הקברניט
איך מטוס טס הפוך בלי ליפול?
צורת הכנף יוצרת עילוי שמאפשר טיסה - ולכן טבעי לחשוב שאם הופכים אותה, תטיל את המטוס לאדמה. ואף על פי כן, מסוגלים מטוסים לטוס על הגב, לפעמים במשך שעות ארוכות; כך זה עובד
שלום, כאן הקברניט; אי שם בספטמבר 1913 החליט אדולף פיגו, טייס ניסוי צרפתי וחדשן תעופה גדול, שהגיע הזמן לחידוש חדש: טיסה במהופך. הוא לא ידע מה יקרה לאווירון שלו, ואם בכלל יצליח לשלוט בו - אז הבחור תלה הפוך את מטוס הבלריו 4 שלו בהאנגר, והתאמן בתפעול ההגאים. לאחר מכן המריא והצליח: האנושות החלה לטוס על הראש.
קראו עוד בכלכליסט:
מהר מאוד הפכה טיסה במהופך לסטנדרט: גם בצורת לופים וגלגולים בקרבות האוויר של מלחמת העולם הראשונה - וגם בצורה של טיסה הפוכה מיוצבת, בידי הפעלולנים של שנות העשרים. למשל, בסי קולמן הנפלאה.
לא פעם תועדו גם טיסות ממושכות ביותר - וכנראה שאין מקרה קיצוני יותר משל אלוף ההפלות היפני סאבורו סאקאי, שטס הפוך עם כדור בראש.
באוגוסט 1942 הוא התקרב למפציץ אמריקאי כדי להפילו, וחטף אש מדויקת ממקלען האויב; כדור 7.62 מ"מ פגע לו בגולגולת, ניטרל את כל צד גופו השמאלי לרבות העין - ובימנית כבר התחיל סאקאי לראות את המוות.
מה עשה הטייס הפצוע? התהפך: כך זרם דם לראשו ומנע ממנו מלאבד את ההכרה, וגם לא נכנס לעינו התקינה והפריע לראייה. והבחור טס ככה אלף ק"מ כל הדרך לבסיס, שם התהפך חזרה ונחת בשלום. כלוחם עז נפש, התעקש לדווח למפקדו על המשימה ורק אז הסכים לקבל טיפול רפואי.
ביולי 1991 המריאה הפעלולנית האמריקאית ג'ואן אוסטרוד, התהפכה במטוס האולטימט 10 שלה וטסה במשך ארבע שעות ו-38 דקות. היא עשתה זאת מיוזמתה בלי שיירה בה אף מקלען; הרי שיאי גינס לא קובעים את עצמם.
אבל איך זה אפשרי? הן יודעות כולן שצורת הכנף בנויה כך שלחץ האוויר מתחתיה יהיה גדול יותר מלחץ האוויר מעליה, וכך נוצר עילוי ודוחף את האווירון כלפי מעלה.
מה מונע מהכנף מלדחוף אותו לאדמה כשהופכים אותה? זו שאלה טובה, שראויה לתשובה טובה.
התשובה היא שצורת הכנף חשובה לייצור עילוי, אך לא פחות מכך - הזווית שלה ביחס לכיוון הזרימה, מה שנקרא זווית התקפה. ככל שהיא גדולה יותר, כך תייצר יותר עילוי, אך יש גבול; בשלב מסוים, תהפוך הכנף למחסום אווירודינמי, ותפריע לזרימת אוויר. בגדול, הזווית האופטימלית היא החל מ-3 מעלות.
אם הופכים את המטוס ומשאירים אותו מיושר לאופק, האפקט באמת מתהפך והכנף תדחוף אותו לאדמה. ולכן, כשמטוס מתהפך, הטייס ירים את האף מעל לאופק, וככה ייצור זווית התקפה גדולה מספיק כדי לייצר עילוי. ובמצב כזה, המטוס יכול לטוס כרגיל. אין בעיה של עומסים, ואפשר להתמיד בטיסה על הגב גם שעות.
אז הבנו שמטוס הפוך יכול להישאר באוויר. אבל האם כל מטוס מסוגל להתהפך? זה כבר מוגזם; למנוע אמנם לא אכפת אם הוא הפוך, אבל מערכות הדלק והשמן ברוב המכריע של כלי הטיס נועדו לעבוד תחת כבידה סטנדרטית, ולא על הראש.
וגם אם היו מסוגלות להסתדר עם טיסה במהופך, כדי להגיע אליה צריך קודם כל לבצע גלגול מיוצב של 180 מעלות או תמרון התהפכות אחר. זה נשמע פשוט, אך לא כל אווירון נועד לנוע כך באוויר - בדגש על מטוסי נוסעים. גלגולים והיפוכים שכאלה יוצרים עומס רב על הגוף ויכולים בקלות לתלוש את הכנפיים והזנב.
תראו, היו מקרים בהם מטוסי נוסעים טסו במהופך; באוגוסט 1955 הפכו טייסי הניסוי של בואינג מטוס ארבע מנועי מאוד מיוחד, במסגרת הדגמה.
היה זה מטוס ששינה את העולם ונדבר עליו בפעם אחרת; אבל מטוסי הנוסעים המודרניים, אלה שלוקחים אתכם לאמסטרדם ו-וינה? מחשב הטיסה בכלל לא יאפשר להם להוריד כנף ביותר מ-70 מעלות. למטוס נוסעים אין שום סיבה להתגלגל בימינו, וטוב שכך.
בשנת 2012 יצא סרט בשם Flight, במהלכו נקלע מטוס נוסעים MD88 למצב בו ההגאים שלו נתקעו והוא פשוט התהפך, וטס על הגב כשבהגאים אוחז דנזל וושינגטון. בקצרה, זהו בסך הכל סרט; מיכלי הדלק של ה-MD88 לא יכולים לינוק במהופך - פי המשאבה נמצא בחלק התחתון של מיכל הכנף.
מנועים לא עובדים בלי דלק, ולכן הסצנה אינה הגיונית. היא נשענה על מקרה אמיתי: טיסה 261 של אלסקה איירליינס, שב-31 בינואר 2000 נכנסה לצלילה לא מבוקרת בגלל כשל במייצב הגובה. במהלך הצלילה, המטוס אכן התהפך - ואז התפרק והתרסק. כל 88 הנוסעים ואנשי הצוות נספו.
ובואו נחזור רגע לצורת הכנף: לא כל חתך כנף בכלל אופטימלי לטיסה ממושכת במהופך - גם כי לא צריך, וגם כי לכנף יש משימה חשובה יותר. למשל, למטוסי נוסעים יש כנף מאוד קמורה, שחזיתה מאוד מעוגלת.
המטרה היא לייצר מקסימום עילוי, כדי לאפשר שיוט ממושך במהירות תת-קולית גבוהה תוך מינימום מאמץ של המנועים - הרי קריטי לחסוך בדלק כדי שהטיסה תהיה כלכלית.
למטוסי קרב יש כנפיים שטוחות בהרבה, דקות ובעלות חזית שפיצית; הרעיון הוא לאפשר מינימום גרר ולהקל על טיסה מהירה ממושכת, כשחיסכון בדלק פחות קריטי. אם צריך, יתודלק באוויר.
מטוסי קרב מתגלגלים כל הזמן, אך טסים במהופך רק כשבאמת צריך, בדרך כלל לשניות בודדות. זה יכול לקרות במהלך קרב אוויר, או התהפכות כדי לזהות טוב יותר סביבת מטרות כחלק מיעף הפצצה - אבל טיסה הפוכה כמו של סאבורו סאקאי מ-1942 זה משהו שפשוט לא קורה.
מי טס במהופך לאורך זמן? רק מטוסי אווירובטיקה ייעודיים, שמכונים מטוסי פעלולים. אלו הם כלים קטנים וקלים מאוד, שבהפעלתם אין דגש על חיסכון בדלק או מהירות - רק יציבות תוך כדי תמרונים מדהימים שנראים כצפצוף על חוקי הפיזיקה. חתך הכנף שלהם סימטרי, כדי שיהיו נוחים ביותר גם תוך כדי טיסה על הגב. ישנם דגמים בעלי מיכל דלק נפרד לטיסה הפוכה, משאבות מתאימות - הכל כדי לתת לטייס חופש מקסימלי באוויר.
יש עוד מגזר אחד שמרבה לטוס במהופך למרות שאינו משתמש במטוסי פעלולים: צוותים אווירובטיים צבאיים. אלו הן יחידות שמורכבות מטייסים פנומנליים, המשתמשים במטוסים רבי עוצמה, ומתרגלים טיסה במבנה גם כשמתהפכים, אפילו כשיש רק מטרים בודדים בין כנף לכנף. השיטה היא מתמטיקה מאוד מדויקת; שמירה על זווית התקפה שתתאים לשיעור העילוי הנדרש בכל חלק מהתמרון.
למשל, צוות "המלאכים הכחולים" של חיל הים האמריקאי נוהג לבצע תרגיל מרשים בו שני מטוסים טסים אחד לעבר השני בגובה נמוך כששניהם הפוכים, ונראה כאילו הם עומדים להתנגש.
הקהל עוצר את נשימתו כשהשניים חלפו מטרים בודדים זה מזה - ומדובר בתמרון שלא בוצע במטוסים עתירי חיישנים ומערכות שמתקנות את הטייס; המלאכים הכחולים עשו זאת עוד ב-1975 במטוסי סקייהוק.
בשורה התחתונה, כל מטוס שתוכנן לכך יכול להתגלגל ולטוס על הגב. זו חוויה נהדרת ואני ממליץ בחום - פשוט לא במטוסים בהם יכולה לעוף עליכם העגלה של הקפה. טיסה נעימה!
8 תגובות לכתיבת תגובה