דרור - לימוד טיסה

תדריך פניות בטיסה

מטרת הפניות

לשנות את כיוון הטיסה.

רקע טכני

פניות מבוצעות בכל אחד ממצבי הטיסה היסודיים: ישרה ואופקית, נסיקה, הנמכה וגלישה, כאשר בסיום הפניה אנו ממשיכים באותו מצב בכיוון חדש. לחילופין, ניתן לבצע מעברים בין מצבי הטיסה השונים תוך כדי פניה.

פנייה אופקית

בכדי להשיג פניה שהינה חלק מתנועה מעגלית, יש צורך בכח כלפי מרכז המעגל. כח זה נקרא כח צנטריפטלי. בו זמנית, על הגוף שנמצא בתנועה מעגלית פועל כח מדומה כלפי חוץ שנקרא כח צנטריפוגלי. כאשר אנו, לדוגמא, מבצעים פניה חדה ברכב, אנו מרגישים את הכח הצנטריפוגלי שדוחף אותנו החוצה מהפניה. תחושה דומה מתקבלת בהסתובבות בקרוסלה. הכח הצנטריפטלי במקרה של פניה של מטוס הוא הרכיב האופקי של העילוי (ראה ציור 1). המכשיר במטוס שמראה תאוצה צידית ואת השפעת הכוחות הצנטריפטלי והצנטריפוגלי הוא מד ההחלקה: ה – ball.

ציור 1 - הכוחות הפועלים על המטוס בזמן פניה
תאור הכוחות הפועלים במהלך פניה בטיסה. העילוי מתפרק לשני רכיבים, האחד אנכי מאזן את המשקל והשני אופקי, אחראי לקיום הפניה.

אם α היא זוית ההטייה, העילוי L מתפרק לשני רכיבים, כדלקמן:

רכיב אנכי שמטרתו לאזן את המשקל וגודלו: L cos α.

רכיב אופקי שמטרתו לגרום לפנית המטוס וגודלו: L sin α.

ככל שזוית ההטייה α תגדל, הרכיב האנכי של העילוי יקטן. מכיוון שהמשקל לא משתנה, יש צורך בהגדלת L על מנת שיוכל להמשיך ולאזן את המשקל. לכן, במהלך פניה, נצטרך להגדיל את העילוי ע"י הגדלת זוית ההתקפה ע"י הפעלת לחץ אחורה על הסטיק. ככל שזוית ההטייה גדולה יותר, כן גדול יותר הלחץ הנדרש על הסטיק.

הגאי המטוס

פניה אופקית היא שינוי כיוון הטיסה תוך כדי שמירת גובה. הפניה מבוצעת ע"י הטיית המטוס בכיוון הפניה המבוקש. כל שלושת הגאי המטוס מופעלים בו זמנית ומשתתפים בפניה אופקית, כדלקמן:

סוגי פניה

אנו מחלקים את הפניות לשלושה סוגים: פניה קלה, פניה בינונית ופניה חדה.

פניה קלה

פניה קלה היא פניה בה ההטייה כל כך קטנה (פחות מ – 20 מעלות) עד שהיציבות הרוחבית של המטוס דומיננטית ופועלת על מנת לאזן את הכנפיים. לכן, בכדי לשמור על ההטייה הדרושה לפניה קלה, יש צורך בהפעלת מאזנות במהלך הפניה. כמובן שכל אימת שמאזנות מופעלות, גם הפעלת הגה כיוון נדרשת על מנת למנוע סבסוב כתוצאה מגרר המאזנות.

פניה בינונית

פניה בינונית היא כזאת שנוצרת מהטייה (בין 20 מעלות ל – 45 מעלות) שבה המטוס שומר על זוית ההטייה ללא הפעלת מאזנות. למעשה, לאחר שהמטוס נמצא בהטייה הנכונה, אין צורך בהפעלת כל הגה לשמירת ההטייה והפניה.

פניה חדה

פניה חדה היא כזאת שנוצרת מהטייה (45 מעלות ומעלה) בה יש למטוס נטיה להגדיל את ההטייה בגלל ההבדל בעילוי בין הכנף החיצונית לפניה (עילוי גדול יותר) לבין הכנף הפנימית לפניה (עילוי קטן יותר), שהינו בעל השפעה רבה יותר מנטיית המטוס להקטין את ההטייה בגלל יציבותו הרוחבית. בפניה חדה יש צורך בהפעלת מאזנות במהלך הפניה על מנת למנוע הגדלת ההטייה. כמובן שכל אימת שמאזנות מופעלות, גם הפעלת הגה כיוון נדרשת על מנת למנוע סבסוב כתוצאה מגרר המאזנות. הצורך בהגה כיוון מוסבר גם באופן אחר: מאחר והכנף החיצונית נעה יותר מהר, היא מייצרת יותר עילוי ולכן גם יותר גרר שלצורך איזון המצב יש צורך בתיקון ע"י הגה כיוון (ראה ציור 2).

ציור 2 - שימוש בהגה כיוון במהלך פניה חדה
תאור הכוחות הפועלים במהלך פניה בטיסה. העילוי מתפרק לשני רכיבים, האחד אנכי מאזן את המשקל והשני אופקי, אחראי לקיום הפניה.

החלקה בפנייה

כאשר המטוס נמצא בהטייה הרצויה, אין צורך יותר בלחץ על המאזנות ולכן גם לא על הגה הכיוון. אם ממשיכים להפעיל לחץ על הגה הכיוון, זה יגרום למטוס להחליק החוצה לפניה (skid). אם מנסים לאזן את הגה הכיוון ע"י הפעלת לחץ נגדי, זה יגרום למטוס להחליק לתוך הפניה (slip). ניתן לזהות בקלות החלקה ע"י התבונות בכדור שבמד ההחלקה. כל אימת שאינו במרכז, המטוס מחליק. אנו ננסה להגיע למצב בו החניך ירגיש מתי המטוס מחליק ללא התבוננות במד ההחלקה.

סיום פנייה

את הפניה מסיימים ע"י איזון כנפיים שמושג בתנועה מתואמת של מאזנות והגה כיוון, תוך שחרור לחץ מהגה הגובה. למעשה התנועות זהות בעוצמתן ובתזמון שלהן לאלו של הכניסה לפניה, רק בכיוונים ההפוכים. ככלל אצבע, תחילת הגלגול להוצאת ההטייה מתחיל בחצי מזוית ההטייה לפני הכיוון המבוקש. בהטייה של 20 מעלות – 10 מעלות לפני הכיוון המבוקש, ב – 60 מעלות – 30 מעלות לפני וכו'.

תיקון לנפילת אף

קורה רבות שבמהלך הפניה האף יורד ומאבדים גובה. הדרך לתקן זאת היא ראשית להקטין את ההטייה ורק לאחר מכן להרים את האף באמצעות הגה הגובה. הפעלת לחץ אחורה בהגה הגובה בשעה שהמטוס בהטייה חדה, תגדיל את ההטייה ותחריף את נפילת אף המטוס ואובדן הגובה.

אומדן זוית ההטייה

אנו נבצע פניות של 30 מעלות ושל 45 מעלות הטייה. זוית ההטייה היא הזוית הנמדדת בין הפנל הקדמי לאופק. הדרך העיקרית לדעת באיזו הטייה אנו נמצאים היא לאמוד זוית זו (ראה ציור 3). כמו כן, ניתן להציץ באופק המלאכותי הכולל מד זוית הטייה. דרכים נוספות לודא את גודל ההטייה הן כדלקמן:

ציור 3 - אומדן זוית ההטיה
אומדן זוית הטיית המטוס ביחס לאופק, במהלך פנייה.

יחסי מהירות, רדיוס פניה ושיעור פניה

הדרך הטובה ביותר להבין את היחסיות בין מהירות, רדיוס פניה ושיעור פניה היא פיזיקה:

[1]L cos(α) = W
[2]L sin(α) = m v2 / R
[3]tan(α) = m v2 / W / R
[4]rate = v / (2 π R) = tan(α) W / m / v
ציור 4 - השפעת זוית ההטיה על רדיוס ושיעור הפניה במהירות קבועה
במהלך פניה במהירות קבועה, ככל שמגדילים את זווית ההטייה, רדיוס הפניה קטן ושיעור הפניה גדל.

ממשוואה [3] רואים שבמהירות קבועה, רדיוס הפניה קטן ככל שזוית ההטייה גדלה (ראה ציור 4). כן רואים שבהטייה קבועה רדיוס הפניה גדל ככל שהמהירות גדלה (ראה ציור 5).

ממשוואה [4] רואים שבמהירות קבועה, שיעור הפניה גדל ככל שזוית ההטייה גדלה (ראה ציור 4). כן רואים שבהטייה קבועה, שיעור הפניה קטן ככל שהמהירות גדלה (ראה ציור 5).

ציור 5 - השפעת מהירות הטיסה על רדיוס ושיעור הפניה בזוית הטייה קבועה
במהלך פניה בזוית הטיה קבועה, ככל שמגדילים את המהירות, רדיוס הפניה גדל ושיעור הפניה קטן.

מהירות הזדקרות בפניה

ממשואה [1] נקבל:

[5]L cos(α) = 1/2 ρ v2 S CL cos(α) = W

משואה זו נכונה לכל מצבי מקדם העילוי, בפרט כאשר מגיע לערכו המקסימלי בנקודת ההזדקרות. לפיכך:

[6]1/2 ρ vs2 S CLmax cos(α) = W

ומכאן:

[7]vs = sqrt(W / (1/2 ρ S CLmax cos(α))) = vsstraight and level / sqrt(cos(α))

כלומר, ככל שזוית ההטייה גדלה, מהירות ההזדקרות גדלה. לדוגמא, ב – 60 מעלות הטייה מהירות ההזדקרות גדלה פי 1.41.

פניה בנסיקה

בעת נסיקה, ניתן לבצע פניות בדומה לפניות אופקיות, תוך שימת דגש על הנקודות הבאות:

פניה בהנמכה

בעת הנמכה במהירות שיוט (90 קשר), פניות מתבצעות באותה מהירות בטוחה כמו בטיסה ישרה ואופקית. לכן ההבדל העיקרי הוא במצב האף (גובה האופק בחלון הקדמי) ובמידת הפעלת הגה הכיוון כי מראש אנו מתחילים בהנמכה עם קצת לחץ על דוושה שמאל.

פניה בגלישה

פניה בגלישה מאוד שימושית בטיסה, בעת פניה מבסיס לפיינל. אותן בעיות של פניה במהירות נמוכה הקיימות בפניה בנסיקה, קיימות גם כאן. לכן, גם כאן נגביל את עצמנו לעד 15 מעלות הטייה. כמו כן, אין לנו את זרם הפרופלור מה שמקשה על ההיגוי.

יש לשים לב לכך שבכדי לשמור מהירות גלישה של 65 קשר בזמן הפניה, האף חייב להיות נמוך יחסית ואובדן הגובה משמעותי. שגיאה נפוצה היא החזקת אף גבוה יחסית בזמן הפניה ואובדן מהירות שזוהי תופעה מאוד מסוכנת, במיוחד קרוב לקרקע.

שיטת עבודה

נתחיל עם עבודה על תיאום יד ורגל. נבחר נקודה על האופק ונגלגל את המטוס סביב הנקודה כאשר האף יצביע כל הזמן על אותה נקודה. תיאום נכון של יד ורגל יאפשר גלגול סביב נקודה. נתחיל בהטיות קטנות ובקצב איטי ולאט לאט נגדיל את ההטייה ונגביר את הקצב. הסיכוי שחניך יצליח בזה כבר בהתחלה הוא אפסי. לכן המדריך יבקש מהחניך שירגיש יחד איתו את התנועות ולאט לאט יעביר את השליטה לידיו (ורגליו).

אנו נבצע פניות של 30 מעלות ושל 45 מעלות לשני הכיוונים כאשר כל תרגיל יתחיל ויסתיים בטיסה ישרה ואופקית. ניתן להקשות ע"י חיבור פניות ימינה ושמאלה תוך הפיכת הטייה בכיוון מסוים ללא התייצבות בטיסה ישרה ואופקית בין שתי הפניות. בפניה של 45 מעלות, חשוב להרגיש g קבוע לאורך כל הפניה.

אנו נתחיל בפניה לצד אחד בלבד ורק לאחר שנגיע לשליטה סבירה בה, נעבור לצד השני. המעבר בין שני הצדדים כרוך בקושי מסוים של תמונת אף שונה (ראה ציור 7).

בשלב ראשון, נעבוד רק על תיאום יד ורגל. לא נקפיד על הגובה, לא כיוון התיישרות ולא ניקוי. בהמשך נכניס את הנושא של ניקוי, אח"כ שמירת מצב אף וגובה.

ברגע שהגענו להטיה הרצויה, הגאים עוברים לניוטרל וההטיה נשמרת. האף רץ על האופק באותו גובה בחלון. אם האף נופל, נוציא הטיה ונפעיל לחץ אחורה בסטיק. נחזור לגובה הנכון ונחזור להטייה הנכונה.

בכדי להכניס קצת עניין לטיסה, ננמיך ל – 500 רגל מעפ"ש ונעקוב אחרי תואי של נחל. בכדי להצליח בזה, החניך יהיה חייב לעבוד נכון בתיאום יד ורגל.

בטיחות

שגיאות אופייניות

תנועת גוף ביחס למטוס

חניכים נוטים להתנגד לתנועת המטוס ביחס לכדור הארץ ומנסים לשמור את גופם ישר (ראה ציור 6). חניך שעושה זאת פוגם ביכולתו להשתמש באופק החיצוני ולכן יש לתקן שגיאה זאת מיד.

ציור 6 - נטיית חניכים שלא "לזרום" עם הטיית המטוס ולהתנגד לתנועתו
במהלך הטיית המטוס, חניכים נוטים להתנגד לתנועת המטוס ולהשתדל להישאר ישרים ביחס לכדור הארץ.

אי קבלת מצב אף שונה בין הטייה ימינה והטייה שמאלה

מכיוון שבצסנה 152 יושבים בצד המטוס, ציר האורך של המטוס לכל משמעות תפעולית נמצא בצד המטוס. לכן מצב האף בפניה ימינה שונה ממצב האף בפניה שמאלה (ראה ציור 7). במצב האף הנכון לעיני החניך המטוס נראה כמטפס בפניה אופקית נכונה שמאלה ומנמיך בפניה אופקית נכונה ימינה.

ציור 7 - תמונה שונה המתקבלת בהטיה שמאלה לעומת ימינה כאשר יושבים לא במרכז
חוסר סימטריה בתמונה המתקבלת מהטיה ימינה לעומת שמאלה, כאשר הטייס חניך יושב לא במרכז המטוס אלא בצד שמאל. בהטיה ימינה רואים יותר אדמה ואילו בהטיה שמאלה רואים יותר שמים.

שגיאות בהפעלת ההגאים

פניה זה תמרון שדורש הרבה קואורדינציה בהפעלת כל שלושת ההגאים בו זמנית. ניתן להבחין בשגיאות הבאות:

שגיאות אופייניות נוספות