כנף (תעופה)

מטוס KC-10 של חיל האוויר האמריקאי, בעל כנפיים משוכות לאחור מתדלק מטוס קרב F-22 בעל כנפים בעלות מבנה טרפזואידי

הכוחות האווירודינמיים הפועלים על פרופיל הכנף נגד זרימת האוויר

מטוס F-14 עם כנפיים בגאומטריה משתנה במצב פרוש

כנפי מטוס תחת בדיקות עומס

בתעופה, כנף היא משטח המשמש לייצור כוח עילוי אווירודינמי, והמאפשר לכלי הטיס לשהות באוויר, והיא מהווה חלק מהותי ממערכת ההיגוי של כלי הטיס.

כנפי מטוסים

בניגוד לכנפיים של בעלי חיים, כנפיהם של מטוסים אינן נעות, ולפיכך עליהן לספק עילוי רק עקב צורתן. עבור מטוס שנמצא בתנועה, הכנפיים דוחות כמות מסוימת של אוויר, כלומר הן מפעילות כוח על האוויר. עקב חוק הפעולה והתגובה, האוויר מפעיל על הכנפיים כוח בחזרה. כמות האוויר הנדחית מהכנפיים כלפי מטה וכלפי מעלה תלויה בצורתן ובזווית בה הן מוצבות. עילוי יתרחש כאשר הכוח שמפעיל האוויר מתחת לכנף כלפי מעלה יהיה גדול מהכוח שמפעיל האוויר מעל הכנף כלפי מטה. הלחץ מעל כנף שפועל עליה כוח עילוי יהיה קטן מהלחץ תחתיה.

בכלי טיס מודרניים, כנפי המטוס עשויות - כמו גוף המטוס עצמו - מסגסוגות אלומיניום ומגנזיום, שתי מתכות קשיחות וקלות. הכנפיים החלולות מכילות את רוב הדלק המשמש את מנועי המטוס; בתוכן עוברת רשת מסועפת של צינורות המובילים את הדלק מהכנף אל המנוע. הכנפיים משמשות במטוסים רבים לנשיאת המנועים עצמם, ולעיתים גם מכלי דלק וחימוש (במטוסי קרב).

כנפי מטוסים מעוצבות בצורות שונות, בהתאם לביצועים ולמהירות הנדרשת מהמטוס. כנפי דלתא, למשל, הן בצורת משולש ישר-זווית, כמו במטוסי הכפיר והלביא הישראליים ומטוסי המיראז' 3 והקונקורד הצרפתיים, כנפי דלתא יעילות במיוחד לטיסות במהירות על-קולית גבוהה. למטוסים אחדים, כגון ה-F-14, וה- F-111 של הצי האמריקני והסוחוי 17 הרוסי, כנפיים בעלות גאומטריה משתנה, המסוגלות במצבן הפרוש להיות כמעט מאונכות לגוף המטוס ובמצבן המכונס להיצמד לגוף המטוס. המצב המכונס מיועד למהירויות גבוהות, והפרוש למהירויות נמוכות. כנפיים בעלות גאומטריה משתנה משלבות את היתרונות של כנפי דלתא ושל הכנפיים המסורתיות, אולם המנגנון הגורם להן לנוע הוא כבד, יקר, מסובך ומועד לתקלות; עקב כך הופסק ייצורם של מטוסים עם כנפיים בעלי גאומטריה משתנה בשנות ה-80, וכיום מחליפות אותן טכנולוגיות חדשות.

כנפונים

ערך מורחב – כנפונים

כנפונים (Winglets) הם הארכה אנכית כלפי מעלה או משיכה לאחור של קצות כנפי כלי טיס כמו מטוסים ודאונים בעלי כנף קבועה (נקרא גם כנפון קצות-כנף), תפקידם הוא להוסיף יציבות למטוס ולהקטין את התנגדות האוויר.

משטחי שליטה על הכנף

משטחי שליטה על הכנף:
1. כנפון (Winglet).‏
2. מאזנות (Aileron‏).
3. מאזנות למהירות גבוהה.
4. תושבות המדפים.
5. מדפי קרוגר (Krüger‏).
6. מדפי שפת התקפה (Slats‏).
7. מדפי שלושה חלקים פנימיים (Flaps‏).
8. מדפי שלושה חלקים חיצוניים (Flaps‏).
9. ספוילר (Spoiler‏).
10. ספוילר ומעצור אוויר.

על כנפי המטוס ישנם מספר משטחי שליטה נעים (Flight control surfaces) המאפשרים לטייס לשלוט על מצב המטוס.

מדפים

ערך מורחב – מדף (תעופה)

מדפים (Flaps) הם משטחים הנעים בחלק האחורי של הכנף המשמשים לשינוי הפרופיל האווירודינמי והעילוי המופק מהכנף. שינוי הפרופיל נעשה לצורך הגדלת כושר העילוי של המטוס במהירות נמוכה הנדרשת לגישה לקראת נחיתה או להמראה ולמניעת הזדקרות המטוס כתוצאה ממהירות זו.

מדפי שפת התקפה (Slats) הם משטחים נעים בחלקו הקדמי של פרופיל הכנף והם מתפקדים בדיוק כמו המדפים הרגילים.

מאזנות

ערך מורחב – מאזנות

מאזנות (Ailerons) הן משטחי שליטה נעים התלויים בקצה סף הזרימה (הפרופיל האחורי) של כנפי המטוס. באמצעות המאזנות ניתן לשלוט על הגלגול של המטוס. המאזנות פועלות בצורה מנוגדת זו לזו כלומר, כשמאזנת בכנף אחת יורדת המאזנת בכנף השנייה עולה: כאשר מאזנת אחת יורדת היא מגדילה את כוח העילוי וגורמת לכנף שלה לעלות למעלה וכך להפך.

ספוילרים

ערך מורחב – ספוילר (תעופה)

ספוילרים (Spoilers) הם משטחים המתרוממים כלפי מעלה בחלק האחורי שעל פני הכנף לפני המדפים. הם משמשים להאטה נמרצת של המטוס על הקרקע מיד לאחר הנחיתה על ידי הקטנת כוח העילוי של הכנף. מספר מטוסים משתמשים בספוילרים לשליטה על גלגול המטוס במקום או בנוסף למאזנות.

מעצורי אוויר

ערך מורחב – מעצור אוויר

מעצורי אוויר (Air Brakes) הם משטחים הפועלים בדומה לספוילרים אך בניגוד להם הם מגדילים משמעותית את מקדם הגרר נגד זרימת האוויר (בדומה למצנח) ומגדילים את קצב ההנמכה, אך אינם משפיעים רבות על כוח העילוי. בעת נגיעת המטוס בקרקע נפתחים גם הם יחד עם הספוילר לבלימת המטוס.‏‎ ‎

כנפון טיל

בטילים ישנם כנפונים לשני צרכים עיקריים: ניהוג וייצוב.

בעוד במטוס, השימוש העיקרי בכנפיים הוא יצירת עילוי למטוס על מנת לאפשר את שהייתו באוויר. הטיל, השוהה זמן קצר יחסית באוויר, משתמש במנוע הרקטי או סילוני לקבלת דחף מספק לתאוצה, ואילו הצורך בעילוי זניח.

עקב מהירותו הגבוהה וצורתו של הטיל, בעת תעופתו הוא מסתחרר. לשם כך לרוב מציבים כנפוני ייצוב בחלק האחורי של הטיל כך ששקול המומנטים ימצא מאחורי המסה של הטיל (כמו סנפירי רשת (grid fins)).

כנפונים בעלי ציר תנועה לצורך ניהוג, לרוב יהיו בחלק הקדמי של הטיל (מכונים קנארדים). תנועתם מתבצעת באמצעות מנוע (חשמלי, פניאומטי או אחר). כמו כן, להבדיל מכנפי מטוס, הם אינם חלולים.

לרוב, ישנם בסך הכול 8 משטחי כנף בטיל (4 מאחור, בבסיס המנוע, המיועדים לייצוב, ו-4 מקדימה, לפני מקטע הרש"ק). בטילים מתקדמים כדוגמת הפיתון 5 ישנם יותר מ-12 משטחים שונים.

מוטת כנפיים

ערך מורחב – מוטת כנפיים

מוטת כנפיים הוא מושג העוסק ברוחב הכולל של הכנפיים, מקצה אל קצה, ולמעשה מודד את הרוחב המקסימלי של כלי הטיס, ונותן מידע בסיסי על העילוי המשוער שלו.

כך למשל, ל-F-15 מוטת כנפיים של 13 מטר, ואילו לטיל AIM-120 אמראם מוטת כנפונים של 52.5 ס"מ.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא כנף בוויקישיתוף