מטאורולוגיהמיקרומטאורולוגיה ותופעות בטיסה

הקדמה

מאחר וכלי טיס משתמש באוויר על מנת לטוס, ביצועיו תלויים בנתוני האטמוספירה ותופעות מזג האוויר באוויר בו הוא טס. פרק זה דן בהשפעות מזג האוויר על כלי הטיס ומטרתו להקנות ידע שימושי שאיתו תוכלו להפעיל את כלי הטיס אותם אתם מטיסים בבטחה.

השפעות טמפרטורה

טמפרטורה משפיעה על מנגנונים שונים בכלי הטיס, החל מכוח העילוי וכלה במערכות השונות. כתלות בסוג ומאפייני כלי הטיס, אפשר לחזות השפעות של טמפרטורות בטווחים מסויימים על הטיסה. השפעות אלו יפורטו (בדרך כלל) בספר ההפעלה של כלי הטיס, ובסעיף זה נסקור את ההשפעות העיקריות.

שינויים בעילוי
עילוי על כנף או רוטור מושפע באופן ישיר משינוי בצפיפות האוויר, וזו מושפעת מהטמפרטורה החיצונית. במילים אחרות, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר כך יווצר פחות עילוי על משטחים בכלי הטיס המייצרים עילוי.

בתהליך ההמראה קיימת השפעה משמעותית. כל כלי הטיס (כנף קבועה, סובבת או רב להב) צריך להגיע לכוח עילוי מינימלי על מנת להתרומם מהקרקע שלכל הפחות גדול מהמשקל העצמי. בכלי טיס עם כנף קבועה השינוי בעילוי ישפיע על מרחק ההמראה וידרוש מהירות המראה גבוה יותר ולכן מסלול ארוך יותר בטמפרטורה גבוהה או מהירות נמוכה יותר ומסלול קצר יותר בטמפרטורה נמוכה.

העיקרון זהה בכלי טיס עם כנף סובבת שדורש זווית להבים גבוהה יותר על מנת להתרומם ביום חם, וברב להב שדורש מהירות להבים גבוהה יותר באותם תנאים.

שינויים בהספק המנוע
בכלל כלי הטיס מערכות ההנעה יושפעו מהשינוי בטמפרטורה החיצונית. מערכת ההנעה מורכבת ממנוע ומדחף או רוטור, או ממנוע סילוני בכלי טיס סילוניים. בכלל כלי הטיס למעט מנוע חשמלי, הספק מערכת ההנעה ייפגע עם העלייה בטמפרטורה. מאחר והספקים של מנועים חשמליים ספציפיים עולה עם הטמפרטורה, אך הספק המדחף המסתובב קטן, נדרש לבחון את הביצועים כתלות בטמפרטורה. עם זאת, כמעט בכל מערכות ההנעה מסוג זה ירד ההספק עם העלייה בטמפרטורה.

השפעה על מערכות
ביצועי מערכות כלי הטיס תלויות בטמפרטורות הפעלה, וכאשר מדובר בכלי טיס חשמליים הנושא מקבל משנה תוקף.

סוללות חשמליות הן מכשיר שבן מתרחשת תגובה כימית, ולכן הסוללות פועלות בטמפרטורת עבודה מינימלית ומקסימלית. לדוגמא, סוללות Li-Po (ליתיום פולימר) שפועלות בטמפרטורות שמתחת 10°C- יספקו כ50% מקיבולת הסוללה וזמן הטיסה מאשר סוללות בטמפרטורה של כ20°C. מסיבה זו כאשר הטמפרטורה החיצונית נמוכה, טמפרטורת הסוללה צריכה להיות מבוקרת.

מערכות שונות יושפעו באופן שונה מהטמפרטורה החיצונית (ובכללן מנועים, חיישני ניווט, כני נסע מתקפלים, צמיגים ועוד). כדי שכלי הטיס יופעל בצורה בטוחה, היצרן או מפעיל כלי הטיס נדרשים לכתוב את המגבלות בספר ההפעלה, ומטיסים נדרשים להכיר את המגבלות ולפעון על פיהן.

ביצועי אנוש
בני אדם מושפעים מהטמפרטורה החיצונית, וביצועיהם גם כן. כושר השיפוט, הקואורדינציה והריכוז נפגעים עקב עומס חום. ישנם מספר תופעות המשפיעות על גוף האדם בטמפרטורות גבוהות:

(א) מכת חום, כאשר טמפרטורת הגוף עולה מעל 40.5°C הגוף לא מסוגל לבקר את הטמפרטורה ע"י אידוי וזעה, וקיימת סכנת חיים.
(ב) תשישות עקב חום – מתקבלת עקב איבוד נוזלים כתוצאה מהזעה מוגברת. התופעות האופייניות הן צמא, סחרחורת ועייפות.

(ג) קשיי הסתגלות לחום – תופעה המתרחשת כאשר אנשים שאינם מורגלים באקלים חם נדרשים לבצע פעולות בתנאי חום קשים. הסימנים הם עייפות רבה וטשטוש.

מטיסי כטב"מ נמצאים באוויר החיצוני וחשופים לטמפרטורה, ולכן נדרשים לנהל את הסיכון הנוגע לתופעות הללו. בנוסף לשהייה בצל ושתייה מרובה נוהל מקובל בהטסת כטב"מ הוא שלא מבצעים טיסות אימון או טיסות ארוכות כאשר הטמפרטורה החיצונית היא מעל 33°C, וקיימים נהלים המפחיתים לפעילות חיונית בלבד כאשר הטמפרטורה החיצונית היא מעל 38°C.

הגבלת ראות

חלק גדול מכלי הטיס המטוסים ע"י אדם דורשים ראות מינמלית על מנת להטיס אותם. טייס נדרש לראות את הדרך אליה הוא מטיס את המטוס, מטיס כטב"מ שהוא מטיס חוץ ו/או מטיס בקשר עין נדרשים לשמור קשר עין עם כלי הטיס וכך הלאה. המצב האטמוספרי עלול להשפיע על הראות באופן משמעותי.

נהוג לחלק את הגבלות הראות להגדלות ראות יבשות (שאינן כוללות מים) ורטובות (מבוססות מים). הגבלות ראות נחשבות ככאלו במידה והן מגבילות את מרחק הראייה לפחות מ10 ק"מ, ומסווגות לפי הטבלה הבאה:

ערפל

ערפל הוא ענן הנוצר בגובה נמוך, שאת הסיבות להיווצרו סקרנו בפרק העוסק בתופעות באטמוספרה.

אד
אד הוא ערפל או ענן לא צפוף, שמגביל את הראות לבין 1 ל10 ק"מ.

סופת חול

סופת חול היא מצב באטמוספירה בו רוח נושבת מעל קרקע חולית, וסוחפת איתה את החול באוויר. ככל שהחול דק יותר, כך לרוח קל יותר להרימו ולשאת אותה איתו וסופות כאלו מתפתחות באזורים יבשים ומדבריים, בהם החול דק והרוחות הנושבות חזקות מספיק (מעל כ20 קשרים), וכאשר קיימת אי יציבות אטמוספרית היוצרת זרמים עולים החיוניים להסעת החול למעלה.

בהיעדר גשם, סופות חול יכולות להעלות חול לגובה של קילומטרים אחדים, להתרחש על פני אזורים נרחבים של מאות ואלפי קילומטרים, ולגרום להיווצרות אובך במרחק אלפי קילומטרים ממוקד היווצרותן.

אובך

אובך מצב בו נוצרת הגבלת ראות כתוצאה מחלקיקי אבק באוויר.

גרגירי חול מוגדרים בגרגר שקוטרו עולה על 2 מיקרומטר, וגרגרי אבק כקטנים יותר. כאשר נוצרת סופת חול היא מעלה איתה חול ואבק, כאשר גרגירי החול נופלים ארצה תוך דקות ספורות וגרגירי האבק נופלים במהירויות הנמוכות מ1 מטר לשניה. מצב זה מאפשר לרוחות הנושבות לאורך אלפי קילומטרים להסיע את ענני האבק למרחקים של אלפי קילומטרים ועם שקיעת הגרגירים ליצור אובך בגבהים נמוכים. כך לדוגמא סופת חול במדבר סהרה בצפון אפריקה יוצר אובך סביב ניו יורק ביבשת אמריקה.

בתור מטיסים בקשר עין, ישנן מספר פעולות שכדאי לבצע הנוגעות לטיסה בקרבת הגבלת ראות:

(א) כאשר יש סיכוי להגבלת ראות, לבדוק לפני שיוצאים לאזור אם זו אכן קיימת.
(ב) כאשר אנו בשטח הטיסה, להיות מודעים לכך שהערכת המרחק אל הגבלת הראות יכולה להיות מוטעה, ולתדרך לפני הטיסה מקרה של אובדן קשר עין.
(ג) להכיר את מגבלות החוק ולהתייחס אליהן בתכנון ובביצוע הטיסה.

התקרחות

התקרחות היא מצב של היווצרות קרח על כלי הטיס.

התקרחות מתרחשת בטיסה בלחות נראית (ענן) כאשר הטמפרטורה החיצונית נמוכה מ 0°C. הגובה בו הטמפרטורה יורדת מתחת ל 0°Cנקרא רום הקיפאון. נהוג לסווג התקרחות לשני סוגים:

התקרחות כפורית

התקרחות היא הצטברות של קרח על גוף כלי הטיס, הנוצר מטיפות מים שנמצאים בטמפרטורה נמוכה מאוד וללא גרעין התעבות (טיפות מים בקירור יתר). כאשר טיפות אלו נוגעות בכלי הטיס, זה מהווה גרעין ההתעבות והן קופאות באופן מיידי סביב בועיות אוויר קטנות. הקרח המתקבל הוא דק, פריך וקל להסרה, אך הוא מצטבר סביב שפת ההתקפה, צינורות ופתחים ופגיעתו בביצועי כלי הטיס משמעותית.

התקרחות כפורית מתרחשת בטמפטורות שונות, לפי סוג הענן ורמת התנועה של הטיפה, אך כחוק אצבע מתרחשת כאשר הטמפרטורה החיצונית נמוכה מ -15°C, ולרוב תתרחש בין הטפרטורות -15°C ל 30°C-.

התקרחות זגוגית

קרח זגוגי הוא טיפות גשם המחליקות על פני כלי הטיס והופכות לקרח תוך כדי יצירת שכבות של משטח קשה, חלק ושקוף אשר קשה מאוד לשברו. הקרח הזגוגי מסוכן מאחר והוא עלול להעלות את המשקל העצמי של כלי הטיס באופן משמעותי ובאופן שאינו סימטרי וגם לתקוע הגאים כאשר מדובר בכלי טיס עם הגאים נעים.


שרטוט 48: התקרחות כפורית וזגוגית

כאשר התנאים מאפשרים התקרחות, יכולות לקרות מספר תופעות לכלי הטיס ולהשפיע על הטיס:

התקרחות מבנה

בהתקרחות מבנה קרח מצטבר על כלל משטחי כלי הטיס, לאו דוודא באופן סימטרי. התקרחות כזו תגדיל את המשקל העצמי של כלי הטיס, ועלולה לשנות את פרופיל הכנף ולפגוע בעילוי בשל כך.

התקרחות הגאים

בכלי טיס עם הגאים נעים, קרח עלול לתקוע הגאים ולהפריע לשליטה בכלי הטיס.

התקרחות מאייד

כאשר כלי הטיס מצויד במנוע בוכנה ומשתמש במאייד המערבל דלק ואוויר, בגלל זרימת האוויר שמאיצה בו וירידת טמפרטורת האוויר בעקבות האצת האוויר, עלולה להיווצר התקרחות בתוך המאייד כאשר האוויר הזורם הוא לח, ולגרום לכביית מנוע. בכל כלי טיס התנאים להתקרחות מאייד יהיו שונים, אך לרוב יהיה מדובר בטמפרטורה חיצונית של כ15°C ומטה.

גזירות רוח וחתחותים

עילוי על כלי הטיס מושפע מאופי הזרימה על משטחי העילוי. כלומר, שינוי בכיוון ועוצמה של הזרימה על הכנף, ביחוד כאשר השינוי אינו אחיד לאורך הכנף, יגרום להפרעות בטיסת כלי הטיס, קפיצות ושינויי כיוון.

שני המושגים המתארים את השינויים באוויר בו טס כלי הטיס הם גזירת רוח וחתחותים. שני המושגים נגזרים מרמת הערבול באטמוספירה. חתחותים מוגדרים כמערבולות הנוצרות באטמוספירה וקטנות מגודל כלי הטיס, וגזרות רוח הן מערבולות הגדולות מגודל כלי הטיס.

גזירת רוח היא שינוי בכיוון הרוח ועוצמתה בין מקומות סמוכים, ויכולה להופיע בכל גובה וקיימת הן במישור האנכי והן במישור האופקי, וחתחות הוא תוצאה של השפעה משתנה של רוחות בלתי סדירות על כלי הטיס (או במילים אחרות, ערבול). גזירות רוח מסוכנות יכולות להימצא קרוב לקרקע בזמן אינברסיה חזקה וליד סופת רעמים.

השינויים בזרימה על כלי הטיס יכולים להגיע מכיוונים שונים אך הרוחות האנכיות הן המשפיעות ביותר על מידת יציבות כלי הטיס. הגדרת חומרת החתחות היא סובייקטיבית ותלויה בתנאים האטמוספריים, סוג כלי הטיס ומידת רגישותו לחתחות. אנו מבחינים בין חתחות מכני, הנוצר כתוצאה מזרימת אוויר סביב מבנים או מכשולים בסביבת המסלול, לבין חתחות תרמלי הנוצר כתוצאה משינויים בטמפרטורה בין אזורים על פני הקרקע.

חתחות קל
מוגדר כחתחות הגורם לתנודות קלות בלבד בכלי הטיס. חתחות כזה אינו מפריע לשליטה בכלי הטיס ואינו מסוכן לטיסה.

חתחות בינוני
מוגדר כחתחות הגורם לטלטולים חזקים בכלי הטיס, אך אינו גורם לאובדן שליטה בכלי הטיס. מאחר וחתחות בינוני עלול לגרום לשינויי גובה וכיוון של בכלי הטיס (שינוי מרחק של עד כחצי ממוטת הכנף או הרוטור), הסיכונים בטיסה בחתחות בינוני הם בדרך כלל בקרבת הקרקע. כלומר, בהמראה או בנחיתה.

חתחות חמור
מוגדר כחתחות הגורם לשינויים גדולים ופתאומיים בגובה כלי הטיס ובמיקומו, ומוציא את כלי הטיס משליטה לפרקי זמן קצרים. זהו החתחות החזק ביותר אותו כלי הטיס יכול לספוג לפני איבוד שליטה בכלי הטיס. טיסה בחתחות כזה מסוכנת מאוד, ואם נתקלים בו סמוך לקרקע עלול לגרום להתרסקות.

חתחות חריף
מוגדר כחתחות הגורם לחוסר שליטה בכלי הטיס לפרקי זמן ארוכים.

טיסה במזג אוויר פעיל

הכותרת היא שם כללי לטיסה בקרבת זרמים עולים, יורדים ומשתנים שעליהם למדתם במסגרת כלל התופעות המטאורולוגיות. כמובן שטיסה בקרבת ענן Cb, בתוכו או מתחתיו, באזור הזרמים היורדים היא מסוכנת מאוד. כך גם טיסה בקרבת הרים בהם יש זרימה יורדת משמעותית.

שאלות תרגול – מיקרומטאורולוגיה ותופעות בטיסה
  • כיצד משפיעה טמפרטורה על כלי הטיס?
  • מה צפוי לקרות אם אני ממריא כלי טיס כנף קבועה ביום חם?
  • כיצד משפיעה טמפרטורה גבוהה על בני אדם? מאיזה טמפרטורה כדאי להפסיק להטיס?
  • כיצד מוגדר ערפל?
  • כיצד מוגדר אד?
  • כיצד מוגדרת סופת חול? כיצד היא נוצרת?
  • כיצד מוגדר אובך? כיצד הוא נוצר?
  • אילו סוגי התקרחות קיימים? באילו תנאים הם יקרו, ומה ההשפעה שלהם על כלי הטיס?
  • כיצד מוגדרת גזירת רוח? מתי היא תופיע?
  • כיצד מוגדר חתחות?
  • מה ההבדל בין חתחות קל, בינוני וחמור?
  • לאיזה מזג אוויר תצפה בטיסה ברוח אף לאזור של הרים ועמקים?
  • באזור הטיסה שלך מתפתחת סופת רעמים, מה כדאי לעשות?

בשבילנו לימוד הטסה הוא הרבה יותר מסתם מיום עבודה בשטח!

בצוות שלנו לא תמצאו "סתם מטיסים" – כולם בוגרי קורס מדריכים, אשר נכתב והוטמע ע"י מדריכי הטסה יוצאי חיל האויר, על מנת לתת שירות ברמה הגבוהה והמקצועית ביותר! צוות ההדרכה שלנו נבחר בקפידה ועובר תהליכי הכשרה מהמקצועיים בשוק הפרטי.

ליצירת קשר

054-56-56-521 | [email protected]

חברת פריפלייט בע"מ פועלת בפיקוח ובמסגרת רישיון מפעיל אווירי מספר 043142018
מטעם רשות התעופה האזרחית.





שלחו לנו הודעה


נא הזן שם מלא



רישיון מטיסרישיון מפעיל אווירירישיון כלי הטיסאחר




כל הזכויות שמורות © פריפלייט בע"מ