כנפון קצה-כנף

כנפון קצה כנף הוא הארכה זוויתית מעלה או משיכה לאחור של קצות כנפי כלי טיס כמו מטוסים ודאונים בעלי כנף קבועה המיועדת להקטנת הגרר הנגרם ממערבולות קצה כנף.

עקרון פעולה
תפקיד הכנפון קצה כנף הוא להוסיף יציבות למטוס ולהקטין את התנגדות האוויר (התנגדות מושרית) אשר נובעת ממערבולות קצה כנף - זרימה של אוויר מחלקה התחתון של הכנף בו הלחץ גבוה לחלקה העליון של הכנף בו הלחץ נמוך המקטינה את העילוי ומגדילה את הגרר. הקטנת מערבולות קצה הכנף מסייעת להקטין את ההתנגדות הכללית של המטוס ועל ידי כך מביאים הכנפונים לחיסכון בדלק, במיוחד בטיסה בגבהים רמים.

הזווית שהאוויר פוגע בשפת ההתקפה של הכנף נקראת זווית התקפה (מכונה גם "זווית אלפא"). ככל שזווית זו גבוהה יותר, כך העילוי גדול יותר (עד למצב של הזדקרות). האוויר שפוגע בכנף משנה את כיוונו לפי צורת הפרופיל בצידו התחתון ("עקימון תחתון"). כאשר האוויר מתנתק מהפרופיל קצת לפני שפת הזרימה הוא מתחיל לעלות למעלה, מאחורי הכנף, כפיצוי לריק שנוצר שם (האוויר שהיה אמור להיות שם שינה את כיוונו כאשר הוא פגע בשפת הזרימה ועקב אחרי צורת הפרופיל). כך נוצרת מערבולת קטנה, הנקראת "מערבולת משנית". בגלל שבטבע לכל מערבולת יש מערבולת בכיוון הנגדי, מתחילה להיווצר מערבולת גדולה יותר מסביב לכל הכנף, בכיוון הנגדי למערבולת המשנית. כך נוצר לחץ גבוה מתחת לכנף ולחץ נמוך מעל הכנף, וזרימת אוויר זו נקראת "זרימה טורבולנטרית". במצב הזה הפרופיל טס בזווית ההתקפה האופטימלית.

המאמצים הגדולים ביותר על הכנף נמצאים בשורש הכנף אך ההתנגדות הגדולה ביותר נמצאת דווקא בקצה הכנף (ההתנגדות המושרית). לא ניתן למנוע את ההתנגדות הזו, אך ניתן להקטינה על ידי שימוש בכנפוני קצות-כנף. ככל שהעילוי גדול יותר, כך התנגדות זו גדולה יותר.

סיבה נוספת בנוסף למתן יציבות היא מניעת מערבולות קצה כנף. כפי שהוסבר יש לחץ נמוך מעל הכנף ולחץ גבוה מתחת לכנף (מה שיוצר כוח עילוי). בקצה הכנף הלחץ הגבוה רוצה "לברוח" אל הלחץ הנמוך, ופוגע בכך בביצועי המטוס (מפחית את העילוי ויוצר גרר מושרה). על ידי יצירת כנפונים בזווית שכזו מפחיתים את התופעה שנקראת "מערבולות קצה הכנף".

כנפוני קצה כנף משוכים לאחור
כנפוני קצה כנף משוכים לאחור בנויים במטוסי בואינג כאשר קצה הכנף משוכה לאחור בזווית אלכסונית גדולה יותר מזווית המשיכה הרגילה של כל הכנף ולא אנכית כלפי מעלה, דבר המגדיל את מוטת הכנפיים. מטרת משיכת הכנפונים לאחור היא לשפר את צריכת הדלק, לשפר את ביצועי המטוס בעת טיפוס לגובה ולאפשר המראה במסלולים קצרים יותר. כנפונים אלה עובדים על אותו עיקרון של הכנפונים האנכיים הרגילים. מניסויים שערכו בואינג ונאס"א נמצא כי כנפונים משוכים לאחור מורידים את הגרר בשיפור של כ-5.5% לעומת שיפור של 3.5% עד 4.5% בכנפונים רגילים. כנפונים משוכים לאחור יעילים יותר אך מאחר שמוטת הכנפיים גדולה יותר זה יוצר קשיים בהמצאות המטוס על הקרקע.

מטוסים בעלי כנפונים משוכים לאחור:
 בואינג 747-8
 בואינג 767-400ER
 בואינג 777-200LR/-300ER/Freighter
 בואינג 787
 בואינג P-8 פוסידון

יישומים

בואינג
בשנת 1985 הציגה בואינג את הגרסה החדשה של מטוס ה-בואינג 747 הידוע בשם בואינג 747-400 אשר יועד להיות בעל טווח וקיבולת גדולים יותר. לשם כך השתמשה בואינג במטוס זה בשילוב של הארכת מוטת הכנפיים ובכנפונים מאונכים כלפי מעלה. הכנפונים הגדילו את טווח המטוס ב-3.5% לעומת הדגם 747-400D שזהה לו מבחינה אווירודינמית.

איירבוס
איירבוס מעדיפה להשתמש במטוסיה בכנפוני גדר (wingtip fence). כנפונים אלה הם משטחים מוארכים אנכית גם כלפי מעלה וגם כלפי מטה בקצה הכנף, והם קצרים או זהים בשטחם לכנפונים רגילים בעלי מבנה אווירודינמי דומה. כנפוני גדר הם המועדפים על ידי חברת איירבוס והם בנויים בכל המטוסים של החברה חוץ מבמטוסים ממשפחת A340, A330 ו-A350. בשנת 2014 התחילה איירבוס להשתמש בכנפונים רגילים ("Sharklets") במטוסים צרי הגוף (A320 A321 A319 A318ׂ).

פרסום
ישנן חברות תעופה כמו אמריקן איירליינס, טורקיש איירליינס, אל על ועוד, המשתמשות בחלקם הפנימי של הכנפונים, הפונה לגוף המטוס, כדי לפרסם את כתובת אתר האינטרנט או את הלוגו שלהן.

ראו גם
 ספוילר (תעופה)
 מדף (תעופה)
 כנף (תעופה)
 מאזנות

קישורים חיצוניים
הכנפון בקצה הכנף באתר כלכליסט 24 ביוני 2017

רכיבי כלי טיס
אווירודינמיקה