הקשר בין צורת הגוף של מטוס לבין היכולת שלו לנוע באופן יעיל יותר באויר
14/07/2013

התשובה באדיבות אתר "בשער".

נניח שקיים מטוס א׳ שהוא מעוגל בקצותיו ומטוס ב׳ שקצותיו מחודדים. האם מטוס א׳ ינוע, בהיבט אווירודינמי, טוב יותר משאר מטוס ב׳?

תשובה של ד"ר אוהד גור, התעשייה האווירית לישראל

התשובה הקצרה והמיידית היא שעבור כלי טיס הטסים במהירות תת-קולית, אכן גופים "מעוגלים" הם בעלי גרר (התנגדות אויר) קטן יותר מאשר גופים "מחודדים". המושגים "מעוגל" ו"מחודד" מציינים בהקשר הנוכחי צורה אוירודינמית חלקה מול צורה שאינה אוירודינמית. זה המקום לציין שעל מטוס הטס במהירות תת קולית (מתחת למהירות הקול) פועלים שני סוגי כוחות גרר עיקריים:

הראשון הוא גרר פרזיטי והשני הוא גרר מושרה.

הגרר הפרזיטי הוא זה שמחייב שימוש בצורות אוירודינמיות חלקות. כל בליטה או שינוי חריף בצורת כלי הטיס עלולה לגרום להגדלה בגרר הפרזיטי ועליה ניכרת בכח הדחף הדרוש להטסת הכלי. הרכיב השני בגרר הוא הגרר המושרה. הגרר המושרה הוא גרר הנובע מיצירת העילוי על המשטחים האוירודינמיים של כלי הטיס (כנף, מייצבים, הגאים וכו'). אחד הגורמים המשפיעים על רמת הגרר המושרה היא צורת הכנף. לפיכך, צורת הכנף נגזרת הן משיקולי גרר פרזיטי והן משיקולי גרר מושרה.

כאשר מטוס נע במהירויות גבוהות הקרובות למהירות הקול (עבר-קולי) או מעל מהירות הקול (על קולי) מתווסף רכיב נוסף לגרר, הוא גרר הגלים. השפעת הגיאומטריה על גרר הגלים שונה מהותית מהשפעתה על הגרר הפרזיטי ולעיתים מנוגדת. תצורות כלי טיס הנעים במהירויות גבוהות מכילות לעיתים אלמנטים "חדים" וזאת כדי להקטין את גרר הגלים או לנצל את תכונות הזרימה לצרכים אחרים כגון עילוי.

דוגמה טובה היא השוואה בין צורת כנף תת-קולית כגון מטוס קל אל מול כנפוני טילים. ההשוואה מצביעה על הבדל ניכר. בעוד שכנף מטוס היא מלבנית וחתכה מעוגל בעל צורה אוירודינמית חלקה כשל טיפה (צורה הנקראת פרופיל אוירודינמי), הרי שכנפוני טילים הם ברובם בעלי צורה משולשת בקירוב, בעל חתך בצורת יהלום. בשני המקרים התיכנון הגיאומטרי בוצע תחת הנחת תנאי טיסה שונים וזו הסיבה לתצורה השונה.

לקריאה נוספת ניתן לפנות לספרו של דוד אביר – אוירודינמיקה, בהוצאת משרד הביטחון, 1986. ספר זה נמצא בספריות ציבוריות רבות ולמרות עול השנים עדין לא נס ליחו כמקור מצוין לידע בתחום, עבור הקורא בשפה העיברית.