כנף מעופפת

כנף מעופפת (באנגלית: Flying Wing) היא תצורת כנף גדולה המשתלבת עם גוף כלי הטיס ונמשכת מאף כלי הטיס ועד זנבו. מושג זה גם מתאר את כלי הטיס המשתמשים בתצורת כנף זאת. מטוסי כנף מעופפת מתאפיינים בנתון שטח כנף גדול מאוד ועם מנת עובי גדולה. עם זאת, כנף זאת מתאפיינת ביציבות אורכית נמוכה, זאת בשל העובדה שהזרוע של ההגאים המייצבים את כלי הטיס בעלרוד הוא קרוב מאוד למרכז המסה.

תצורת כנף מעופפת מאפיינת לרוב כלי טיס חמקנים.

היסטוריה

כלי טיס ללא זנב נוסו עוד בשנים הראשונות של התעופה כאשר בשנת 1905 ג'ון ויליאם דון ייצר כלי טיס כנף מעופפת בעל כנפיים משוכות. המטוס הציג תכונות יציבות טובות. מטוס זה השפיע על מספר עיצובים בשנים שלאחר מכן.

כנף מעופפת הציעה מספר יתרונות על גבי עיצובי כנף סטנדרטיים כגון יחס עילוי-גרר גדול, שטח כנף גדול ומיקום רב לדלק, ציוד ונוסעים ולכן מספר מחקרי עיצוב התבצעו על שימוש הכנף במטוסי נוסעים. בשנת 1910 הוגו יונקרס רשם את הפטנט שלו על מטוס נוסעים עם תצורת כנף מעופפת שתוכנן לשאת עד 1,000 נוסעים, אם כי החלום שלו לא התממש.

ניסיונות נוספים בברית המועצות הניבו בעיקר דאונים ומטוסים קלים ששימשו לניסוי.

בארצות הברית בשנות ה-30 התמקדו בשימושים הצבאיים לכנף זאת וניסו ליצור מפציצים ארוכי טווח. שני עיצובים עיקריים, נורת'רופ N-1M ואשלמן FW-5, טסו בשנות ה-40 המוקדמות.

העניין במטוסי כנף מעופפת לא שכך במהלך מלחמת העולם השנייה, דאונים ומטוסים קלים נוסו בתקופה זאת כדגמים מוקטנים למטוסים צבאיים גדולים יותר. לקראת סוף המלחמה, בגרמניה הנאצית, האחים הורטון יצרו את ההורטון Ho 229, מטוס קרב סילוני עם עיצוב כנף מעופפת. המטוס טס מספר פעמים מוגבל מאוד ורק שלושה דגמי ניסוי יוצרו, הראשון התרסק, והאחרון לא הושלם ומעולם לא טס.

לאחר מלחמת העולם השנייה המשיך פיתוח מטוסי כנף מעופפת בעיקר כמטוסי הפצצה כבדים כגון ה-YB-35 וב-YB-49 אם כי בשל בעיות יציבות וכן בגלל מעבר הדגש בביצועים למהירות גרמו לביטול פרויקטים אלו שכן מטוסי כנף מעופפת שהתאפיינו בכנף בעלת מנת עובי (היחס בין מיתר הכנף לגובה) גדולה תרמה לביצועים ירודים במהירויות גבוהות והגבילו את כלי הטיס לטיסה תת-קולית. עיצוב כנף מעופפת נוסה עוד מספר פעמים לאחר מכן בעיקר בדאונים קטנים.

בשנות ה-80 העניין בתצורת כנף מעופפת חודש בגלל תכונות החמקניות של עיצוב זה. חברת גראמן ייצרה את ה-B-2 ספיריט - מפציץ חמקן בתצורת כנף מעופפת ללא כל משטח ייצוב. בעקבות זה החלו לפתח מטוסי כנף מעופפת חמקנים נוספים אם כי תצורה זאת מאפיינת מטוסים לא מאוישים. ישנם גם פיתוחים למטוסים חשמליים בלתי מאוישים בעלי תצורת כנף מעופפת המשתמשים בשטח הכנף הגדול של הכנף לתאים סולריים המייצרים חשמל להנעה.

מאפיינים

אווירודינמיקה, יציבות היגוי וביצועים

מטוסי כנף מעופפת מתאפיינים בתצורה חסרת זנב, כלומר ללא משטחי מייצב גובה וכן ללא משטחי מייצב כיוון ובשל כך תצורה זאת מתאפיינת בחוסר יציבות בצירים אלו ודורש אמצעי היגוי לא סטנדרטיים כגון משטחי היגוי משולבים כגון אלוונים ומשטחים חצויים הדומים לספוילרונים המשמשים כהגאי כיוון על ידי שליטה על הגרר בקצוות הכנפיים ואף על ידי שליטה על דחף של המנועים אם יש מנועים מרובים.

מנת העובי הגדולה האופיינית למטוסי כנף מעופפת יוצרת גרר גבוה מאוד במהירויות גבוהות ובמיוחד בטווח העבר-קולי ולכן מרבית כלי הטיס הללו לא מיועדים לטיסה על-קולית. לעיתים בשביל להגביל את מנת העובי מתכננים את המבנה המרכזי והכנפיים להיות פחוסים, כאשר מרכיבי מבנה שדורשים לפלוש החוצה מהכנף, דוגמת כונסי אוויר למנועים או תא הטייס יבנו בצורת בליטות על גבי הגוף.

מבנה

בשל העובדה שכנף המטוס נמשכת כמעט לכל אורך המטוס מטוסים מעיצוב זה מתאפיינים בדרך כלל בכנפיים משוכות וכן במיתר כנף ארוך במיוחד. במטוסים אלה הכנף משתלבת יחד עם המבנה המרכזי ולכן מטוסים אלו מתאפיינים גם בכנפיים עבות יחסית. מבנה זה מתאפיין בחלל פנימי רב בכנפיים יחסית לאורך המטוס. מה שמאפשר התקנת מנועים וכמות גדולה מאוד של דלק בכנפיים יחסית לעיצובים סטנדרטיים.

עם זאת, מטוס זה מתאפיין בתיבות כנף ושורשי כנף גדולים במיוחד ודורשים יחס מיוחד בעיצוב מבנה המטוס. מוטות הרוחב של הכנף נוטות להיות גדולות וכבדות בשביל להתמודד עם מגוון הכוחות האופייניים למטוס זה בניגוד לעיצובים סטנדרטיים, דוגמת העובדה שמרבית השליטה בסבסוב בכלי טיס כזה מגיעה מהספוילרונים המותקנים בקצות הכנפיים ושם מתמקד חלק גדול של הגרר בכנף המושך את קצה הכנף אחורנית יחסית לציר האופקי של כלי הטיס, המאפיין הזה אף משמעותי יותר בטיסה בתנאי מזג אוויר קשים ובמהלך תמרונים.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא כנף מעופפת בוויקישיתוף

תעופה • תעופה צבאית • תעופה אזרחית
עקרונות	אווירודינמיקה • כוח עילוי • גרר • מספר מאך • זווית התקפה • הזדקרות • פרופיל אווירודינמי • עומס כנף • מערבולת • אפקט קואנדה • יחס גלישה • פינת ארון המתים	מטוס פעלולים ציור של כדור פורח מסוק
כלי טיס	מטוס • מסוק • כדור פורח • ספינת אוויר • דאון • המראה ונחיתה אנכית (VTOL) • המראה ונחיתה קצרה (STOL)
מבנה	כנף • כנפון קצה־כנף • מדף • מאזנות • ספוילר • מעצור אוויר • מוטת כנפיים • כונס אוויר • כני נסע • הגה גובה • הגה כיוון • תא הטייס • משטחי היגוי • קנארד
הנעה	מנוע בעירה פנימית • מנוע כוכבי (רדיאלי) • מדחף • מנוע סילון • היפוך דחף • מנוע מגח סילון • מנוע על-מגח סילוני • מנוע רקטי • חשמל
תופעות	גלגול הולנדי • צימוד אינרציאלי • בום על-קולי • התעבות סביב כלי טיס • אוסצילציה • ורטיגו • התקרחות
מערכות	מחווני טיסה • צינור פיטו • מכל דלק נתיק • מצנח בלימה • אוויוניקה • מערכת בקרת טיסה • חיווט תעופתי • קופסה שחורה
שלבי טיסה	הסעה ודחיפה • המראה • טיפוס • הנמכה • שיוט • נחיתה • אווירובטיקה • הקפה
מקצועות	צוות אוויר • טייס • מהנדס טיסה • צוות קרקע • הנדסת אווירונאוטיקה
מונחים בתעופה