הגה גובה

הדגמת ניהוג באמצעות הגה גובה קלאסי. המטוס זז בציר העלרוד ("עולה-יורד").

דוגמה לצורת הרכבה של הגה גובה המכונה "טי"

הגאי גובה של מטוס F-4 המורכבים בהטייה מטה.

הגה גובה הוא משטח נע המהווה המשך ישיר למייצב גובה הוא משטח היגוי ראשי במטוסים השולט על ציר העלרוד. משטח הניהוג מורכב בצורה אופקית לרוב בזנב המטוס.

מאפיינים

מטוסים נבנים עם מרכז כובד קבוע, ומערכות הדלק מתוכננות במיוחד כדי לא לשנות אותו. הגורם שמשתנה תוך כדי טיסה הוא מרכז העילוי, שכן הוא תלוי במהירות האוויר ובזווית ההתקפה. כדי לאפשר יציבות וניהוג בציר העלרוד יש לייצר מומנט נוסף המאזן את המומנט שיוצר העילוי הראשי (הפועל דרך הכנפיים) יחסית לציר העובר דרך מרכז הכובד של המטוס. זאת משיגים באמצעות הגה הגובה, משטח המותקן בזנב המטוס או בחרטומו, שתפקידו להגביר או להקטין את כוח העילוי בקצה בו הוא ממוקם . למרות שהוא קטן יחסית לכנף, מיקומו בקצה המטוס מעניק לו יתרון מכני על פני כנפי המטוס, וכך יש לו זרוע מומנט מספיק ארוכה כדי לאזן את המטוס ולהשיג את הייצוב הדרוש. זנב המטוס (והגה הגובה המותקן בו) והכנפיים הראשיות פועלות אם כן כמו שתי משקולות משני צידי מאזניים, המאזנות זו את זו.

במטוסים בעלי כנף אחת שלמה, ללא הגה גובה, ישנה תופעה של אי יציבות בעת עלרוד. כל הפרעה מסוגלת להביא ל"הרמת אף" מסוכנת (עליית חרטום המטוס ביחס לזנבו), ובגלל זווית ההתקפה הגבוהה שנוצרת וחוסר משטח ניהוג אופקי מרכז העילוי עובר לכיוון חרטומו של המטוס. כתוצאה מכך המטוס ממשיך "להרים אף" וחוזר חלילה עד שהכנף מאבדת עילוי והמטוס מגיע למצב של הזדקרות. הגה גובה מונע מצב זה הן בגלל ההתנגדות הפסיבית שהמשטח יוצר, והן בגלל ניהוג הטייס או מערכות ההיגוי המתערבים כדי לרסן את המטוס בעלרוד.

עקרונות עיצוב של הגאי גובה

הגה גובה קלאסי

הגה גובה המורכב בזנב המטוס משני צדי הגוף. סגנון עיצוב זה מספק התנהגות טובה בכל תנאי הטיסה, ולכן הוא המועדף במטוסי קרב. עם זאת, הגה גובה זה נכנס למערבולות הנוצרות על ידי הכנף, ועקב כך במהירויות נמוכות יכולת הניהוג שלו יורדת.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה קלאסי: F-15, F-14.

זנב טי

הגה גובה המותקן על גבי הגה כיוון, השם נובע מהדמיון בין הצורה המתקבלת לאות האנגלית T. בשל מיקומו גבוה מעל הכנף, הגה גובה מסוג זנב טי לא נכנס למערבולות הנוצרות אחרי הכנף ומצטיין בפשטות החישובים ובניהוג עדיף במהירויות נמוכות בהן יש חשיבות לזרימה חלקה של אוויר. סגנון עיצוב זה בעל התנהגות מאוד בעייתית בהזדקרויות וזוויות התקפה גבוהות, כאשר הכנף יוצרת מערבולות לא ישרות אשר מונעות כל זרימה מהגה הגובה. במצב כזה אין יכולת ניהוג ושיכוך בעלרוד והמטוס יטה להרים אף ולהחמיר את המצב (מצב הנקרא הזדקרות עמוקה).

דוגמאות למטוסים בעלי זנב טי: F-104, טופולב Tu-154.

הגה גובה במרכז מייצב הכיוון

סגנון זה מאגד יתרונות של עיצוב זנב טי בו הזרימה לא מופרעת על ידי מערבולות והמכנף, והתנהגות עדיפה בזויות התקפה גבוהות אשר הזרימה על המשטח נשארת קבועה. חסרונות עיצוב זה היא הבעייתיות בהרכבת שני משטחי ניהוג (גובה וכיוון) באותו חלל תנועה, בהן יש להתחשב בתנועת מייצב הכיוון והגובה שבל כך הגאי הגובה צריכים להיות גדולים יותר כדי לפצות על השטח שהגה הכיוון לוקח, מה שבתורו מגדיל את מקדם הגרר של המטוס.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה במרכז הזנב: גלוסטר מטאור, מיג-15.

הגה גובה בחרטום

הרכבת הגה הגובה בצמוד לאפו של המטוס מקובלת בעיקר במטוסים בעלי כנף דלתא ללא זנב בהן הוספת הגה גובה בזנב המטוס לא מעשית עקב המערבולות שנוטות להיצמד לכנף אשר לא מאפשרות זרימת אוויר סדירה למשטח ההיגוי. הגה גובה בחרטום המטוס נקרא "קאנארד " . יתרונו הגדול הוא בכך שכנף המטוס לעולם לא תזדקר : זווית ההתקפה של משטח הקאנארד תהיה תמיד יותר גדולה משל זווית התקפת כנף המטוס. דבר זה יגרום תמיד להזדקרות הגה הגובה לפני כנף המטוס, אף המטוס יירד זווית התקפת הכנף תפחת, והמטוס יצבור מהירות ללא הזדקרות וללא איבוד עילוי הכנף.

דוגמה למטוסים בעלי הגה בחרטום: יורופייטר טייפון.

הגה גובה משולב עם מאזנות

מיראז' 3 של חיל האוויר האוסטרלי. לכאורה אין הגה גובה, אך ניתן לראות שהמאזנת הימנית נמצאת למעשה בקו הזנב, כלומר הרחק מאחורי המרכז האווירודינמי של המטוס, ולכן יכולה לשמש גם כהגה גובה, כאשר היא מונעת בתיאום עם המאזנת השמאלית.

יש מטוסים, במיוחד בעיצוב כנף דלתא, בהם לכאורה "אין הגה גובה", כשלמעשה המאזנות משמשות גם כהגה גובה: כדי לגלגל, הטייס מניע את המאזנות בכיוונים הפוכים (כלומר אחת כלפי מעלה ואחת כלפי מטה), ולצורך עלרוד המאזנות מונעות ביחד.

דוגמה למטוסים בעלי הגה גובה משולב עם מאזנות: מיראז' 3

הגה גובה משולב עם הגה כיוון

זנב הפוגה מגיסטר. שני משטחי ההיגוי בחלקו האחורי של זנב ה-V משמשים כהגה גובה והגה כיוון ביחד: כששניהם מורמים או מורדים הם מתפקדים כהגה גובה, וכאשר הם מונעים בכיוונים נגדיים (כלומר אחד מורם ואחד מורד) הם מתפקדים כהגה כיוון.

הגה גובה כזה בנוי מזוג משטחי היגוי משופעים, בדרך כלל בצורת V. כאשר שני ההגאים מוטים יחד למעלה או למטה הם משמשים כהגה גובה, וכאשר הם מוטים בכיוונים הפוכים, כלומר אחד כלפי מעלה ואחד כלפי מטה, הם משמשים כהגה כיוון.

דוגמה למטוסים בעלי הגה גובה משולב עם הגה כיוון: פוגה מגיסטר.

הטיית הגה גובה

מטוסים משתמשים בעקרונות של שיכוך פסיבי (או שיכוך מבני) בהם הטיית הכנף בצורה דיהדרלית (כלפי מעלה) או אנהדרלית (כלפי מטה) מציעה יתרונות של שיכוך תופעות של צימוד אינרציאלי, גלגול הולנדי, הפרעות רגעיות וכן הלאה. עיצוב הגאי הגובה מושפע משיקולים אלו ולכן ישנם משטחים אשר בנויים בהטייה. במטוס הפנטום למשל, הטיית הגאי הגובה כלפי מטה מאפשרת הקטנת צימוד אינרציאלי, גלגול הולנדי והגברת ניהוג בזוויות התקפה גבוהות.

דוגמאות למטוסים בעלי הגה גובה מוטה: F-4, F-16.

קישורים חיצוניים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

36529152הגה גובה