בתכנון מאווררים, לעיתים קרובות מייצרים זווית הטיה אשר הולכת וקטנה ככל שמתרחקים מהטבור. ייצור זה מיועד למניעת הזדקרות קצות הכנף אך מתאים לנו מכיוון שכך המאוורר שומר על אחידות לאורך כל הכנף והחישוב היחסי נכון. גם כאן זה לא מדויק בגלל שזה נכון רק לסל"ד ספציפי וברחפת הסל"ד משתנה כל הזמן מסיבה זו עדיף להשאיר מרווח התאמה למיקום כנף ההטיה ולהתאים אותו על ידי ניסוי.
יציבות הרחפת.
כאשר רחפת מרחפת גבוה יש לה נטייה ליפול לצדדים, כלומר, "להחליק" מעבר לכרית האוויר המחזיקה אותה למעלה כמו כן, אם אין איזון בחלוקת המשקל על הרחפת, תהיה לרחפת נטייה לשקוע בצד אחד (בצד עם המשקל הגבוה יותר). ככל שגובה הריחוף יהיה נמוך יותר וחלוקת המשקל מדויקת יותר כך היציבות תהיה טובה יותר. רחפות הן בדרך כלל כפולות באורכן מרוחבן ולכן בדרך כלל חוסר היציבות יתבטא בנטייה לגלגול (תנועה סיבובית סביב צירה האורכי של הרחפת).
כאשר על צד אחד של הרחפת יש משקל גבוה יותר מאשר על הצד הנגדי, אותו הצד שוקע ומעלה את לחץ האוויר שמתחתיו. במקביל הצד הנגדי מתרומם ולחץ האוויר שם יורד. כתוצאה מכך לחץ האוויר הגבוה בורח לאזור הלחץ הנמוך (השוואת לחצים), דבר המגביר את הקושי להחזיר את האיזון. כדי לפתור בעיה זו משתדלים לבנות את הרחפת מאוזנת ככל האפשר, ואת האזורים בהם המשקל משתנה כגון מכל הדלק או מיקום האנשים (אשר זזים עם הסיבובים) ממקמים קרוב ככל האפשר למרכז. כמו כן שומרים על גובה ריחוף נמוך אשר מונע בריחת אוויר מהצד המתרומם. בנוסף החצאית עצמה מחזירה את הרחפת ליציבות מכיוון שהיא נמעכת בצד הכבד יותר וכך נוצר שטח מגע גדול עם האוויר הבורח מהפלנום. מכיוון שבתוך הפלנום יש לחץ, מכפלת אותו לחץ בשטח הגדול יותר יוצרת כוח דוחף חזק יותר מהצד הנגדי, דבר העוזר להחזרת האיזון שהרי ככל שהרחפת רחבה יותר המומנט הנוצר גדול יותר.
פתרון נוסף לחוסר יציבות ואחד הפתרונות היעילים ביותר היא תוספת של קטע חצאית במרכז הרחפת לאורכה אשר מחלק את הפלנום לשני חלקים. בעזרת השימוש בתוספת זו, אשר גם אליה מוזרם אוויר, כמו אל כל החצאית נמנע מעבר האוויר מהצד הכבד יותר אל הנגדי וכך אין התרוממות של הצד הנגדי.
הכוחות הפועלים על הרחפת.
עילוי.
אורך הרחפת כפול רוחבה נותן את שטחה. כאשר הרחפת נמצאת על הקרקע הלחץ מתחתיה שווה ללחץ מעליה.
מדען בריטי בשם קריסטופר קוקרל גילה שכאשר מזרימים אוויר בלחץ מתחת לרחפת ניתן להשתמש במסך של אוויר המוזרם מסביב למתחם הכרית אוויר על מנת למנוע את בריחת האוויר ולהעלות את גובה הריחוף. כשהלחץ גבוה מספיק ובמכפלה בשטח הרחפת תתרומם ותרחף בגובה אחיד בשמירת כמות אוויר נכנס לעומת אוויר בורח.
למרות ששיטת תחימת הכרית אוויר על ידי מסך אוויר עבדה, היא דרשה הזרמת כמות גדולה של אוויר ולכן שיטת התחימה הוחלפה בחצאית גמישה וזאת השיטה שבה משתמשים כיום ברובם המוחלט של הרחפות. החלפת צורת החצאית הפכה את רעיון הרחפות מכלי לא כדאי לכלי תחבורה יעיל ומעשי.
הלחץ ברחפת.
כל העקרונות שנרשמו לעיל נכונים לרחפת כמו שהם נכונים למשטח החלקה, אבל בגלל האופי הדינמי יותר של הרחפת ישנם דברים נוספים שצריך לקחת בחשבון.
כדי לחשב את הלחץ ואת כמות האוויר ברחפת אנו צריכים לדעת במדויק את המשקל הכולל של הרחפת (משקל עצמי פלוס עומס), את אורך היקף החצאית (היקף טביעת הרגל) ואת שטח הפלנום (שטח טביעת הרגל).
רחפות מונעות בדרך כלל על ידי מדחף. ישנן שתי שיטות ברחפת שני מדחפים אחד לדחף ואחד לעילוי ושיטה שנייה שבה מדחף אחד שהאוויר היוצא ממנו מתחלק לעילוי ולדחף לפי יחס קבוע מראש.
שיטת שני המדחפים מקלה עלינו מכיוון שאפשר לכוון את מדחף העילוי לעבוד בסל"ד קבוע אשר נותן לנו את הלחץ והספיקה הנכונים הדרושים לעילוי, והשינויים בזמן הריחוף יתבצעו רק במדחף של הדחף ע"פ המהירות הרצויה.
לאחר מציאת הלחץ הנכון המספיק להתגברות על משקל הרחפת צריך להשאיר אפשרות להעלאת או הורדת הלחץ על-פי השינויים בעומס על הרחפת. כמו כן בגלל תנאי שטח משתנים, צריך להשאיר גם מרווח מספיק לשינוי של מסת האוויר המוזרמת מכיוון שבתנאי שטח קצת יותר גסים, נצטרך לרחף בגובה רב יותר. כתוצאה מכך בחירת המדחף לעילוי צריכה להיות עם התייחסות ללחץ מקסימלי דרוש וספיקה מקסימלית של אוויר דרושה ע"פ סל"ד.
בשיטה של מאוורר אחד אשר זרימתו מתחלקת גם לעילוי וגם לדחף, מציאת המדחף הנכון בסל"ד הנכון קשה יותר. הרצון לנסוע מהר יותר גורם לריחוף גבוה יותר ולכן צריך להתאים את הלחץ והספיקה של העילוי, לסל"ד נמוך מן המקסימום כך שיהיה אפשר להגביר את הסל"ד כדי לאפשר לרחף מהר יותר (דבר אשר יגרום גם לריחוף גבוה יותר). בשיטה זו של חלוקה ממאוורר אחד יש יותר איבודי אנרגיה.
דחף (thrust).
כוח תגובה, אשר פועל על גוף בכיוון מסוים כאשר אותו גוף פולט ו/או מאיץ מסה בכיוון ההפוך. כוח הדחף נובע מסילון החומר הנפלט ואו מואץ והוא פועל בכיוון הפוך לכוון החומר הנפלט. כוח הדחף נובע ישירות מהחוק השני והשלישי של ניוטון:
החוק השני של ניוטון - הכוח המופעל על הגוף הוא מכפלת מסת הגוף בתאוצה שלו .ΣF=ma.
החוק השלישי של ניוטון - אם גוף א' מפעיל כוח על גוף ב' אז גוף ב' מפעיל כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו על גוף א'.
כדי להניע קדימה נוסו דרכים רבות כגון: גלגלים, הנעה על ידי פדלים, מנועי סילון, רקטות וכן הלאה אך הדרך שהוכחה כטובה ביותר היא בעזרת מדחף אוויר. קוטר המדחף, יותר מכל קריטריון אחר, משפיע על עוצמת הדחף הנוצר ובתאוריה ככל שהמדחף גדול יותר כך הוא יכול לעבוד לאט יותר על אותה כמות דחף וכך להיות יעיל יותר. מכיוון שקוטר המדחף מוגבל על ידי מידות הרחפת ומשקל משתמשים במדחף קטן יותר. החיסרון העיקרי של המדחף הוא הקושי בשמירת דחף אחיד בגלל כיווני הפגיעה השונים של הרוח. ולכן שמים אותו בבית דמוי צינור אשר מכריח את האוויר לבוא מכיוון אחד ולצאת מהשני.
כשהמדחף מסתובב הוא יוצר דחף אשר בחישובי כוחות מתייחסים אליו כ"קו דחף" אשר יוצא מטבור המאוורר. את קו הדחף צריך למקם כיוצא מהנקודה הקרובה ככל האפשר למרכז הכובד על מנת למנוע הפעלת מומנטים משתנים בזמן פעולת המדחף. ולכן אפשר במקום לשים מדחף אחד גדול (שקו הדחף בו יהיה גבוה יחסית) לשים שני מדחפים קטנים יותר שמהם קו הדחף יהיה נמוך יותר וכך ייצרו פחות מומנטים. שיטה זאת בעייתית יותר בגלל הקושי המכני של התיאום ביניהם.
הרחפת מונעת קדימה בדרך כלל בעזרת מדחף אשר מונע על ידי מנוע.
כאשר המדחף מסתובב נוצר אזור של לחץ נמוך בקדמתו (כמו האפקט הנוצר מעל לכנף מטוס ומעניקה לו את העילוי), דבר הגורם לרחפת "להישאב" קדימה.
כדי לגרום לרחפת לפנות ישנן שתי דרכים; שיטה אחת היא בעזרת מדפים מאחורי המדחף אשר נותנים לאוויר את הזווית הרצויה בעת פגיעתו במדחף, והשיטה השנייה היא הטיית כל המדחף כך שימשך לכיוון הרצוי.
ההבדלים בין דרכים אלו הם שבשיטה הראשונה, אזור היניקה של המדחף נשאר לכיוון קדמת הרחפת דבר אשר משאיר את אזור הלחץ הנמוך באותו מקום ואילו בשיטה השנייה, שבה כל המאוורר מסתובב, אזור הלחץ הנמוך גם הוא מסתובב, דבר אשר יגרום לסיבוב חד יותר ו"זריקה" גבוהה יותר של הרחפת אל עבר חוץ הסיבוב.
הבדל נוסף בין השיטות הוא צורת הבנייה של כל מערכת המדחף; בשיטה הראשונה אפשר לקבע את המנוע והמדחף אל הגוף ואילו בשיטה השנייה, המנוע והמדחף צריכים להיות תלויים באוויר על ציר כלשהו.
שתי השיטות טובות ויעילות וכל אחד בוחר איזו שיטה מתאימה לו על פי יכולתו לבנות את המערכת ודרישותיו מן הרחפת.
גרר.
צריך לשמור על לחץ בפלנום נמוך ככל האפשר ושככל שהרחפת ארוכה וצרה גרר המים יורד. כאשר סך כל ההתנגדויות שוות לדחף המקסימלי, זוהי המהירות המקסימלית של הרחפת.
עקרונות פעולת הרחפת.
סוג הרחפת הפשוט ביותר היא הסוג שמשתמשים בו בתעשייה, להזזת מכונות כבדות. זוהי בעצם רחפת שטוחה בצורת עיגול או מלבן עם קירות (כמו צורת ארגז הפוך), שמוזרם אליה דרך צינור כמות אוויר בלחץ אשר מתגבר על כמות האוויר הבורח בחלקה התחתון של משטח הרחפת. רחפת זו מתאפיינת בדרך כלל באטם גומי בתחתיתה שעוזר להתגבר על פגמים במשטח עליו היא מחליקה. דוגמה: במידה וצריך להזיז מכונה שמשקלה 8000 ק"ג בעזרת 4 משטחי החלקה כלומר על כל משטח 2000 ק"ג עומס, נגיד ששטח כל משטח הוא 1 מטר רבוע וצורתו מרובע.
אז הלחץ הדרוש הוא מסת העומס כפול תאוצת הכבידה, חלקי שטח הכרית:
[ פסקל ] - לחץ דרוש – Pa
[ק"ג ] – משקל העומס – M
[ מטר/שנייה ² ] – תאוצת הכובד (9.81 על כדור הארץ) – g
[ מטר² ] – שטח המשטח – A
[ פסקל ] – לחץ הכרית - Pc
או במקרה שלנו: היקף משטח ההחלקה הוא מטר על מטר ולכן הוא 4 מטר בסה"כ ובמידה ואנחנו רוצים שהמשטח ירחף בגובה של 3 מ"מ (המרווח בין חלקו התחתון של משטח החלקה לבין הרצפה) אזי שטח בריחת האוויר הוא: .
על מנת לחשב את כמות האוויר הכוללת (הספיקה והלחץ) הנדרשים על מנת לגרום לריחוף המשטח, עלינו לקחת בחשבון מספר עקרונות בסיסיים של מכניקת הזורמים.
עבודת המאוורר בתנאים משובשים.
רחפות הן כלי תחבורה וככלי תחבורה הן נעות כל הזמן דבר אשר משנה את ספיקת האוויר הדרושה והלחץ הדרוש בגלל תנועת הרחפת מעלה מטה. אפשר להבין את זה על ידי הפלת עצם במסה מסוימת מגובה מסוים על משקל. המשקל יראה ברגע הפגיעה משקל גבוה יותר מהאמיתי של אותו עצם מכיוון שלעצם תתווסף האנרגיה הפוטנציאלית של גובה הנפילה. ברחפת כל נפילה כזאת (אחרי מעבר מכשול) מעלה רגעית את לחץ האוויר בפלנום כאשר ברגע שלפני יש רגעית לחץ נמוך בפלנום.