אפקט הקרקע

אפקט הקרקע או תּוֹצָא קַרְקָעִי (Ground Effect) הוא תופעה אווירודינמית בה קטן כוח הגרר (כוח המתנגד לתנועת המטוס באוויר) שכנפי מטוס מייצרות כאשר הן קרובות לקרקע או לים בגובה השווה בערך למוטת כנפי המטוס. שיא האפקט, המזכיר כרית אוויר, מתרחש כאשר המטוס מנמיך עוד עד לגובה השווה למחצית ממוטת הכנפיים שלו. הגרר הנמוך על כנפי המטוס בזמן ההמראה יכול לגרום למטוס "לצוף" אף על פי שמהירותו נמוכה מממהירות הטיפוס הממולצת (V2).

אפקט זה מהווה סכנה לטייסים בלתי מנוסים בשעת המראה או נחיתה, אך מאפשר בנייה של כלי טיס מיוחדים שעברו התאמה לטיסה בגובה כה נמוך, כאשר כח הגרר קטן מאוד. כלי טיס שכזה יוצר באופן סדרתי בעיקר על ידי ברית המועצות וכונה אקרנופלן (Ekranoplans, ברוסית Экраноплан). הוא שייך למשפחת כלי התעופה המכונים באנגלית Ground Effect Vehicle (או GEV). עקב גובה הטיסה הנמוך, כלי טיס אלה יועדו לטוס במהירות של מאות קמ"ש מעל משטחים ישרים כמו ימים או מישורים רחבים, ועקב הגובה הנמוך גם לחמוק מקרני המכ"ם.

כלי טיס ייעודיים כאלה תוכננו כך שלא יהיו מסוגלים להתרומם באוויר מעל לגובה המנצל את אפקט הקרקע. לכן הם אינם נחשבים למטוסים לכל דבר ובמקומות מסוימים אף לא נדרש רישיון טיס מלא כדי להטיס אותם.

היסטוריה
את התופעה תיאר לראשונה בשנת 1927 המדען הרוסי הנודע קונסטנטין ציולקובסקי, מאבות המסע לחלל. ציאולקובסקי סיפק הן את ההסבר התאורטי והן את הדרך לחשב את עוצמת "כרית האוויר" הנוצרת מתחת המטוס.

הסבר תאורטי
באווירודינמיקה, כח העילוי מרים את כלי הטיס כלפי מעלה כאשר לחץ האוויר הנוצר מתחת הכנף גדול יותר מלחץ האוויר מעל הכנף.

מערבולות קצה כנף הן תופעה של זרימת האוויר סביב כנף המטוס. האוויר זורם סביב קצה הכנף, מהאזור שתחת הכנף לאזור שמעליה, תוך יצירת מערבולת באוויר אשר נשארת מספר דקות לאחר מעבר כלי הטיס. תופעה זו נובעת מהפרש הלחצים מתחת ומעל לכנף. ככל שהפרש לחצים זה גדל, כך גדלה עוצמתן של מערבולות קצה הכנף, היוצרות כח בכיוון מוטה לאחור. כח זה נקרא "גרר מושרה" והוא אחד מהמרכיבים העיקריים של כח הגרר, המפחית את העילוי ויוצר התנגדות בניגוד לכיוון הטיסה.

כאשר כלי הטיס מתקרב מספיק לקרקע או לים, אופן זרימת האוויר שנכלא בין כנפי המטוס לבין המשטח מתחתיו מנטרל חלק ניכר ממערבולת קצה הכנף ומפחית את כח הגרר עד כדי 40%.

הערה: דרך אחרת להתגבר על אותה בעיה ולהפחית את מערבולות קצה הכנף היא באמצעות הארכת הכנפיים כמו בדאון, או שימוש בכנפונים. מערבולת קצה הכנף נחלשת ככל שהיחס בין אורך הכנף לבין רוחב קצה הכנף גדל.

תאונות הקשורות לאפקט הקרקע בעת המראה
כאשר מטוס עמוס במיוחד ממריא, בשניות הראשונות להמראה כח העילוי מופרע פחות ממערבולת קצה הכנף, הודות לאפקט הקרקע. לאחר מכן כאשר המטוס מתרחק מהקרקע, הטייס צריך לתקן את זווית ההתקפה כדי להתחשב בכח הגרר שמתחזק באופן פתאומי. מספר תאונות של הזדקרות פתאומית והתרסקות הוסברו כך.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים 

מונחים בתעופה