הזדקרות – מה זה, ואיך יוצאים מזה

 

הזדקרות מוגדרת כאובדן פתאומי של העילוי שמייצרות כנפי המטוס, כאשר פרופיל הכנף מגיע לזווית ההתקפה הקריטית, או עובר אותה.

זווית ההתקפה הקריטית היא תכונה של פרופיל הכנף, ואינה תלויה במהירות המטוס, במשקלו או במצב הטיסה.

הזדקרות - הפרופיל עובר את זווית ההתקפה הקריטית

מה זה עילוי

עילוי הוא הכוח המחזיק את המטוס באוויר. כוח העילוי מיוצר ע,י המשטחים האווירודינמיים במטוס, בעיקר ע”י הכנפים, והוא תוצאה של זרימת האוויר עליהן.

נוסחת העילוי היא:  נוסחת העילוי על כנפי המטוס וממנה אנו רואים כי הגודל של כוח העילוי, נמצא ביחס ישר לצפיפות האוויר האות היוונית רו מייצגת את צפיפות האוויר למהירות המטוס ביחס לאוויר V לשטח הכנף S ולמקדם העילוי CL .

מקדם העילוי – CL הוא מספר חסר ממדים אשר בתוכו נכללת גם זווית ההתקפה שבה מצוי הפרופיל בטיסה. זווית ההתקפה היא הזווית שבין מיתר הפרופיל (קו דמיוני המחבר את שפת ההתקפה של הפרופיל לשפת הזרימה שלו) ובין הרוח היחסית. ניתן לראות מהנוסחה שככל שנגדיל את זווית ההתקפה שבה אנחנו טסים, יגדל כוח העילוי, אבל הגדלה של זווית ההתקפה יוצרת שתי בעיות:

  1. גידול בזווית ההתקפה = גידול בעילוי, אבל זווית התקפה גדולה תגדיל גם את הגרר הפועל על המטוס (גרר הוא אותו כוח אשר מתנגד להתקדמות המטוס דרך האוויר).
  2. לכל פרופיל ישנה זווית התקפה, אשר אם עוברים אותה, זרימת האוויר כבר לא יכולה לעקוב אחר המתאר שלו והיא מתנתקת ממנו בחלק העליון האחורי. ברגע שזרימת האוויר מתנתקת, במקום הזרימה החלקה נקבל מערבולות אשר לא יאפשרו לפרופיל לייצר עילוי. ההתנתקות הזאת נקראת הזדקרות.

איך נוצר העילוי?

למרות הזמן הרב שעבר מאז המצאת המטוס, עדיין אין הסכמה באשר לדרך שבה נוצר העילוי. ישנן שלוש דעות מובילות בנושא הזה:

  1. הפרשי המהירויות בין האוויר הזורם מעל הכנף, לבין האוויר הזורם מתחת לכנף, הנגרמים כתוצאה מעקמומיות הכנף בחלקה העליון, גורמים (על פי חוק ברנולי) להפרשי לחצים – מעל הכנף לחץ נמוך ומתחת לכנף לחץ גבוה. הפרשי הלחצים גורמים לכך שנוצר כוח הדוחף את הכנף למעלה – כוח העילוי, והוא זה שמחזיק את המטוס באוויר. למרות הפופולריות של הדעה הזאת, היא לא מצליחה להסביר שני דברים: הראשון – איך מטוסים טסים הפוך? והשני: איך נוצר עילוי במטוסים שפרופיל הכנף שלהם סימטרי (כמו למשל במטוסים אווירובטיים)
  2. בגלל זווית ההתקפה שבה טס המטוס, האוויר פוגע בחלק התחתון של הכנף וניתז ממנו אחורה ולמטה. הכוח הנוצר כתוצאה מכך הוא כוח העילוי שמחזיק את המטוס באוויר.
  3. על פי נאס”א, העילוי נוצר כתוצאה מך שהמפגש בין הכנף לאוויר, גורם להסטת כיוון הזרימה שלו כלפי מטה, וכתגובה המטוס חווה כוח כלפי מעלה.

הזדקרות

כאמור, הזדקרות מתרחשת כאשר זווית ההתקפה של פרופיל הכנף, עוברת את הזווית הקריטית – הזווית שבה הפרופיל מייצר מקסימום עילוי, והזרימה על החלק העליון שלו מתנתקת ממנו והופכת לזרימה מערבולתית.

אבל למה בכלל שנגיע למצב שבו אנו עוברים בטיסה את זווית ההתקפה הקריטית? התשובה נמצאת בנוסחת העילוי. העילוי שלו זקוק מטוס כדי להישאר באוויר, בטיסה ישרה ואופקית, שווה למשקלו (אילו הוא היה קטן יותר המטוס היה מנמיך, ואם הוא היה גדול יותר המטוס היה מטפס). אבל משקל המטוס משתנה – לפעמים הוא מועמס עם הרבה מטען, נוסעים ודלק, ולפעמים הוא קל יותר. ברור שמטוס כבד זקוק ליותר עילוי כדי להישאר בטיסה ישרה ואופקית, אז אילו אמצעים יש לנו כדי להגדיל את העילוי?

  1. אנחנו יכולים להגדיל את מהירות הטיסה, אבל אז תצרוכת הדלק שלנו תעלה בגלל גרר יותר גדול.
  2. או שאנחנו יכולים להגדיל את זווית ההתקפה…עד שאנחנו עוברים את זווית ההתקפה הקריטית ומזדקרים.

בנוסף, ישנם מצבים בהם אנו נאלצים לטוס לאט – למשל כדי לא לדרוס את המטוס שלפנינו, וגם אז אנו צריכים להגדיל את העילוי באמצעות הגדלת זווית ההתקפה.

איך יודעים מהי זווית ההתקפה שבה אנחנו טסים?

ובכן…לא יודעים. ברוב המטוסים הקטנים לא מותקן מד זווית התקפה (אחד המטוסים שהתפרסם לאחרונה בגלל מד זווית התקפה תקול שהותקן בו, הוא כמובן ה Boing 737 Max)  ולכן כדי שהטייס ידע שהוא מתקרב לזווית ההתקפה הקריטית, במצבי טיסה שונים ובקונפיגורציות שונות, יצרן המטוס מחשב את המהירויות הנמוכות ביותר שבהן ניתן לטוס בכל מצב בלי להזדקר, ומוסיף אותן לספר המטוס.

יש לשים לב שזווית ההתקפה היא לא הזווית שבין אף המטוס לבין האופק (כפי שלא מעט אנשים נוטים לחשוב) ואין שום קשר בין מצב הטיסה שבו מצוי המטוס, לבין האפשרות שיזדקר – מטוסים יכולים להזדקר גם כשהם במצב הנמכה עם אף מתחת לאופק.

כמו כן יש לשים לב לנטייתם הגוברת של מטוסים להזדקר בפניה. בזמן ביצוע פניה העילי שנדרשות הכנפיים לייצר הולך ועולה ככל שזווית ההטיה הולכת וגדלה. את העילוי העודף מייצר המטוס ע”י הגדלת זווית ההתקפה של הכנפיים, ולכן בפניה הקרבה לזווית ההתקפה הקריטית היא גדולה מאוד.

איך אנחנו יודעים שאנו מתקרבים להזדקרות?

טייס עירני ידע לזהות את הסימנים הבאים כאשר המטוס שאותו הוא מטיס מתקרב להזדקרות:

  • צופר הזדקרות – משמיע צליל אופייני כאשר המטוס נמצא בין 5-10 קשרים לפני מהירות ההזדקרות.
  • מרעיד סטיק – מכשיר המותקן במטוסים גדולים, ומרעיד את מוט ההיגוי – הסטיק, כאשר המטוס מתקרב להזדקרות.
  • ההיגוי של מטוס המתקרב להזדקרות נעשה איטי, ותנועות שמבצע הטייס במשטחים האווירודינמיים באמצעות ההגה, נענות בתגובה איטית ורפה של המטוס.

איך נחלצים מהזדקרות?

כפי שראינו – הזדקרות מתרחשת כאשר פרופיל הכנף עובר את זווית ההתקפה הקריטית. מכאן גם נגזרת צורת ההחלצות מהזדקרות – הקטנה מיידית של זווית ההתקפה על ידי דחיפה של מוט ההיגוי קדימה.

בנוסף, נרצה גם להעלות את מהירות הטיסה ולכן נפתח את המצערת למקסימום כדי לקבל יותר כוח מהמנוע, שיתורגם ע”י המטוס למהירות.

והשיטה הכי טובה להיחלצות מהזדקרות היא להיות עירניים ולא להיכנס אליה מלכתחילה!

לתשומת לבכם – הנאמר כאן אינו תחליף להדרכת טיסה ע”י מדריך מוסמך, ואין לתרגל את הדברים בלי לקבל קודם הדרכה מעשית מתאימה במטוס אותו אתם מטיסים!

אם יש לכם שאלות נוספות על הזדקרות, או על נושאים אחרים, צרו איתנו קשר בטלפון 09-7990088, או מלאו את הפרטים בטופס שלהלן ונחזור אליכם בהקדם.