטוסי תקיפה וסיור בעלי יכולת המראה ונחיתה אנכית. מכל אלה היה ההרייר הפיתוח היחיד שהצליח והפך למטוס מבצעי. המהנדסים פיתחו בו מתקן שמסוגל להטות למטה את זרם הגזים שנפלט מהמנוע. כך הם אפשרו לו להמריא אנכית. הטיית הגזים בשיטה הזו אפשרה גם להטות את הגזים קדימה ובכך לעצור באוויר, או אפילו לטוס אחורה!
ההארייר פותח בשיא המלחמה הקרה, בשנות ה-60 של המאה ה-20. מרבית מטוסי ההרייר של חיל האוויר הבריטי הוצבו במערב גרמניה, להגנה במקרה של מתקפה צבאית מצד ברית המועצות. היתרון הגדול של ההרייר היה ביכולות ההמראה והנחיתה שלו, שאפשרו להציבו בבסיסים קטנים ופחות בולטים. יש בכך חשיבות עצומה, שכן ברור היה שבמקרה של מתקפה סובייטית, הבסיסים הגדולים יותקפו מיד. כך התאפשר לברית נאטו לשמור את המטוסים הללו כעתודה תמידית למטוסי הקרב האמריקנים שבבסיסים הגדולים וארוכי המסלולים.
הארייר כה הצליח עד שנרכש אפילו על ידי חיל הנחתים האמריקני, בשירותו כונה AV-8A. שם הוצבו כמטוסי חיל הנחתים על אוניות סער אמפיביות (שיכולות לצאת ולנסוע על היבשה), כך שבמהלך הקרב יוכלו לספק לכוחות המסתערים סיוע אווירי קרוב.
בשנות ה-70 פותח דגם חדש של ההרייר, הארייר ימי (Sea Harrier). הם הוצבו על גבי נושאות המטוסים החדשות של הצי המלכותי הבריטי ואף הצטיינו במלחמת פוקלנד ב-1982, כנגד ארגנטינה.
הוא היה מטוס מוצלח למדי, אך להארייר יצא גם שם של "יוצר האלמנות" (Widow maker). זאת בשל מספר תאונות טיסה שהתרחשו במטוסי הארייר מהדגמים הראשונים. עם כל זאת, המומחים טוענים שהוא לא מסוכן יותר ממטוס קרב רגיל.
הנה מטוס הקרב הבריטי הארייר בנחיתה אנכית והמראה:
https://youtu.be/94c3a7NXxVs
טייס הארייר שאיבד את גלגל החרטום שלו הצליח להנחיתו בנחיתה אנכית מדויקת, על דרגש שהוצב לו במיוחד:
https://youtu.be/pRtlM6IoH-Y
ומטוס הארייר "עומד באוויר":
https://youtu.be/3VFZaKowFNs
איך מניע המדחף את המטוס?
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
מהו בום על-קולי?
ודאי שמעתם פעם רעש עז שנשמע כמו פיצוץ ומישהו אמר שזה קרה בגלל בום על קולי, של מטוס חיל האוויר, נכון? - אז זהו, שלא פעם מטוס יכול לטוס כל כך מהר שהוא מייצר רעש כזה.
בום על קולי (Sonic Boom) מתרחש כשאובייקט כלשהו עובר את מהירות הקול. לא רק מטוסים יכולים לייצר בום על קולי כזה. גם רובים מסוימים ואפילו שוט שמכה באוויר במהירות מייצר את הבום העל-קולי שלו.. ואגב, המטוס משמיע את הבום הזה כל זמן שהוא מעבר למהירות הקול ולא רק ברגע המעבר של מהירות הקול.
ההסבר: כמו סירה ששטה יוצרת סביבה גלים קטנים וכשהיא מאיצה הגלים מצטופפים מלפניה ומתרווחים מאחוריה. אם היא תעבור את מהירות הגלים ותשיג אותם, הגלים יתאחדו מאחריה בשובל וייצרו גל די גדול בצורה של V. במטוס שמשמיע קול התופעה דומה - כשהוא עובר את מהירות הקול, עוברים גלי הקול שבאוויר ויוצרים צורת חרוט מאחריו. אגב, איננו יכולים לראות את החרוט הזה - התמונות עם הענן החרוטי שמאחרי המטוס מראות ענן התעבות קטן שהוא תוצאה של לחץ-אוויר נמוך. אבל כשאנחנו נשמע את הגל הזה, הוא יגיע אלינו בצורת בום. זהו הבום העל קולי.
הבומים העל-קוליים הללו הם תופעה פיזיקלית מדהימה והם יכולים לגרום גם להדף שינפץ חלונות. לכן אסור לטייסים לעבור את מהירות הקול באזורים מיושבים, בזמן שלום.
כך הביס בום על קולי את הצבא העיראקי בקרב (בעברית):
https://youtu.be/sGoIcrMNsxc
והנה ההסבר של בום על-קולי (מתורגם):
https://youtu.be/JO4_VHM69oI
כך זה קורה:
http://youtu.be/XmDVvGNtgMg
מצגת וידאו שמסבירה את תופעת הבום העל קולי:
http://youtu.be/-d9A2oq1N38
התעבות האוויר מאחרי המטוס. היא דומה לבום על-קולי אבל בניגוד לו, ניתן לראותה בצילומים:
https://youtu.be/6B4IVcCuIZE
ובואו לתא הטייס של מטוסי הקרב הללו:
http://youtu.be/NdZ02-Qenso?qr=yes
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
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
מטוס הקרב הבריטי הארייר (Harrier) יכול לנחות בצורה אנכית ללא תנופה, בדומה למסוקים. הוא גם יכול להמריא אנכית, או על מסלול קצר במיוחד. התכונות הללו הפכו אותו למטוס קרב יחודי ובעל שימושיות רבה במצבים צבאיים שונים.
ההארייר הוא מטוס תקיפה שפותח במקביל למדינות נוספות, שניסו לפתח אז מטוסי תקיפה וסיור בעלי יכולת המראה ונחיתה אנכית. מכל אלה היה ההרייר הפיתוח היחיד שהצליח והפך למטוס מבצעי. המהנדסים פיתחו בו מתקן שמסוגל להטות למטה את זרם הגזים שנפלט מהמנוע. כך הם אפשרו לו להמריא אנכית. הטיית הגזים בשיטה הזו אפשרה גם להטות את הגזים קדימה ובכך לעצור באוויר, או אפילו לטוס אחורה!
ההארייר פותח בשיא המלחמה הקרה, בשנות ה-60 של המאה ה-20. מרבית מטוסי ההרייר של חיל האוויר הבריטי הוצבו במערב גרמניה, להגנה במקרה של מתקפה צבאית מצד ברית המועצות. היתרון הגדול של ההרייר היה ביכולות ההמראה והנחיתה שלו, שאפשרו להציבו בבסיסים קטנים ופחות בולטים. יש בכך חשיבות עצומה, שכן ברור היה שבמקרה של מתקפה סובייטית, הבסיסים הגדולים יותקפו מיד. כך התאפשר לברית נאטו לשמור את המטוסים הללו כעתודה תמידית למטוסי הקרב האמריקנים שבבסיסים הגדולים וארוכי המסלולים.
הארייר כה הצליח עד שנרכש אפילו על ידי חיל הנחתים האמריקני, בשירותו כונה AV-8A. שם הוצבו כמטוסי חיל הנחתים על אוניות סער אמפיביות (שיכולות לצאת ולנסוע על היבשה), כך שבמהלך הקרב יוכלו לספק לכוחות המסתערים סיוע אווירי קרוב.
בשנות ה-70 פותח דגם חדש של ההרייר, הארייר ימי (Sea Harrier). הם הוצבו על גבי נושאות המטוסים החדשות של הצי המלכותי הבריטי ואף הצטיינו במלחמת פוקלנד ב-1982, כנגד ארגנטינה.
הוא היה מטוס מוצלח למדי, אך להארייר יצא גם שם של "יוצר האלמנות" (Widow maker). זאת בשל מספר תאונות טיסה שהתרחשו במטוסי הארייר מהדגמים הראשונים. עם כל זאת, המומחים טוענים שהוא לא מסוכן יותר ממטוס קרב רגיל.
הנה מטוס הקרב הבריטי הארייר בנחיתה אנכית והמראה:
https://youtu.be/94c3a7NXxVs
טייס הארייר שאיבד את גלגל החרטום שלו הצליח להנחיתו בנחיתה אנכית מדויקת, על דרגש שהוצב לו במיוחד:
https://youtu.be/pRtlM6IoH-Y
ומטוס הארייר "עומד באוויר":
https://youtu.be/3VFZaKowFNs
אירודינמיות
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
ודאי שמעתם פעם רעש עז שנשמע כמו פיצוץ ומישהו אמר שזה קרה בגלל בום על קולי, של מטוס חיל האוויר, נכון? - אז זהו, שלא פעם מטוס יכול לטוס כל כך מהר שהוא מייצר רעש כזה.
בום על קולי (Sonic Boom) מתרחש כשאובייקט כלשהו עובר את מהירות הקול. לא רק מטוסים יכולים לייצר בום על קולי כזה. גם רובים מסוימים ואפילו שוט שמכה באוויר במהירות מייצר את הבום העל-קולי שלו.. ואגב, המטוס משמיע את הבום הזה כל זמן שהוא מעבר למהירות הקול ולא רק ברגע המעבר של מהירות הקול.
ההסבר: כמו סירה ששטה יוצרת סביבה גלים קטנים וכשהיא מאיצה הגלים מצטופפים מלפניה ומתרווחים מאחוריה. אם היא תעבור את מהירות הגלים ותשיג אותם, הגלים יתאחדו מאחריה בשובל וייצרו גל די גדול בצורה של V. במטוס שמשמיע קול התופעה דומה - כשהוא עובר את מהירות הקול, עוברים גלי הקול שבאוויר ויוצרים צורת חרוט מאחריו. אגב, איננו יכולים לראות את החרוט הזה - התמונות עם הענן החרוטי שמאחרי המטוס מראות ענן התעבות קטן שהוא תוצאה של לחץ-אוויר נמוך. אבל כשאנחנו נשמע את הגל הזה, הוא יגיע אלינו בצורת בום. זהו הבום העל קולי.
הבומים העל-קוליים הללו הם תופעה פיזיקלית מדהימה והם יכולים לגרום גם להדף שינפץ חלונות. לכן אסור לטייסים לעבור את מהירות הקול באזורים מיושבים, בזמן שלום.
כך הביס בום על קולי את הצבא העיראקי בקרב (בעברית):
https://youtu.be/sGoIcrMNsxc
והנה ההסבר של בום על-קולי (מתורגם):
https://youtu.be/JO4_VHM69oI
כך זה קורה:
http://youtu.be/XmDVvGNtgMg
מצגת וידאו שמסבירה את תופעת הבום העל קולי:
http://youtu.be/-d9A2oq1N38
התעבות האוויר מאחרי המטוס. היא דומה לבום על-קולי אבל בניגוד לו, ניתן לראותה בצילומים:
https://youtu.be/6B4IVcCuIZE
ובואו לתא הטייס של מטוסי הקרב הללו:
http://youtu.be/NdZ02-Qenso?qr=yes
