פוגואידה

תיאור דיאגרמתי של מטוס המצוי בתנודת פוגואידה

הפוגואידה (באנגלית: phugoid) היא תנועה אופיינית של מטוס המתרחשת בניסיון לייצבו בטיסה אופקית. כאשר מטוס משנה את גובהו, תנודת פוגואידה נלווית תמיד לניסיון להתייצב בגובה החדש. בתנודת הפוגואידה, המטוס מעלרד מעלה ומטפס, ולאחר מכן מעלרד מטה ויורד בגובה, כאשר בתהליך זה הוא מאיץ ומאט כאשר הוא טס "במעלה הגבעה" או "במורד הגבעה". התנודה כולה ניתנת להבנה כתמורה איטית של אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית כובדית מסביב למפלס של שיווי משקל. הפוגואידה הוא אחד ממודי הדינמיקה העיקריים של מטוס, והינו דוגמה קלאסית למערכת משוב שלילי.

תיאור מפורט

במהלך תנודת פוגואידה למטוס יש זווית התקפה קבועה בקירוב אך זווית עלרוד משתנה, הנגרמת על ידי תמורה חוזרת של מהירות הרוח המציפה (מהירות המטוס) וגובה המטוס. ניתן לעורר את הפוגואידה באמצעות הטיה קצרה של הגה הגובה (הטיה קצרה וחדה של משטח הניהוג, ולאחר מכן חזרה למצב היציב), כך שהתוצאה היא שינוי בכוח העילוי וזווית העלרוד בעוד קודם המטוס היה מצוי במצב שיוט (טי"א – טיסה אופקית). כשהמהירות יורדת, העילוי יורד ואף המטוס ירד אל מתחת לאופק, בעוד שכשהמהירות עולה, העילוי עולה ואף המטוס יטפס מעל האופק. המודל המציג את תנודת הפוגואידה מניח הנחה יסודית לגבי התנודה הקצרה – המודל מניח שהיציבות הסטטית של המטוס גבוהה (יציבות סטטית נמדדת לפי המרחק השלילי בין מרכז הלחץ למרכז הכובד, אשר מתפקד כזרוע מומנט) כך שהתנודה הקצרה קצרה מאד ומרוסנת חזק מאוד, על כן על המטוס פועלת תאוצת עלרוד נמוכה והוא שומר על זווית התקפה קבועה בקירוב. הפוגואידה היא אם כן, אחת משתי תנודות המתרחשות במוד האורכי, כשהראשונה היא התנודה הקצרה שתוארה קודם ואילו השנייה היא הפוגואידה המכונה "התנודה הארוכה".

ניתוח תנודת הפוגואידה

הפוגואידה מכונה לעיתים "תנודת כבידה" ומשום שהכבידה היא הגורם המניע אותה. המטוס המצוי בתנודת פוגואידה מנסה כל העת לחזור למצב שיווי משקל בו מתקיים שוויון בין העילוי ומשקל המטוס. אם המטוס מצוי בשיווי משקל במהירות V אז מתקיים: $W=L=C*V^{2}$. השינוי בעילוי עקב שינוי קטן בגודל המהירות הוא $dL=2CV*(dV)$, והשינוי בגובה לפי השינוי במהירות הוא $dH=V(dV)/g$, על כן תנודת הפוגואידה היא הרמונית בקירוב עם זמן מחזור:

$T={\frac {2\pi }{{\sqrt {2}}(g/V)}}=\pi {\sqrt {2}}({\frac {V}{g}})$.

זמן המחזור של תנודת פוגואידה עשוי להשתנות בין עשרות שניות למטוס קל למספר דקות עבור מטוס גדול וכבד יותר (זה בא לידי ביטוי בכך שמהירות המטוס במצב שיווי משקל גבוהה יותר, על כן זמן המחזור בנוסחה ארוך יותר). בעבור מטוסים קלים במיוחד זמן המחזור של הפוגואידה עשוי להיות בין 15 ל-25 שניות.

ראו גם

• יציבות כלי טיס