משטחי היגוי (תעופה)

משטחי היגוי (באנגלית: Flight Control Surfaces וכן Flight Controls) הם משטחים אווירודינמיים המשמשים לשליטה במטוס במעופו באוויר. משטחי היגוי מתחלקים לשתי קבוצות עקרוניות: משטחי היגוי ראשיים ומשטחי היגוי משניים – משטחי עזר.

דוגמה לממשק ניהוג קלאסי של מטוס

תרשים דוגמה למשטחי היגוי במטוס בואינג 727

משטחי היגוי ראשיים

פרוט של משטח מאזנת

משטחי היגוי ראשיים הם משטחי היגוי השולטים במטוס בצירי התנועה הראשיים – עלרוד, גלגול וסבסוב. ההגאים הללו מופעלים ישירות על ידי ממשק ההיגוי של הטייס – מוט היגוי ודוושות.

מאזנות

ערך מורחב – מאזנות

מאזנות הן משטחים המותקנים על קצוות שפת הזרימה של הכנפיים ונעים בצורה הפרשית – אחד נגד השני. משום שהם נמצאים בקצוות הכנפיים הרחק ממרכז הציר האורכי, ולכן הם מסובבים את כלי הטיס סביב הציר הזה ושולטים על המטוס בציר הגלגול. במטוסי סילון הטסים במהירויות גבוהות לרוב משתמשים בהגאים נוספים בשביל לעזור בגלגול בתנאים אלו הכנפיים מסוגלות להתעוות יתר על המידה. לעיתים משתמשים במאזנות מהירות גבוהה – משטחים קטנים באמצע אורך הכנף במקום בקצה ובמחבלים.

הגאי גובה

ערך מורחב – הגה גובה

הגאי גובה המותקנים בזנב המטוס הרחק ממרכז המסה של המטוס ועל גבי שפת הזרימה של מייצבי הגובה ועל ידי עלייה או ירידה יוצרים מומנט סיבובי סביב הציר הרוחבי של המטוס ועל ידי זה שולט על זווית העלרוד של המטוס. לעיתים הגאי גובה נבנים כמשטח סנפיר גדול המשלב את מייצב הגובה ונעים כמקשה אחת.

הגה כיוון

ערך מורחב – הגה כיוון

הגה כיוון הוא משטח המותקן על גבי מייצב הכיוון בזנב המטוס והרחק ממרכז המסה של המטוס. על ידי תנועה ימינה ושמאלה של המשטח הוא יוצר מומנט סיבובי סביב הציר האנכי. למרות היותו אחד המשטחים העיקריים הוא לא משמש כמשטח המכוון את כלי הטיס בציר הכיוון שכן פניות מתבצעות על ידי גלגול ולא על ידי כיוון. במקום זאת המשטח משמש בשביל ביטול החלקות ויצירת טיסה ופניות מתואמות, ביטול גרר מאזנות.

הגאים משולבים

ישנם מספר סוגי הגאים ראשיים המשלבים עקרונות פעולה של מספר הגאים ראשיים ומשניים:

• פלפרון (Flaperon) – הלחם באנגלית של מדפים ומאזנות. כאשר הכנף כוללות משטח היגוי אחד לכל אורכה ניתן לשלב פעולה של מאזנת ומדף במשטח זה, כאשר מוסיפים תנועה הפרשית על גבי שלב הפריסה של המשטח.
• אלוון (Elevon) – הלחם באנגלית של הגה גובה ומאזנות. במטוסי כנף דלתא ללא זנב שבה כנף הדלתא נמשכת עד לסוף מבנה המטוס ההגה בשפת הזרימה של הכנף ישלב פעולה של הגה גובה ומאזנות, כאשר ההגאים זזים בצורה סימטרית, המטוס יגיב בעלרוד, כאשר ההגאים זזים בצורה הפרשית המטוס יגלגל.
• טיילרון (Taileron) – הלחם באנגלית של זנב ומאזנות. במהירות גבוהה מאזנות יכולות לעוות את הכנפיים יתר על המידה, בעוד במטוסי נוסעים נוהגים להשתמש במחבלים או מאזנות מהירות גבוהה, במטוסי קרב, במיוחד אלה בעלי כנף גאומטריה משתנה, לא מסוגלים לשלב משטחים מיוחדים למהירות גבוהה. במקום זאת, במהירות גבוהה מטוסים בעלי משטחי הגה גובה ישתמשו בתנועה הפוכה בין הגאי הגובה בשני הצדדים בשביל לגלגל את המטוס.
• ספוילרון (Spoileron) – הלחם באנגלית בין מחבלים למאזנות. במטוסים גדולים ומטוסים בעלי כנף גאומטריה משתנה מחבלים מסייעים או אף מהווים את ממשק השליטה העיקרי בגלגול. באופן פעולה זה של מחבלים רק בכנף אחת המחבל יפתח, העילוי עליה ייהרס והיא תרד מטה, תוך גלגול של המטוס.

משטחי היגוי משניים

משטחי היגוי משניים מספקים יכולת מסוימת של שליטה על מעטפת הטיסה של כלי הטיס כדי שכלי הטיס יוכל להשיג ביצועים שלא אפשריים במצב רגיל. לדוגמה, מדפים עוזרים למטוס לטוס במהירויות נמוכות בהן תצורת כנפי המטוס לא מאפשר טיסה – בהמראה או נחיתה. לרוב משטחים אלה נשלטים על ידי הטייס על ידי מפסקים או ידיות בתא הטייס, או בצורה אוטומטית על ידי מערכת בקרת הטיסה של המטוס.

מדפים

תמונה הממחישה את שני סוגי משטחי המדף. בקדמת הכנף פרוש מדף שפת התקפה מסוג כנפון, ובשפה האחורית של הכנף פרוס מדף שפת זרימה מחורץ

ערך מורחב – מדף (תעופה)

מדפי שפת התקפה

מדפי שפת התקפה מקלים על זרימת האוויר להיצמד לכנף ועל ידי כך מגדיל את זווית ההתקפה הקריטית של הכנף, שימושי בעיקר בשלבי ההמראה והנחיתה. במטוסי קרב המשטח נשלט על ידי מערכת בקרת הטיסה ומסייע בתמרונים חריפים.

מדפי שפת זרימה

מדפי שפת הזרימה מגדילים את קמרון הכנף ואיתן מגדילים עילוי וגרר ומאפשרים לכנף לתפקד במהירויות נמוכות יותר, שימושי בעיקר בשלבי ההמראה והנחיתה, נשלט לרוב על ידי ידית מדפים בתא הטייס.

מחבלי זרימה

ערך מורחב – ספוילר (תעופה)

מחבלי זרימה הם משטחים המותקנים בשפה העליונה של הכנף שתפקידם להקטין את עילוי כלי הטיס וכן מוסיפים גרר. במטוסי נוסעים מחבלי זרימה מסייעים לכלי טיס להאט ומונעים את הסיכון בהתרוממות לאוויר במהלך נחיתה לאחר הנגיעה בקרקע. במהלך שאר הטיסה, מסייעים המחבלים בגלגול.

מעצור אוויר

מעצור האוויר המורם מאחורי חופת מטוס F-15I ״רעם״ מסייע בבלימת המטוס בנחיתה

ערך מורחב – מעצור אוויר

מעצור אוויר או מעצור צלילה מאפשר שליטה על הגרר של כלי הטיס ומאפשר להקטין את המהירות במהלך הנמכה, נחיתה או את התאוצה במהלך צלילה. במטוסי קרב מעצור האוויר נשלט על ידי מפסק על גבי המצערת.

לוחוני קיזוז

ערך מורחב – קיזוז (תעופה)

לוחוני קיזוז הם משטחים קטנים המותקנים על גבי המשטחים הראשיים ועל ידי תנועה לאחד הצדדים, המשטח משנה את נקודת האיזון של המשטח מבחינת הגרר ועל ידי כך משנים את מצב האמצע של ההגאים ומאפשרים להקטין את העומס על הטייס שיכול במקום לתפעל את ההגאים הראשיים בצורה מתמדת לקזז את כלי הטיס למצב היציב ולתת לכלי הטיס להטיס את עצמו.

קנארד

ערך מורחב – קנארד

תמונה הממחישה קנארד נע – מטוס יורופייטר טייפון בהמראה עם משטח הקנארד פונה לכיוון זרימת האוויר

במטוסים בעלי כנף דלתא משתמשים במשטח קנארד המסייע בייצוב זרימת האוויר בצידו העליון של הכנף, מוסיף מעט עילוי בקדמת מרכז המסה ומקטין את הנטייה של מטוסי כנף דלתא להיות יציבים יתר על המידה.

סוג נוסף של קנראד נקרא קנראד נע המסוגל לנוע ומגדיל את יעילותו על ידי הכוונתו לכיוון זרימת האוויר (על פי זווית ההתקפה).

ראו גם

• מערכת בקרת טיסה
• תצורת כנף

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא משטחי היגוי בוויקישיתוף