הענף במדעי הטיס הנוגע לניתוח מצבים שונים בטיסה נקרא ניתוח ביצועים. בעזרתו ניתן לחזות מה יקרה עם כלי טיס מסוים במידה וישתנו פרמטרים חיצוניים כמו טמפרטורה, לחות, לחץ ועוד, או פרמטרים פנימיים (הקשורים לכלי הטיס) כמו משקל, מרכז כובד, פרופיל הכנף (במקרה של מדפים) ועוד.
ניתוחי הביצועים המובאים כאן רלוונטים הן לכנף קבועה והן לרב להב, ומטרתם להכיר לכם מצבים שונים בהם תיתקלו בטיסות, ותהליך ניתוח ביצועים בסיסי שיעזור לכם להתמודד עם מצבים חדשים בעתיד.
מצב הטיסה המראה הוא ניתוק של כלי הטיס מהקרקע ומעבר לטיסה באוויר, או במילים אחרות, הפעלת כוח עילוי בערך המייצר תאוצה כלפי מעלה.
במצב מנוחה פועל על כלי הטיס כוח הכבידה, ובניגוד לו פועל הכוח הנורמלי (הכוח שמפעילה הקרקע על כלי הטיס). מסיבה זו כלי הטיס נשאר במקום ולא מאיץ לאף כיוון.
כדי להביא את כלי הטיס למצב המראה וליצור תאוצה כלפי מעלה, נדרש להגיע למצב שכוח העילוי גדול יותר מכוח הכבידה. מצב זה מתרחש במהירות סיבוב מנועים מספקת. כלומר, כאשר מטיס פותח יותר מצערת ומפעיל כוח להמראה ישנו תהליך גידול בעילוי עד לערך המספק לניתוק מהקרקע.
שרטוט 72: ניתוח ביצועים – המראה
בתוך תהליך זה העילוי גדל, בנקודה מסויימת ערך העילוי שווה למשקל. למצב זה קוראים "קל על המגלשים" (Light on skids), והוא מסוכן לכלי הטיס. במצב זה אין כוח מייצב, וכל תאוצה ו/או משב רוח יכולים להשפיע על נקודת האיזון וליצור גלגול דינמי.
כדי למנוע מצב מסוכן בהמראה נדרש להניע את המנועים ולייצב אותם כשהעילוי עדיין קטן מהמשקל, ואז לפתוח כוח בקצב מהיר מספיק כדי למנוע גלגול דינמי, אך איטי מספיק כדי שנוכל להגיב במקרה ותתפתח סטייה של כלי הטיס לאחר ניתוק.
בבחינות רשות התעופה האזרחית הקצב הזה מסומן כ"לאט לאט".
במצב של ריחוף במקום (גובה ומיקום קבוע) העילוי שווה למשקל.
בכדי להגביר מהירות הטיסה של כלי הטיס, או בעצם ליצור וקטור מהירות קדימה, עלינו להטות את העילוי אל כיוון הטיסה. במצב זה העילוי יפנה אל כיוון הטיסה הנדרש וכלי הטיס ינוע קדימה.
כאשר העילוי מוטה וכלי הטיס בתנועה, הרכיב האנכי של העילוי (המתנגד לכוח הכובד) יקטן ולכן כלי הטיס ינמיך. במידה ונרצה לשמור על גובה אחיד, נידרש להוסיף כוח מנוע על מנת לפצות על העילוי האבוד.
בכלי הטיס אותם אנחנו מטיסים, בקרת הטיסה מפצה על הנמכה מסוג זה כאשר חוג הבקרה על שיעור נסיקה עובד. כלומר, כאשר אנו מטים את הגלגול או העלרוד לכיוון מסוים, כלי הטיס יתחיל לנוע לכיוון ולהנמיך. בו בזמן, חוג בקרת שיעור הנסיקה יגלה הנמכה קלה ויגביר את הכוח של כל המנועים על מנת לפצות על ההנמכה.
המשמעות היא, שכאשר אנו עוברים לטיסה קדימה עם חוג גובה מנותק, נידרש להוסיף כוח על מנת לשמור על הגובה. כאשר תיתקלו בשאלות הנוגעות לפנייה בבחינה, אתם נשאלים על כלי טיס עם חוג גובה מנותק, ולכן נדרש לפצות על שינוי הגובה.
שרטוט 73: ניתוח ביצועים – ריחוף וטיסה
תהליך ההזדקרות הוא תהליך בו מתנתקת הזרימה מעל פרופיל הכנף, כתוצאה מזווית התקפה גדולה מדי.
בטיסה ישרה ואופקית יש קשר ישיר בין המהירות האווירית (האמיתית והמסומנת, זו שנקראת על ידי המדידים) לזווית ההתקפה, נהוג לציין את המהירות בה כלי הטיס יזדקר כמהירות ההזדקרות.
כאשר בוחנים את התהליך בטיסה, המהירות בה מתרחשת הזדקרות (בטיסה ישרה ואופקית) היא המהירות בה המשקל הופך להיות גדול יותר מהעילוי ובגלל ההנמכה זווית התקפה גדלה ומתרחשת הזדקרות.
כלומר, מהירות ההזדקרות תלויה ביכולת ייצור העילוי, ובעילוי ביחס למשקל כלי הטיס.
במילים אחרות, בכלי טיס בתצורה קבועה, ככל השעילוי קטן (בגלל צפיפות אוויר קטנה יותר, לחות המשפיעה על העילוי, רכיב הדחף שנמצא בכיוון העילוי קטן בגלל כוח מנוע נמוך ועוד) או המשקל גדל, מהירות ההזדקרות תגדל.
משפט זה נכון לכל סוגי כלי הטיס (כנף קבועה, רב להב ומסוקים).
שרטוט 74: תהליך הזדקרות
לכל טיסה נדרש לנתח את זמן השהייה וביצועי האנרגיה בטיסה.
לכל פרופיל טיסה קצב צריכת אנרגיה (במקרה של כלי טיס חשמלי, אמפר). לדוגמא, המראה בה המנועים נמצאים בכוח מלא יכולה לקחת כ15 אמפר, וטיסה בגובה 7 או 8 אמפר. כלומר, זמן השהייה הרלוונטי הוא סכום הצריכה לפי מרכיבי הטיסה.
כאשר מתכננים טיסה חשוב להביא בחשבון את זמן הטיסה האפשרי (לפי הצריכה המקסימלית), זמן נדרש לביצוע המשימה, מרחק מוקד המשימה מנקודת ההמראה והנחיתה מהמטיס והרוח הנושבת באזור.
במסגרת ספר התדריכים הכיתתיים תלמדו את הפן המעשי הנוגע לתכנון טיסה.
ביצועי כלי הטיס תלויים בכוח העילוי הנוצר על הכנף או המדחפים.
כוח העילוי מושפע ממספר גורמים התורמים או גורעים מסכום העילוי הכללי.
כאשר הטמפרטורה גבוהה, צפיפות האוויר יורדת ולכן העילוי הנוצר קטן, ולהפך.
כלומר, כלי טיס הטס ביום קר ייצר יותר עילוי, ולכן יצליח ליצור שיעור נסיקה גבוה יותר מכלי טיס הטס ביום חם.
גורם נוסף המשפיע על יצירת העילוי הוא הלחות. ככל שהלחות עולה ליחידת נפח של אוויר, הלחץ באותה יחידת נפח קטן ולכן קטן גם העילוי.
כפי שהוזכר בפרק העוסק הסוללה, סוללה היא מתקן כימי, ותגובות כימיות מושפעות מטמפרטורה.
כלומר, ביצועי הסוללה (ולכן מערכת החשמל והמנועים) ירדו ככל שהטמפרטורה תתרחק מטמפרטורת העבודה האופטימלית (תרד לערך קיצוני, או תעלה לערך קיצוני).
רכיבים חשמליים אחרים יושפעו גם הם משינוי טמפרטורה, וכדי לנתח את השפעת הטיסה בטמפרטורות שונות נדרש לסכום את כלל ההשפעות של אלו.
כיצד כדאי לבצע המראה על מנת להימנע מגלגול דינמי?
מה הפעולות הנדרשות כדי לבצע טיסה קדימהעם חוג גובה מנותק?
ממה מושפעת מהירות ההזדקרות בכלי הטיס?
באילו נתונים צריך להתחשב כשמתכננים את זמן השהייה באוויר והאנרגיה הזמינה לטיסה?
כיצד טמפרטורה ולחות משפיעים על ביצועי כלי הטיס?
