מטוס הנוסעים החדיש ביותר

אבי בן דוד, אסף מנוחין )תשס"ו( 1

מטוס הנוסעים החדיש ביותר

אבי בן דוד אסף מנוחין

ארגון משימה להוראהבמדעי הטכנולוגיה תשס"ו

2005


בהרות והמלצות המבוא- למורה

:הנושא

.השוואה בין תכונות שני מטוסי נוסעים הנמצאים בשלבי סיום הייצור שלהם

:מבנה המשימה

תחילה יש טקסט קצר המציג חלק מתכונותיהם של שני מטוסי נוסעים * אופייניים של כל אחד מן המטוסים, 8לאחריו מצורפת טבלה המציגה

. שאלות5ולסיום יש

מתייחסות לתכונות המטוסים המתוארות בטקסט ובטבלה 1,2,5השאלות *.לצורך הפקת מידע מן הטכסט והטבלה, ביצוע השוואות והסקת מסקנות

מתייחסות לכוחות הפועלים על מטוס במצבי טיסה שונים, ידע 4 ,3השאלות * .המתבסס על יסודות בעיקרון הטיסה של המטוס )אינו מופיע בטקסט(


מטרות המשימה:

התשובות לשאלות מאפשרות הפעלת מיומנויות של:

הפקת מידע מטבלה וטקסט, חישוב בעזרת נוסחה, יכולת השוואה, הסקת מסקנות, יישום ידע מדעי

וטכנולוגי ופיתוח בר-קיימא.

איתור הקשיים:

מושגים לא מוכרים או לא ברורים, ידע מדעי וטכנולוגי, קישור בין השאלה לטקסט קודם

ולשאלות קודמות, שימוש בנוסחה, התאמת יחידות וסדרי גודל, חיבור וקטורים )אלגברי(, כתיבת נימוק

מבוסס, קריאת מידות סרטוט.


הערות והמלצות למורה:

ניתן לגשת ללימוד המשימה בשתי גישות:

לפני קריאת הטקסט, יש ללמד יסודות של: "מה זה 1.מטוס, כיצד הוא טס ואיזה כוחות פועלים עליו.

כמובן שיהיה צורך גם לחזור על מושג כוח, חיבור כוחות ושקול כוחות .

למרחיבים יותר ניתן ללמד את ההקשר לחוקי ניוטון. .4 ו-3בעזרת הידע הזה ניתן לענות ישר על השאלות

בהמשך ניגשים לקריאת הטקסט והטבלה ומסמנים את האופייניים הנדרשים ביתר השאלות.


הערות והמלצות למורה )המשך(:

ללימוד המשימה:גישה שנייה

. ניגשים לקריאת הטקסט , הטבלה והשאלות 2ומסמנים בהם את כל המושגים והביטויים הלא

ידועים או אלה הדרושים להרחבת הידע.

פונים לקישורים המצורפים שחלקם כוללים מילון מושגים הדרושים להבנת הנושא.

גם במקרה זה, מומלץ לפנות לשתי קבוצות השאלות .3,4 ואחר כך ל -1,2,5הנ"ל ולענות תחילה לשאלות

הקישורים במצגת מאפשרים להעמיק בידע המדעי –טכנולוגי הרלוונטי, בהתאם ליכולות התלמידים.


החדיש ביותר בעולם מטוס הנוסעים(חסרונות ו-יתרונות )קריאת המאמר, הטבלה וסימון דגשים

נערך בצרפת טקס ההשקה של מטוס הנוסעים 2005בינואר שתי קומות נוסעים, ובין הגדול ביותר בעולם. במטוס החדש יש

. השירותים המוצעים לנוסעים – מספרה, קזינו ומכון כושרמטוס בגודל כזה מצריך הכנת מסלולי המראה ונחיתה ארוכים

. 2006. המטוס אמור להיכנס לשימוש בשנת במיוחד

חברת בואינג האמריקאית, שהיא המתחרה העיקרית של חברת , במטוסים קטנים יותראיירבוס האירופאית, החליטה להתמקד

היכולים לטוס ישירות, ללא צורך בחניית ביניים ותדלוק, למספר יעדים רב יותר.

נחשף מטוס חדש כזה של חברת בואינג 2005בפברואר המסוגל לטוס ישירות למרחקים גדולים, כמו מלונדון

שבאנגליה לסידני שבאוסטרליה.


לפניכם בטבלה השוואה בין שני המטוסים החדישים:

מידות]מטרים[

עלות רכישת המטוס

ליון ]מדולר[

נוחות מסה]טון[

מס' נוסעים

מרבי

מהירות ממוצעת]קילומטר

לשעה[

טווח טיסה

]]קימרבילומטר[

מס' מנועי

ם

– מוטת כנפיים79.8 73אורך– 24.1גובה–

200

מעל הממוצ

ע

550 850

945 14,200 4 איירבו380Aס

-

מוטת כנפיים –60.9

63.7אורך–18.5גובה–

רגיל 185 347 440 969 17,446 2 בואינג777-

200LR

777-200LR למטוס בואינג A-380 – השוואה בין מטוס איירבוס 1טבלה

5חזרה לשאלה


משך הטיסה

-777בואינג 200LR

משך הטיסהאיירבוס

380A-

מרחק בק"מ

עיר יעד

5585 ניו יורק

3615 תל-אביב

1 שאלה

-380Aהמשוער של מטוס איירבוס משך הטיסהא. מה יהיה בואינג ומטוס 777-200LR הערים אל מלונדון שייצאו ,

:הבאות בטיסה ישירה


נמדד ב- ]ק"מ[ או ]מטר[L: סימול טווח הטיסה - המרחק(1נלקח מטבלה בשאלה )

נמדדת ב- ] שעות[,]דקות[ או ]שניה[t : סימול - זמןמשך הטיסה נמדדת ב-]ק"מ/שעה[ או ]מטר/שניה[v: סימול מהירות הטיסה-ממוצעת

(4נלקח מטבלת ההשוואה עמודה )מהירות קבועה עם שינוים קטנים-

נוסחאות וחישוביםv=L/tמהירות הטיסה = טווח הטיסה/משך הטיסה

t=L/v= טווח הטיסה/מהירות הטיסה משך הטיסהשעות[ ו 5 ]שעות[=]5.91= *5585/945עבור איירבוס לניו יורק משך הטיסה=

]דקות[55 שעות3.82= 3615/945 לתל אביב משך הטיסה= שעות5.76= 5585/969עבור בואינג לניו יורק משך הטיסה= שעות3.73=3615/969 לתל אביב משך הטיסה=

הפיכת חלקי שעה לדקות]שניות[36 ]דקות[ ו- 54 ]דקות[=54.6]דקות[= 60X 0.91 ] שעות[ = 0.91*

הערה: לא מקובל למדוד זמן בחלקי שעה!!!]דקות[ 55 לכן ניתן לעגל ל-

:משך : הסבר ותרגול למושג1הכנה לתשובה לשאלה הטיסה


1 תשובה לשאלה

מטרת השאלה: יכולות – הפקת מידע מטבלה; חישוב זמן טיסה

(:100% )ניקוד מלא מחולק במהירות ]ק"מ[ מחושב לפי מרחק ב- משך הטיסהא.

(בחלקי שעותׁ)התשובה ]ק"מ לשעה[.הטיסה ב-

משך הטיסה - שעות

-777בואינג LR

משך הטיסה - שעות

איירבוס 380A-

מרחק בק"מ עיר יעד

5.8 5.9)'ש' ו-55 דק 5(

5585 ניו יורק

3.7 3.8 3615 ירושלים


הוא לסידני מלונדון המרחק אחד 16,997ב. כל האם ק"מ. ישירה, מבלי צורך לעצור יוכל להגיע לסידני בטיסה מהמטוסים

בדרך לתדלוק?

עונים לפי טבלת ההשוואה: טווח הטיסה של המטוסים: ק"מ14200 איירבס ק"מ 17446 בואינג

ק"מ16,997 המרחק מלונדון לסידני הוא

לא יוכל להגיע לסידני בטיסה ישירה, -380A מטוס איירבוס כי טווח הטיסה שלו קטן יותר.

לתשובה נכונה.28% ( סעיף ב.0.1– לכל חישוב נכון )עד כדי 18 % : סעיף א.ניקוד חלקיכל התשובות אינן נכונות או לא ענוללא ניקוד:

1תשובה לסעיף ב' של שאלה


2שאלה

"אל-על" הישראלית התעופה להשקיע בחברת כדאי האם דיון נערך איירבוס מטוס בואינג -380Aברכישת מסוג יותר, קטנים במטוסים או ,

777-200LR .

חסרונות ושני יתרונות שני רשמו בהחלטה, "אל-על" לחברת לסייע כדי מרכזיים של שני סוגי המטוסים:

777-200LRבואינג -380Aאיירבוס

1. יתרונות

2.

1. חסרונות

2.


2 תשובה לשאלה מטרת השאלה: יכולות – ניתוח מידע מטקסט ומטבלה

ידע על מדע – מדע וטכנולוגיה בחברה (, 100%ניקוד מלא )

חסרונות לכל סוג מטוס. 2 יתרונות ו-2ציינו א.מתוך הטכסט והיתר מן הטבלההמודגשים דוגמאות הנתונים

777-200LRבואינג -380Aאיירבוס

. טווח טיסה ארוך יותר1 . מרווח מאוד ומציע יותר 1שירותים לנוסעים

)נוחות(

יתרונות

. מחיר רכישה זול יותר2 גדול 2 נוסעים מספר .יותר

. פחות מרווח ומציע פחות 1שירותים לנוסעים

. נדרש מסלול המראה 1ונחיתה ארוך במיוחד

חסרונות

. מספר נוסעים קטן יותר2 . במקרה של תאונה – 2יותר נפגעים

מנועים-בטיחותי יותר, מימדים 4יש אפשרויות נוספות להשוואה כמו: גדולים-דורש מקום גדול יותר לאחזקה, וכו...

- לכל יתרון/חסרון נכון שצוין בטבלה.סה"כ 10%סעיף א. ניקוד חלקי של80%

לא ענו. : כל התשובות אינן נכונות, אוללא ניקוד


ב. מהי המלצתכם לחברת אל-על? נמקו.

ניתן לרשום דוגמה להמלצה אפילו מתחום אחר ובכל מקרה

ההמלצות תיהנה מבוססות על טבלת ההשוואה.

מה המלצתכם? ......

ב. כל המלצה מנומקת הנשענת על הנתונים. )לדוגמה- איירבוס משיקולי שירות לנוסע, או בואינג משיקולי עלות רכישה

על תשובה נכונה וללא ניקוד אם לא ענו20% סעיף ב.

– 2המשך תשובה שאלה סעיף ב


3 שאלה השאלה מתבססת על ידע ביסודות האווירודינמיקה והפיסיקה. מוצע הערה:

או להשתמש בקישורים ע"פי יכולות התלמידים ומסגרת הזמן המוקצב. אפשרות אחרת היא הוראה מקדימה של המושגים באווירודינמיקה בסיסית

ובפיסיקה הדרושים להבנת הטקסט והשאלות.

ביניהם תנועתו של מטוס רבים, מגורמים , כדור הארץמושפעת המטוס האוויר לדעת ומנוע חשוב המטוס ינוע כיצד לקבוע כדי .

מהו הפועלים עליו במצבים שונים.שקול הכוחות

( אפשרויות מספר על ( 1-5לפניכם הפועלים הכוחות לשקול :מטוס

. הכוח השקול שווה לאפס.1. הכוח השקול הוא בכיוון התנועה.2. כיוון הכוח השקול מנוגד לכיוון התנועה.3. הכוח השקול מכוון למעלה.4 . הכוח השקול מכוון למטה.5


בטבלה הבאה נתונים מספר מצבים של מטוס )א-ד(. השתמשו לשקול הכוחות ורשמו בטבלה את זה המתאים לכל 1-5באפשרויות

אחד ממצבי המטוס.

ד. מטוס נע במהירות קבועה

בגובה קבוע

ג. מטוס מאיץ בגובה קבוע

ב. מטוס במנוחה על הקרקע

א. מטוס מאט בגובה קבוע

מצב:

שקול כוחות

3הכנה לתשובה לשאלה על סמך ידע הנרכש

בעזרת הקישורים הבאים:

3המשך שאלה


הכוחות הפועלים על המטוס

T כוח ההנעה -D - כוח התנגדות האווירL כוח העילוי -W משקל המטוס )כוח -

הכבידה(

סיכום שקול הכוחות על המטוס בהתאם למצב המטוס שקול הכוחות

בגובה משתנה * המטוס במנוחה טיסה בגובה קבועעל הקרקע

מצב המטוס

עליה ירידהכוחות המטוס מאט המטוס מאיץ במהירות קבועה

L<W L>W L=W L=W W=L L=0W= N כוח(

התגובה(

W משקל המטוס

Lכוח העילוי T=D T=D T<D T>D T=D T=0

D=0T כוח ההנעה D כוח

התנגדותבכיוון

מטהבכיוון מעלה

נגד כיוון התנועה

בכיוון התנועה

שווה לאפס שווה לאפס שקול הכוחות

L בשינויי גובה )נסיקה או צלילה( מדובר על שינוי ברכיב האנכי של *


3תשובה לשאלה מטרת השאלה: ידע של מדע – תנועה וכוחות: שקול כוחות

(:100% )ניקוד מלא

ד. מטוס נע במהירות

קבועה בגובה קבוע

ג. מטוס מאיץ בגובה קבוע

ב. מטוס במנוחה על

הקרקע

א. מטוס מאט בגובה קבוע

מצב:

. הכוח השקול 1שווה לאפס.

. הכוח השקול 2הוא בכיוון

התנועה.

. הכוח השקול 1שווה לאפס.

. כיוון הכוח 3השקול מנוגד לכיוון התנועה

שקול כוחו

ת

למצב המטוס. – לכל התאמה נכונה של שקול הכוחות25% :ניקוד חלקי

.כל התשובות אינן נכונות, או לא ענוללא ניקוד:


4שאלה מטוס נע בגובה קבוע לכיוון מזרח במהירות

הולכת וגדלה )מאיץ(. סמנו איזו מבין דיאגראמות הכוחות שלפניכם יכולה לתאר את

המטוס ברגע מסוים? הכוחות הפועלים עלהסבירו את תשובתכם

מעלהא

מערבמזרח

מטה

במעלה

מטה

מערב מזרח

ג

מערבמזרח

מעלה

מטה

ד

מערבמזרח

מעלה

מטה


4תשובה לשאלה בטבלת שקול הכוחות )בתשובה לשאלה 3(חוזרים לעיין

מטרת השאלה: ידע של מדע – תנועה וכוחות: דיאגראמת כוחות.

יכולות – הפקת מידע מדיאגראמה

(: תשובה א'100% )ניקוד מלא

המטוס מאיץ מזרחה לכן הכוח הפועל בכוון מזרח הסבר: גדול מן הכוח הפועל בכוון המנוגד )מערב(. מאחר והוא נע בגובה קבוע, הכוחות בכוון מעלה ומטה מאזנים זה את זה.

תשובה אחרת, או לא ענו.ללא ניקוד:


5שאלה היעזרו

וסמנו בטבלת ההשוואהבמלבנים את המידות המתאימות של מטוס

- בהתאם 380Aאיירבוס לחיצים המסומנים באיורים שלפניכם:

79.8

24.1

73

5התשובה לשאלה

( נרשמו 1מידות המטוס )מטבלה במשבצות ליד התרשימים.

מטרת השאלה: יכולות – ניתוח תרשים והפקת מידע מטבלה

(: המידות בהתאמה 100% )ניקוד מלאמ'.73 מ', 24.1 מ', 79.8מלמעלה למטה:

(: לכל רישום נכון33% )ניקוד חלקי

תשובה אחרת, או לא ענו ללא ניקוד:


קישורים למחוון למשימה:מטוס הנוסעים החדיש ביותר בעולם

: תנועה וכוחות הנושאים בתוכנית הלימודים

: גבולות המדע והטכנולוגיה בהיבט חברתיהקשר המשימה

המקור: אתרי אינטרנט:

http://www.aircraft-info.net/aircraft/jet_aircraft/airbus/A380/ תמונות של איירבוס A-380

http://www.boeing.com/commercial/777family/200LR/K63261-2.html -777-200 תמונה של בואינגLR

http://www.nationmaster.com/encyclopedia/Boeing-777 -777-200מידע - בואינגLR

http://www.geocities.com/khlim777_my/index.html שאל את הטייס" – שאלות ותשובות"

http://www.lerc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/short.htmlאתרי התעופה של נאסא

http://planet.nana.co.il/aviron2/Information/Flying/Flying.html כיצד טס איירבוסhttp://travel.howstuffworks.com/a380.htm/printableהמטוס-עברית

(. משרד הבטחון הוצאה לאור ת"א.7 )אווירודינמיקה(. 1986אביר,דוד, )ביבליוגרפיה:

. הוצאת אשל ת"אמכניקה לתיכון ולאוניברסיטה(. 1994 אשל, יורם,ד"ר, )

נחיתה מוצלחת


הכוחות הפועלים על המטוס

T כוח ההנעה -D - כוח התנגדות האווירL כוח העילוי -W משקל המטוס )כוח -

הכבידה(

סיכום שקול הכוחות על המטוס בהתאם למצב המטוס שקול הכוחות

בגובה משתנה * המטוס במנוחה טיסה בגובה קבועעל הקרקע

מצב המטוס

עליה ירידהכוחות המטוס מאט המטוס מאיץ במהירות קבועה

L<W L>W L=W L=W W=L L=0W= N כוח(

התגובה(

W משקל המטוס

Lכוח העילוי T=D T=D T<D T>D T=D T=0

D=0T כוח ההנעה D כוח

התנגדותבכיוון

מטהבכיוון מעלה

נגד כיוון התנועה

בכיוון התנועה

שווה לאפס שווה לאפס שקול הכוחות

חזרה L בשינויי גובה )נסיקה או צלילה( מדובר על שינוי ברכיב האנכי של *


דיאגרמת הכוחות הפועלים על המטוס בטיסה ישרה במהירות קבועה שקול הכוחות שווה

לאפס!

חזרה

: הינו הכוח הנוצר בניצב לכנפי המטוס כתוצאה מזרימת האוויר מסביב (L- LIFTכוח העילוי ) פרופיל האווירודינמי ויוצרת הפרש לחצים בשני צדדיו.

: הינו כוח משיכת מסת גוף המטוס ע"י כדור הארץ (W- WEIGHT)משקל המטוס

)פרופלור( מניעה כוח הסחב-משיכה)מנוע סילון( או כוח הדחף :הינו ) ( T-THRUSTכח ההנעה את המטוס ומשיגה את זרימת האוויר סביב גוף המטוס.

: הינו כוח התנגדות האוויר לתנועת המטוס(D-DRAG)כוח התנגדות האוויר


שקול כוחות, כוחות , חיבור כוחות )מתבסס על מכניקה לתיכון-ד"ר ח.

אשל(

כולנו מכירים מחיי היום יום שלנו. הרמת משקל כוחאת המושג מן

הרצפה, משיכת עגלה,דחיפת ארון או מכה של פטיש על מסמר.

המשותף בצורת הפעולה של הכוחות הנ"ל הוא שהכוח פועל ע"י מגע

בין הגופים. אבל זו אינה הצורה היחידה שבה פועל כוח. כדור הארץ מפעיל כוח על הירח או על גופים הנמצאים במרחק

ממנו, המגנט מפעיל כוח על סיכה הנמשכת אליו, וכו...

מתאר את הצורות שבהן משפיעים שני גופים זה על הכוחהגדרה :

זה.

המשך לסוגי כוחות


סוגי הכוחות בטבע ותיאורם

-כוח המשיכה בין כל שני גופים, התלוי בכמות החומר כוח הכבידה שממנו הם

שלהם(.m מורכבים ) המסה - כוח משיכה ודחייה בתוך האטום, ובין אטומים כוח חשמלי ומגנטי

סמוכים, ובמהירותם התלוי בכמות המטען החשמלי של הגופים

היחסית.- כוח הפועל בגרעין האטום בטווחים קטנים מאוד. כוח גרעיני חזק

- כוח הפועל בגרעין האטום. כוח גרעיני חלש: כל הכוחות הנ"ל ניתן לתאר ע"י גודלם)עוצמה( הנמדדת הכוחתיאור

בעזרת .כיוונם יחידות פיסיקליות )ניוטון, קג"כ,...( וע"י

הקו לאורכו פועל .""ווקטורצורת התיאור הזאת נקראת הכוח הינו

. קו הפעולה של הווקטוראת הווקטור מתארים בעזרת חץ המאופיין גם בגודל

)אורך בקנה מידה( וגם בכיוון: 15 10 25

קו פעולה של הווקטור

המשך לשקול כוחות


.: הינו חיבור אלגברי חיבור ווקטורים

)כוחות( הפועלים על אותו קו פעולה בכיוון אחד מתחברים - ווקטורים א. וכיוונו ככיוון הכוחות.שקול הכוחות לסכום אחד הנקרא :

כוחות( הפועלים על אותו קו פעולה בכוונים מנוגדים מהחסרים- ווקטורים ) ב.שכיוונו כסימן האלגברי של שקול הכוחות אלגברית וההפרש ביניהם הינו

ההפרש.– ווקטורים )כוחות( הפועלים על קווי פעולה שונים מתחברים לשקול . ג

או טריגונומטרית. ווקטורי המחושב בצורה גראפית דוגמאות:

5- = 10 + 15 ב. 25 = 15 + 10 א.

15 = + 5

10-

15 34 ג. 27[ ימינה בזווית של ° N ]34 שקול הכוחות

30

פתרון גרפי ע"י מקבילית הוקטורים: העוצמה )הגודל( נמדדת בקנה מידה והכיוון במעלות )זוויות( גם ניתן לחשב את השקול בעזרת חישוב טריגונומטרי

חזרה חזרה לשאלה 3


(S-הינו המרחק בין קצוות הכנפיים )מוטת כנפיים(c-הקו הישר המחבר בין שפת ההתקפה לשפת הזרימה )מיתר הכנף

- מתאר את צורת חתך הכנף של המטוס,רופיל אווירודינמיפ מאפשר זרימת אוויר חלקה

מוטת הכנפיים

מיתר

שפת התקפה

שפת זרימה

מנת מימדים

שטח הכנפיים

קצה כנףשמאל

קצה כנף ימין

מוטת כנפיים

חזרה חזרה לחתך כנף

פרופילחתך כנף


כיצד זה יתכן, שמטוס, גוף הכבד מהאוויר, יכול להתרומם מהקרקע, לרחף, ולטוס למרות כוח-המשיכה, כיצד המטוס טס?שמופעל עליו? לא אין זה קסם, מאחורי "פלא זה" עומד הסבר מדעי, והנה הוא לפניך:

הדינמיקה של טיסת המטוס. כמו כל חומר גם האוויר הוא חומר בעל מסה ומולקולות שנעות. תנועת המולקולות גורמת ליצירת לחץ. תנועת האוויר היא האוויר.

הכוח, הגורם לעפיפונים ובלונים לעלות. יש לו כוח לדחוף, ולהרים ציפורים לשמים וגם מטוסים. האוויר מורכב ממספר גזים: חמצן, (, שלאוויר יש מסה, ותנועת Evangelista Torricelli, הוכיח המדען, אוונגליסטה טוריסלי )1964מימן, פחמן דו-חמצני וחנקן. בשנת

המולקולות יוצרות לחץ. ( בתגלית מדעית זו בתכנון ספינת אוויר. בסרטוטי הספינה הוא Francesco Lana, נעזר פרנצ'סקו לאנה )17לקראת סוף המאה ה-

השתמש ברעיון, שלאוויר יש מסה. הספינה בנויה מכדור חלול מלא אוויר. כאשר האוויר ייצא מהכדור, הכדור יאבד ממשקלו, וכך יוכל לרחף באוויר. לכל ספינה יחוברו ארבעה כדורים, וכך, כשהכדורים יתרוממו באוויר הספינה, המחוברת אליהם, תרחף באוויר.

התוכנית מעולם לא יצאה לפועל, ונשארה רק בסרטוטים.ארבעה כוחות פועלים על המטוס בשעת טיסה: משקל המטוס )כוח המשיכה(, ארבעת הכוחות, הפועלים על המטוס בשעת טיסה.

העילוי, הדחף והגרר )ראה איור(., הפועל על כוח העילוי מושך את המטוס כלפי הקרקע עקב כוח המשיכה. כדי להתנגד למשיכה זו יש צורך בכוח נגדי, משקל המטוס

הכנפיים, אך הכנפיים מספקות את כוח העילוי, רק כשהן בתנועה. כדי להניע את המטוס קדימה, יש להפעיל כוח דחף. כוח זה מושג באמצעות מדחף )מנוע בוכנה(, או באמצעות מנוע סילון הפולט סילון גזים חזק מפתח בחלקו האחורי. כנגד הדחף פועל על המטוס

(.ניוטון אייזיק חוקי התנועה שלכוח הגרר. כוח הגרר הוא תוצאת התנגדות האוויר להתקדמות המטוס )ראה אומנות הטייס מתבטאת בכך, שהטייס יצליח לאזן את כל הכוחות האלה, באופן שמטוסו יטוס כרצונו.

קימור החלק העליון של כנפי המטוס גורם לאוויר לנוע מהר יותר מעל אזור זה לעומת יצד הכנפיים גורמות לעילוי המטוס? כ מהירות אוויר, הנע מתחת לכנף. האוויר האיטי, הזורם מתחת לכנף, דוחף אותה מעלה, לעומתו האוויר המהיר יותר , הנע מעל הכנף,

דוחף אותה מטה )ראה איור(. כוחות אלה גורמים לעילוי הכנף.(aviron )דף מאתר

חזרה


שלושת חוקי התנועה של ניוטוןאם חפץ לא נע הוא לא יתחיל לנוע בעצמו. של ניוטון. הראשוןהחוק

ואם חפץ נע הוא לא ייעצר או ישנה כיוון, אלא אם משהו יגרום לכך.

ככל שחפצים נדחפים יותר חזק, הם ינוע מהר יותר של ניוטון. השני החוק ק"ג תזיז 1ניוטון על מסה של 1 )הפעלת כוח של F=m·a ורחוק יותר.

אותו בתאוצה של מטר לשניה בריבוע(. 1

לפי החוק השלישי של ניוטון חפץ, שנדחף, או של ניוטון. השלישי החוק שנמשך, ידחוף, או ימשוך באותו כוח לכיוון הנגדי. לדגומא: אם ננסה

להרים חפץ כבד נאלץ להפעיל כוח כדי לדחוף אותו מעלה. החפץ כבד, מכיוון שהוא מייצר כוח נגדי שווה כלפי מטה. כוח זה פועל על ידיו של המרים. המשקל מועבר מידי המרים לקרקע דרך רגליו. כתוצאה מכך הקרקע, הנדחפת כלפי מטה, מפעילה כוח נגדי שווה כלפי מעלה. אם הקרקע הייתה דוחפת )מפעילה כוח נגדי( קטן יותר, מרים החפץ יכל

ליפול דרכה )הקרקע תשקע(, ואם הקרקע הייתה מפעילה כוח גדול יותר מרים החפץ היה עף באוויר.

חזרה


השליטה בתנועת המטוס במרחב מתבצעת בעזרת חלקים נעים, . השליטה בטיסת המטוסהממוקמים בכנפי המטוס ובזנבו. השליטה בתנועת חלקים אלו מתבצעת באמצעות הגאים, הממוקמים

בתא-הטייס. באמצעות הגאים אלו, מתבצעות ארבעת התנועות של המטוס במרחב:

גלגול המטוס ימינה או שמאלה מתבצע באמצעות מאזנות )מדף הקבוע לכנף עם (. Roll )גלגולצירים(. שתי המאזנות מחוברות בניהן באופן כזה, שכאשר מזיזים אחת כלפי מטה השניה תעלה. זו המוטה כלפי מטה תיצור כוח עילוי רב יותר, וצד זה של המטוס יטה כלפי מעלה, בעוד שהצד השני

יטה כלפי מטה. ניתן לומר, שהמאזנות יכולות להטות את המטוס סביב ציר דמיוני, הנמשך מחרטומו ועד זנבו.

השליטה במאזנות מתבצעת באמצעות סטיק, הממוקם לפני מושב הטייס, ובטיסה נמצא בין רגלי הטייס. הזזת הסטיק ימינה או שמאלה תגרום לתזוזת המאזנות, המחוברות לסטיק באמצעות מטות היגוי וכבלים. הזזת הסטיק ימינה תגרום לירידת הכנף הימנית, והזזת הסטיק שמאלה תגרום לירידת

הכנף השמאלית. במטוסים חדישים יותר השליטה במאזנות מתבצעת על-ידי אות חשמלי, המגיע מהסטיק בתא-הטייס, וגורם לשינוי הזווית, בה המאזנות נמצאות.

עילרוד המטוס מעלה או מטה גורם למטוס לנסוק או לצלול. תנועת העילרוד ( Pitch )עילרודמתבצעת באמצעות מדפים )הגאי רום(, הממוקמים בכנפיים האחוריות של המטוס )משטח הזנב(.

מדפי המטוס מחוברים בניהם בצורה כזו, ששניהם נעים באותו כיוון. כלומר, כאשר מעלים או מורידים אחד מהם, גם השני עולה או יורד בהתאם. השליטה במדפים מתבצעת באמצעות אותו הסטיק,

השולט במאזנות, רק הפעם הזזת הסטיק קדימה או אחורה תגרום לתזוזת המדפים בהתאם. משיכת הסטיק על-ידי הטייס לכיוונו גורמת להטיית המדפים כלפי מעלה. הטיה זו גורמת לאוויר ללחוץ בכוח

רב יותר על החלק העליון של הכנפיים האחוריות, ומאלצו לרדת. כתוצאה מכך, מתרומם חרטום המטוס והמטוס נוסק. כאשר המדפים מוטים כלפי מטה כתוצאה מהזזת הסטיק קדימה, האוויר דוחף את משטח הזנב כלפי מטה, והמטוס צולל. ניתן לומר, שמדפי המטוס יכולים להטות את המטוס סביב

ציר דמיוני, הנמשך מגחונו ועד גגו. במטוסים חדישים יותר השליטה במדפים מתבצעת על-ידי אות חשמלי, המגיע מהסטיק בתא-הטייס, וגורם לשינוי הזווית, בה המדפים נמצאים.

במסוקים העילרוד מתבטא בהרמה והורדה של אף המסוק בלבד. כדי שהמסוק יעלה בגובה, או ירד בגובה טייס המסוק משתמש במוט היגוי נוסף, הקרוי קולקטיב. מוט זה נמצא לצד הטייס.

המשך


המשך השליטה בתנועות המטוס:

סבסוב הינו פניית המטוס ימינה או שמאלה לאורך ציר הרוחב. השליטה בתנועת (. Yaw )סבסובהסבסוב מתבצעת באמצעות משטח אנכי, שמחובר באמצעות צירים לחלקו האחורי של

זנב המטוס. זהו הגבה הצד, המחובר באמצעות כבלי פלדה דקים ומוטות היגוי אל זוג דוושות, המצויות מתחת לסטיק. כאשר לוחץ הטייס ברגלו על הדוושה השמאלית, נמשך

הגה הצד שמאלה. כתוצאה מכך, לוחץ האוויר בכוח רב יותר על המשטח השמאלי של הגה זה, והזנב נע ימינה, ואילו המטוס כולו מסתובב שמאלה. לחיצה על הדוושה הימינית

תגרום לתוצאה הפוכה. בסבסוב המטוס משתמש הטייס גם במאזנות בנוסף להגה הצד.

בדרך-כלל יש במטוס גלגל איזון, שאותו יכול הטייס לסובב לצדדים כדי לשנות את זווית משטחי הכנפיים האחוריות. הוא משתמש בו כדי לאזן את המטוס מבחינת הכובד של חלקו הקדמי

והאחורי. באופן זה אין הטייס חייב לדחוף ולמשוך כל הזמן במוט ההיגוי, אלא להשתמש בגלגל האיזון.

ברוב המטוסים החדישים יש מדפים נוספים בכנפיים, הממוקמים סמוך לגוף המטוס. שלא כמאזנות המדפים יכולים לנוע רק מטה )רק מתחת לגובה הכנף( ובמקביל, כלומר כשאחד המדפים יורד גם השני יורד. השליטה במדפים מתבצעת באמצעות ידית בתא-טייס. ירידת

המדפים מגבירה את כוח העילוי. השימוש בהם נועד כדי להפחית את מהירות המטוס בשעת הנחיתה. כך למעשה, יש בכנפיים שתי מערכות של משטחים נעים: המאזנות,

. המחוברות סמוך לקצוות הכנפיים, והמדפים, המחוברים סמוך לגוף המטוס

חזרהדפים מאתר( Aviron)ראה קישור-


זרימת אוויר מסביב לפרופיל אווירודינמי יוצרת הפרש לחצים בשני צדדיו ** .)חתך הכנף(המתבטא ביצירת "כח העילוי" המרים את הפרופיל

כיצד נוצרים כל האלמנטים של התהליך הזה?

( ומנוע המטוסכדור הארץ,האוויר השפעת) משיגים ע"י משיכת האוויראת זרימת T)או דחיפת( המטוס בכוח מניע

Thrust)) המושג בעזרת

,מנוע המטוס

D האווירהמתגבר על כוח ההתנגדות (Drag).המתנגד לתנועת המטוס ,

מסביב לכנפיים גורמת זרימת האוויר L (Lift (להיווצרות כוח העילוי

משקל המטוס המרים את

W( כדור הארץ) כוח משיכת (Weight).

יש לציין שאלו הם ארבעת הכוחות העיקריים

הפועלים על מטוס בטיסה ישרה

כח עילוי

התנגדות האוויר

משקל המטוס

חזרה

כוח הנעה

התנגדות האוויר


מושגים פיסיקליים שימושיים באווירודינמיקה

יחידות הגדרה סמל

המושג

קילוגרם כמות החומר

m מסה

מטר/שנייה, ק"מ/שעה שינוי אורך הדרך ליחידת זמן

v מהירות

מטר /שנייה בריבוע השינוי במהירות ליחידת זמן

a תאוצה

תאוצת משיכת כדור הארץ מטר /שנייה בריבוע9.81 תאוצת נפילת גוף

g תאוצת כובד

ניוטון, קג"כ הכוח בו נמשכת המסה של הגוף

לכדור הארץ

W משקל

ניוטון/מטר בשלישית משקל ליחידת נפח –

γ משקל סגולי

ניוטון/מטר מרובע פסקל ,בר, אטמוספרה

הפעלת כוח על יחידת שטח-

P לחץ

משקל האוויר על שטח-בגובה אטמוספרה1הלחץ=פני הים:

Pa לחץ אטמוספרי

יח' לחץ התוצאה של פעולת לחצים בכיוונים מנוגדים על אותו שטח .יוצרת כוח

שקול.

ΔP הפרש לחצים

חזרה להפרש לחצים חזרה

מטוס הנוסעים החדיש ביותר

Documents