שימו לב, אתר זה עושה שימוש בעוגיות על מנת להבטיח לך את חוויית הגלישה הטובה ביותר. קראו עוד הבנתי
תעופה וחלל

הקברניט

לעוף על הגוף בטירוף: איך הצליח F15 ישראלי לנחות עם כנף אחת?

המטוס נפגע בתאונה קיצונית - ואנשיו הצליחו להנחית אותו הודות לשילוב בין כישורי טיסה מרשימים ועיקרון תעופה מ-1917 - עיקרון שצפוי להנחית בשלום גם את מעבורות החלל העתידיות של האנושות. "הקברניט" מציג: כשכנפיים הן רק בונוס

ניצן סדן 09:3223.05.20

 


 

 

שלום, כאן הקברניט; ב-1 במאי 1983 המריאו פועלי חיל האוויר הישראלי לתרגיל לחימה שכלל מטוסי F15D דו מושביים ומטוסי סקייהוק. התרגיל החל כסדרו ודימה תקיפת שדה תעופה. המטוסים הרעימו בשמי הנגב, כשהם צדים אלה את אלה בקרב תמרון מטווח קצר, כמו בסרטים. ואז הפך האימון לסרט אימה: אחד הסקייהוקים התנגש ב-F15 מס' 957 (שכינויו "מרקיע שחקים" - שם נפלא למטוס) בעוצמה אדירה.

 

 

 

הכוחות פשוט לא ראו זה את זה בתוך מעטה עננות שנח על המדבר; הסקייהוק התפורר, וטייסו נטש בזמן וניצל. הצוות של "מרקיע שחקים", זיו נדיבי ויהואר גל, ניסה לייצב את מטוסו המסתחרר. ה-F15 נפגע בכנף ימין, שפלטה ענן כה גדול וצפוף של עשן ודלק, שהצוות לא היה מסוגל לראות את היקף הנזק. נדיבי, הטייס, הבין שעליו לתת גז כדי שלא לאבד גובה ופתח את המבער האחורי.

 

 

מרקיע שחקים וכנפו הפגועה (אילוסטרציה) מרקיע שחקים וכנפו הפגועה (אילוסטרציה) צילום: USAF+tripadvisor

 

 

ל-F15 יש מנועים חזקים ביותר, שירקו אש וסיפקו לצוות את הדחף הנדרש. כך קירטע המטוס הפגוע עד לבסיס רמון, שם נחת במהירות גבוהה ומסוכנת ונעצר ממש 20 מ' לפני סוף המסלול.

 

כנראה שבאף סרט מצויר לא הובע הלם תיאטרלי כמו זה שאחז בטייסים כשירדו מהמטוס. ל"מרקיע שחקים" נקטעה הכנף כ-60 ס"מ מהבסיס שלה. הם הנחיתו מטוס עם כנף אחת, ואפילו לא ידעו שזה מצבו, בגלל אותו ענן דלק.

 

המטוס לאחר נחיתתו המטוס לאחר נחיתתו צילום: אתר חיל האוויר

 

 

חברת מקדונל דאגלס, יצרנית המטוס, לא האמינה כשסיפר לה חיל האוויר הישראלי על ההישג הזה. אנשיה באו לבדוק את "מרקיע שחקים" בעצמם ונדהמו לא פחות מנדיבי וגל: הכנפיים הן שמייצרות את העילוי המאפשר טיסה. ו-F15 שמאבד אחת באוויר שקול לסוס מרוץ ששתיים מרגליו נעלמו תוך כדי ריצה. איך בכלל הצליח לנחות?

 

נדיבי, גל ומטוסם נדיבי, גל ומטוסם צילום: אתר חיל האוויר

 

 

בזכות עיקרון שנולד לפני יותר ממאה שנה, והוא זה שינחית בשלום גם את מעבורות החלל הבאות של האנושות: עילוי הגוף, או בעגה המקצועית, ליפטינג באדי (Lifting Body). מדובר בתפיסה לפיה מרכב המטוס עצמו מתפקד כפרופיל אווירודינמי, שצורתו דוחקת אוויר כלפי מטה ומשאירה את המטוס באוויר. ה-F15 הוא מטוס בעל גוף מאוד רחב, שמתפקד כמשטח עילוי. כשמוסיפים לכך את הגאי הגובה המגודלים מקבלים מספיק עילוי כדי להישאר באוויר ואפילו - כפי שהוכיחו טייסינו המעולים - לנחות בחתיכה אחת.

 

גם במטוסים בתצורת כנף מעופפת - למשל, מפציץ ה-B2 הקסום של חברת נורת'רופ גראמן - מייצר הגוף עילוי, אך זה אינו ליפטינג באדי פשוט בגלל שאין פה באדי; יש כנף שמהווה גוף, בעוד שבעיקרון שתיארתי ישנו גוף שמהווה כנף. מאין הגיע, ולאן הוא הולך?

 

עיצוב מעבורת החלל ונצ'ר סטאר, בתצורת עילוי גוף עיצוב מעבורת החלל ונצ'ר סטאר, בתצורת עילוי גוף צילום: NACA

 

 

החידוש הזה צץ לפני יותר ממאה שנה, במלחמת העולם הראשונה שהיוותה דחיפה עצומה לטכנולוגיות תעופה; ממציאים ומהנדסים רבים רצו לעזור למדינותיהם ולבנות מטוסים יעילים יותר. אחד מהם הנה רוי סקרוגס, חייט ממדינת אורגון בארה"ב, עם ראש יצירתי במיוחד. הוא רשם ב-1917 פטנט על עיצוב מטוס שבו אין יותר הפרדה: כל הגוף מייצר עילוי ולא רק הכנפיים.

 

כך אפשר היה להמריא לאחר ריצה קצרה יותר, לשלוט במטוס טוב יותר במהירות איטית ולצמצם תאונות נחיתה, וגם לבנות מטוס קטן יותר פיזית כי כמעט שאין לו כנפיים. והרעיון היה כה חדשני ומהפכני, שכל תעשיית התעופה התייחסה אליו כבדיחה.

 

הפטנט של סקרוגס: מטוס בו הגוף הוא הכנף הפטנט של סקרוגס: מטוס בו הגוף הוא הכנף צילום: Wikimedia

 

 

עשר שנים ניסה סקרוגס לעניין יצרניות וצבאות בעיצוב שלו, וכל הדלתות נטרקו לו בפרצוף. לבסוף גייס כסף וב-1929 בנה והטיס מטוס עילוי גוף, לו קרא "The Last Laugh", במחשבה שצוחק מי שצוחק אחרון וכל מי שלעג לו יאכל חנות שלמה של כובעים. ההמצאה של סקרוגס עוררה עניין בקהילת התעופה, אך המטוס שלו טס רק כחמש שנים לפני שבוטל הרישוי שלו. אף חברה לא קנתה, אף צבא לא הניד עפעף, ואף כובע לא נאכל.

 

המטוס של סקרוגס, שהצליח לטוס המטוס של סקרוגס, שהצליח לטוס צילום: secretprojects

 

 

וכל זה, בצדק: פשוט לא הגיוני לבנות מטוס שכולו ליפטינג באדי. מ"ר כנף תמיד יהיה קל יותר ממ"ר גוף, לא משנה באיזה מטוס - משטח עילוי דק וקל, לעומת חלל שצריך לסחוב את רוב רכיבי האווירון. וכנפיים הן עדיין דרך נוחה יותר לא רק ליצירת עילוי, אלא גם לתמרון ושליטה יציבה; על הגוף אין מקום למאזנות גדולות, מדפים ורכיבי שליטה אחרים, ולכן מטוס שנבנה כולו בתצורה כזאת לא יהיה זריז כמו מטוס רגיל.

 

אבל מישהו הביט בשקט בפיתוח של סקוגס, הביט ורשם: נאק"א (NACA), ועדת התעופה הלאומית של ארה"ב. זהו גוף שקם עוד ב-1915 כדי לבחון פיתוחי מטוסים אפשריים, וכיום אתם מכירים אותו בתור נאס"א. והגאונים של הוועדה ידעו שסקרוגס עלה פה על משהו שימושי. משהו שנשאר באיזו מגירה נעולה במשך יותר משלושים שנה.

 

בסיס ניסויים ומטוסי נאק"א. בהזדמנות, אספר לכם על הארגון הזה בסיס ניסויים ומטוסי נאק"א. בהזדמנות, אספר לכם על הארגון הזה צילום: NACA

 

 

בראשית שנות השישים ניסתה סוכנות החלל האמריקאית לפתור בעיה גדולה: החלו משימות מאוישות לחלל, והיה קשה מאוד להחזיר את האסטרונאוטים הביתה בשלום.

 

לאחר שהשלימה החללית כניסה לאטמוספרה, היה עליה להאט כדי שלא תיפול כמו אבן, ומצנחים גדולים עזרו בכך אך יצרו אתגר חדש: אם פותחים אותם בגובה רב מספיקים להאט, אבל כל זרם אוויר יכול לשלוח את האסטרונאוטים שלך לטיול ארוך לאמצע האוקיינוס או אפילו ליבשה או לארץ אויב. אם פותחים אותם בגובה נמוך, ההאטה תהיה פחות יעילה, וזמן התגובה יהיה מוגבל יותר במקרה של תקלה. והכי גרוע: המצנחים כבדים, וכל גרם מצנח שעולה לחלל בא על חשבון גרם דלק, חמצן, או ציוד משימה.

 

תא צוות נוחת בסיוע מצנחים תא צוות נוחת בסיוע מצנחים צילום: NACA

 

 

וכאן שלפה נאס"א את העיצוב של סקוגס מהמגירה והחלה בסדרת ניסויים מאוד יצירתית: פיתוח כלי טיס שיוכל לטוס ולהיות נוח לשליטה גם בלי כנפיים. לתמונה נכנס רוברט דייל ריד, מעצב מטוסי ניסוי, שפיתח את ה-M2F1 - כלי שנראה יותר כמו אמבטיה מאשר כמו אווירון. והדבר הזה טס נהדר ב-1962 - בתחילה כדאון ובהמשך ככלי ממונע.

 

מטוס עילוי גוף ראשון, M2F1 מטוס עילוי גוף ראשון, M2F1 צילום: NACA

 

 

ב-1966 נבנו מטוסי ניסוי נוספים בתצורה זו, כמו ה-HL10 של חברת נורת'רופ, אשר נישא בידי מפציץ B52 והוטל ממנו. סדרת ניסויים הוכיחה חד משמעית שאפשר לפתח חלליות בהן הגוף יסייע בעילוי, מה שיאפשר לבנות כלים קלים ויעילים יותר. הכלי הראשון בארה"ב שפותח בתפיסה זו היה מעבורת החלל הצבאית X20 דיינמיק סורר (דיינה, סיפרתי לכם עליה פעם).

 

גם בברית המועצות שמו עין על רעיון עילוי הגוף, והוחלט לבנות מעבורת חלל זעירה שתקביל לדיינה, מיג 105 שמה. וגם היא היתה בעלת כנפיים קטנות, וגוף שסיפק את רוב העילוי הנדרש לדאייה.

 

מטוס ה-HL10 של נורת'רופ, לאחר נחיתה. מעליו המפציץ שנשא ושיגר אותו מטוס ה-HL10 של נורת'רופ, לאחר נחיתה. מעליו המפציץ שנשא ושיגר אותו צילום: NACA

 

 

גם המיג 105 וגם ה-X20 לא הפכו לכלים מבצעיים והפרויקטים בוטלו, אך עקרון ליפטינג באדי התממש בחלקו במעבורת החלל של נאס"א; יש לה כנפיים, קטנות ביחס לגודלה ומשקלה, וכל תחתית גופה מהווה מרחב עילוי. ומעבורת החלל הבאה כבר צפויה להיות הרבה יותר דומה לתפיסת ליפטינג באדי קלאסית.

 

 

עיצוב מעבורת המיג 105 עיצוב מעבורת המיג 105 צילום: englishrussia

 

 

כל מיזם מעבורות חדש מוכיח זאת; למשל, פרויקט ונצ'ר סטאר (שגם הוא בוטל) התבסס על כלי בעל כנפיים קטנטנות, שרוב העילוי שלו מגיע מגופו - מה שיסייע גם בהאטה בעת חדירה חזרה לאטמוספרה. ומעבורת דרים צ'ייסר, שעודנה בפיתוח ומסומנת כיורשת המעבורת הקלאסית, נשענת על תפיסת עיצוב שכזו.

 

 

 

מעבורת דרים צ'ייסר. שימו לב כמה היא דומה לעיצובי נורת'רופ מעבורת דרים צ'ייסר. שימו לב כמה היא דומה לעיצובי נורת'רופ צילום: NACA

 

 

ומה עם מטוסים? ובכן, מאז שנות השבעים אנו רואים יותר ויותר מטוסי קרב בהם יש אלמנט של עילוי גוף. רבים ממטוסי שנות השישים היו דקים וארוכים, כדי לצמצם התנגדות אוויר ולהסתמך על עילוי הכנפיים. ואולם, המטוסים הלכו וגדלו ומעצבים קלטו שאי אפשר לפספס הזדמנות לייעל את  עילוי הגוף. ה-F15 הוא דוגמה טובה לכלי בעל גוף רחב, שמסייע במידת מה בעילוי. זה בולט בהרבה בבן דורו, הסוחוי 27 שיותר משליש מגופו מתפקד כמשטח עילוי, ובסוחוי 57 החדיש שוב גופו עושה זאת. מר סקרוגס המנוח היה מתגאה, אולי אפילו צוחק אחרון.

 

 

סוחוי 57, שימו לב לגופו הרחב, שמהווה פרופיל אווירודינמי המייצר עילוי סוחוי 57, שימו לב לגופו הרחב, שמהווה פרופיל אווירודינמי המייצר עילוי צילום: (Dmitry Pichugin (GFDL 1.2

 

 

ונסיים ב"מרקיע שחקים" עצמו (שאגב, שופץ ותוקן וטס באושר עד עצם היום הזה): עם כל הכבוד לעיקרון הליפטינג באדי, גם לכוח המנוע היה תפקיד קריטי בנחיתה המופלאה שלו. כשצוות ה-F15 פתח מבערים, החל המטוס לתפקד כמו טיל - בגלל אובדן הכנף והדלק הוא שקל פחות וטס מאוד מהר.

 

 

 

המטוס של נדיבי וגל פשוט נעזר בכנף שנשארה לו ובמייצבי הגובה שבאחורי המטוס כדי לשמור על האיזון כמה שאפשר, בעוד המנועים דוחפים אותו קדימה במלוא הקיטור (סליחה, במלוא הסילון; היה מטוס שהונע בקיטור, זוכרים? הוא היה המטוס הראשון). טיסה נעימה!

בטל שלח
    לכל התגובות
    x