מערבולת קצה כנף

באווירודינמיקה, מערבולת קְצה כנף או עַרבּולֶת שוֹבֶל^[1] (גם טוּרְבּוּלֶנְטִיּוּת שוֹבֶל; באנגלית: wake turbulence) היא זרימת אוויר סביב כנף בעלת אורך סופי (בניגוד למקרה התאורטי הפשוט יותר של כנף אינסופית), שבה האוויר זורם סביב קצה הכנף מהאזור שמתחת הכנף לאזור שמעליה, ופוגש את חלקי הכנף הסמוכים לקצה בכיוון זרימה מלמעלה למטה, תוך יצירת מערבולת אוויר שנותרת במקומה אף מספר דקות לאחר מעבר כלי הטיס.

תופעה זו נובעת מהפרש הלחצים בין הזרימה מתחת לכנף ומעליה. הפרש לחצים זה הוא הגורם לכוח עילוי, וככל שהפרש לחצים זה גדל, כך גדלה עוצמתן של מערבולות קצה הכנף. הזרימה הנובעת ממערבולות קצה הכנף פוגשת את זרימת האוויר המגיעה לכנף עקב תנועתה באוויר ויוצרת מהירות זרימה שקולה, שכיוונה פונה כלפי מטה. לפיכך, כוח העילוי, הניצב לכיוון מהירות שקולה זו, יהיה מוטה לאחור, ולמעשה יהיה לו רכיב של גרר ביחס לזרימת האוויר המקורית. רכיב זה נקרא גרר מושרה והוא אחד מהמרכיבים העיקריים של כוח הגרר.

בשל היות התופעה קשורה לקצה הכנף, ככל שהיחס בין אורך הכנף לבין רוחב קצה הכנף גדל התופעה נחלשת. מסיבה זו סובלים מטוסי נוסעים ותיקים, כדוגמת בואינג 707, ממערבולות קצה כנף קשות, שאף מונעות נחיתה רצופה של שני מטוסים אחד אחרי השני, אם הראשון מייצר מערבולות קצה כנף גדולות וחזקות. אחד הפתרונות לבעיה זו הוא תכנון כנפיים בעלות קצה כנף העומד כמעט בניצב לכנף (כנפונים). במטוסי תובלה כנפונים כאלה יכולים "לחסוך" עד כ-5% עילוי.