תצורת כנף

בתעופה תצורת כנף הוא בין הגורמים המרכזיים בביצועי כלי-טיס מסוג כנף קבועה. ישנם הרבה משתנים בתצורת כנף כגון מספר הכנפיים, אופן ואזור ההתקנה, הצורה הגאומטרית, גודל ויחס שטח הכנף למשקל. אמצעים שונים משמשים לשיפור ביצועי כלי הטיס במשטרי טיסה שונים ובפרט בהמראה ונחיתה.

מספר כנפיים ומיקומם

מספר הכנפיים 
בעשורים הראשונים אחרי הטיסה הראשונה של האחים רייט המנועים הקנו ביצועים מאוד צנועים ולא הקנו דחף רב. בשל כך היה צורך להקטין את עומס הכנף, זה דורש שטח פנים גדול, אבל החומרים הבסיסיים ששימשו לתעופה היו בעיקר קורות עץ דקות ובד ולכן הכנפיים לא היו יכולות להיות ארוכות מספיק. במקום זאת הפתרון המועדף היה התקנה של מספר כנפיים אחת מעל השנייה עם מבנה תומך של קורות וכבלים.

אזור התקנה - חד-כנפי
מטוסים חד כנפיים מאפשרים התקנת זוג הכנפיים בגבהים שונים בגוף המטוס בהתאם לדרישות הביצועים והמשימה.

אורכי מוטת כנף - מרובי כנפיים 
במטוסים דו-כנפיים אורכי הכנפיים יכולים להיות שונים ולעיתים קיצור הכנפיים נבחר בשביל להשפיע על הגרר או היציבות.

הזחת כנף - מרובי כנפיים 
במטוסים מרובי כנפיים הזחה משמעותה דירוג הכנפיים במקום מיקומן אחת בדיוק מעל לשנייה. זה מונע מאוויר בלחץ גבוהה בתחתית הכנף מלהתערבב עם אוויר בלחץ נמוך מכנף מתחתיה. במטוסים דו ותלת-כנפיים בהם יש הפרדה משמעותית בין דרגות הכנפיים היתרון שזה מקנה הוא זניח, ולכן משמש בעיקר בשביל לאפשר גישה לגוף המטוס, מבחינה תפעולית או הנדסית.

כנפיים מצטלבות

תמיכה מבנית

מספר סדרות תמיכה - דו-כנפי 
סדרות בהקשר הזה מתייחסות לחלקים של הכנף התחומים על ידי קורות התמיכה.

כנפיים סגורות

קשיחות מול גמישות

צורת המבנה של הכנף

מנת ממדים 
היחס בין מוטת הכנף לבין המיתר הממוצע, הנקרא "מנת-ממדים", הוא אחד הגורמים ההנדסיים המרכזיים המשפיעים על ביצועי הכנף וקובעים את מידת העילוי והגרר במהירויות שונות. בדרך כלל מנת ממדים משפיעה ישירות על עומס הכנף של המטוס.

שינוי מיתר לאורך הכנף 
ברוב המטוסים המיתר לא קבוע לאורך הכנף בשל שככל שהכנף מתרחקת מהגוף ככה יותר קשה לשמור על זרימה סדירה בכל המהירויות. הפרופיל של הכנף בדרך כלל קטן ככל שמתרחקים מהגוף וכך גם אורך המיתר.

כנף אליפטית

זווית משיכת כנף 

עם התקדמות בטכנולוגיות ההנעה - במיוחד במנועי בוכנה. המטוסים החלו להגיע למהירויות בהן הם החלו לחוות תופעות מעבר-מאך שהשפיעו לרעה על ביצועי המטוסים ישרי הכנף. מחקר גרמני שנתפס על ידי בעלות הברית בסוף מלחמת העולם השנייה הראו שכנפיים משוכות מאפשרות דחיית המהירות שבה מופיעות תופעות מעבר מאך שנקראת מספר מאך קריטי ואף להקטין את התופעות בצורה משמעותית. זה אפשר הגדלת מהירות השיוט של מטוסי סילון מגביהי טוס עד מעבר למאך 0.8 וכן מאפשרת מעבר מהירות הקול בצורה בטוחה יחסית.

כנף דלתא 

בשנות ה-50 המוקדמות כאשר מטוסים על קוליים נהיו יותר ויותר נפוצים, כנף דלתא הקנתה יתרונות הנדסיים וכן יתרונות בביצועים במהירויות גבוהות מול שאר תצורות הכנפיים. צורת המשולש הייתה פשוטה יותר ליצור וכן להתקנה ועגינה במטוס, כמו כן אפשרה פרופיל כנף דק יותר עם אותה קיבולת הדלק יחסית לכנפיים משוכות אחרות. עם זאת, הכנף חייבה תיבת כנף גדולה יותר, הייתה בעלת עומס כנף גבוהה וחייבה שטח פנים גדול בשביל להשיג את היציבות הנדרשת. כמו כן במהלך המראה הכנף לחצה על כני הנסע ועל ידי כך הגדילה את החיכוך ואת הבלייה על כני הנסע של המטוס.

צורות משיכה נוספות

כנף אסימטרית

צורות ייחודיות של כנפיים

משטחי זנב ואף

הטיית הכנף מעלה מטה
הרבה גורמים בעיצוב כלי טיס משפיעים על היציבות שלו. הכנפיים מהוות חלק מהגורמים. הטיית הכנפיים מעלה או מטה משפיעות על יציבותם, ומקנות להם תכונות נוספות.

סוגי מבנה מטוס המקנים עילוי

גאומטריה משתנה

עם גידול הביצועים של כלי הטיס הכנפיים שיוצרו לא יכלו לתת ביצועים מיטביים בכל משטרי הטיסה. אחד הפתרונות שניסו לגשר על כך כללו שינוי הגאומטריה של הכנף.

פרופיל כנף משתנה 
עם התקדמות הטכנולוגיה, ואיתה שיפור בביצועי מהירות וגובה, הכנפיים הקיימות לא התאימו לתנאי מהירות נמוכה ונטו להזדקר במהירויות וזוויות התקפה בהן נחיתות והמראות לא היו בטוחות. בשל כך היה צורך בשינוי הפרופיל של הכנף לקראת שלבי טיסה אלה.

מספר כנפיים משתנה 
בדומה לפרופילי כנף משתנה, כנף פולימורפית שואפת לשפר את ביצועי המהירות ההמראה והנחיתה של המטוס על ידי שינוי בעומס הכנף על ידי שינוי מספר הכנפיים במהלך טיסה.

משטחים אווירודינמיים משניים
מטוסים כוללים לעיתים משטחים אווירודינמיים נוספים בשביל לשפר את ההתנהגות, הביצועים או היציבות של כלי הטיס.
סנפיר - משטח אווירודינמי דק - בדרך כלל בעל צורה טרפזית עם בסיס ארוך בא לשפר תכונות יציבות.
משטח שפם - משטח מתקפל שמשמש כמשטח קנארד במהירויות נמוכות ומקטין את מהירות ההזדקרות. מתקפל בשביל לאפשר טיסה מהירה. שולב ב-טופולב Tu-144.
מנשק זוויתי - מרכיב מרכזי בגוף המשולב. מהווה הארכה אופקית של גוף המטוס. מגביר יציבות אופקית, מייצר מערבולות שימושיות בזויות התקפה גבוהות מקטין תנועת מרכז העילוי במהירויות על קוליות ומייצר עילוי נוסף.
כנפונים - הארכות אנכיות לכנפיים המקטינות את מערבולות קצה הכנף ואת הגרר הנובע מהן.

ראו גם
כנף (תעופה)
היסטוריה של התעופה
 מערכת בקרת טיסה
 יציבות כלי טיס

לקריאה נוספת
 PUTNAM'S HISTORY OF AIRCRAFT Biplane to Monoplane Aircraft Development 1919-39.
 Supersonic and Subsonic Airplane Design, by Gerald Cornig.
 Aircraft Performance and Design, by John D. Anderson Jr. 1999.

קישורים חיצוניים

 תצורת כנף לטיסה מהירה - באתר נאס"א

הערות שוליים

רכיבי כלי טיס
אווירודינמיקה