סיפון טיסה

מטוס שליטה ובקרה והתראה מוקדמת E-2 הוקאיי ממריא מסיפונה של נושאת המטוסים הארי ס. טרומן, 19 בדצמבר 2013

סיפון טיסה בנושאת מטוסים הוא המשטח ממנו ממריאים ועליו נוחתים כלי טיס. למעשה, זהו מעין שדה תעופה קטן בים. באוניות קטנות יותר, שמשימתן העיקרית אינה תעופה ימית, קיים לעיתים משטח לנחיתת והמראת מסוקים או מטוסים בעלי יכולת המראה ונחיתה אנכית (VTOL). גם משטח זה נקרא סיפון טיסה.

התפתחות

סיפוני טיסה מוקדמים

ההמראה הראשונה מסיפון טיסה, על ידי יוג'ין אילי, 14 בנובמבר 1910

הנחיתה הראשונה על אונייה, על ידי יוג'ין אילי, 18 בינואר 1911

סיפוני הטיסה הראשונים היו משטחי עץ משופעים שהותקנו מעל צור החרטום. הטייס הראשון שהמריא מסיפון כזה היה יוג'ין אילי. הוא עשה זאת ב-14 בנובמבר 1910 מסיפון טיסה שהותקן על הסיירת בירמינגהם, של צי ארצות הברית. חודשיים מאוחר יותר, ב-18 בינואר 1911, הנחית אילי מטוס קרטיס דגם D על משטח שהותקן בסיירת המשוריינת פנסילבניה, שעגנה במפרץ סן פרנסיסקו, תוך שהוא עושה שימוש בפעם הראשונה בוו עצירה. איש שירות האוויר של הצי המלכותי, קומנדר צ'ארלס ראמני סמסון היה הראשון שהמריא מעל אונייה שהייתה בתנועה: סמסון המריא ב-9 במאי 1912 מעל סיפון אוניית המערכה אה"מ היברניה במטוס שורט S.27, כאשר האונייה הפליגה במהירות 10.5 קשר (19.4 קמ"ש). מהירותם של המטוסים באותה תקופה הייתה נמוכה מאד, ולכן ניתן היה להמריא מעל משטח קצר כאשר האונייה הפליגה אל הרוח. בשנים שלאחר מכן הותקנו משטחי המראה על צריחי תותחים של סיירות ואוניות מערכה. האונייה הראשונה בה הותקן משטח כזה הייתה אוניית המערכה הבריטית אה"מ ריפאלס. בדרך זו ניתן היה לשגר מהאוניות מטוסי סיור, אך לא הייתה כל דרך להנחית אותם חזרה על האונייה, והטייסים נאלצו להגיע אל היבשה לנחיתה, או לנטוש אותם בים.

הפעם הראשונה בה הונחת מטוס על אונייה הייתה ב-2 באוגוסט 1917. בתאריך זה הנחית בהצלחה מפקד טייסת אדווין האריס דאנינג מטוס מדגם סופווית' פאפ על משטח המראה שהותקן על סיירת המערכה אה"מ פיוריוס, שהייתה בתנועה. אונייה זו הוסבה לנושאת מטוסים על ידי התקנת סיפון טיסה משופע בחלקה הקדמי. סידורי הנחיתה על "פיוריוס" היו בעייתיים: כדי לנחות היה על המטוס לתמרן סביב המבנה העילי ולהגיע לנחיתה על סיפון הטיסה. נחיתתו של האריס בוצעה בהצלחה במהלך סדרת ניסויים, והאריס הצליח לחזור על כך גם בניסיון נוסף שעשה למחרת. ואולם, בניסיון השלישי התפוצץ אחד מגלגלי המטוס שהתהפך ונפל לים. האריס נהרג, ובכך רשם שיא מפוקפק והיה לאדם הראשון שנהרג במהלך נחיתות על נושאות מטוסים. בשל כך הוחזרה האונייה למספנה, ובה נבנה סיפון טיסה שנועד לנחיתה באורך 91 מטרים בחלקה האחורי. מתחת לסיפון זה נבנה האנגר חדש. עם זאת, המבנה העילי המרכזי נותר במקומו, ומערבולות הרוח שנגרמו בשל מיקומו השפיעו לרעה על סיפון הטיסה.

סיפוני טיסה באורך מלא

אה"מ ארגוס, נושאת המטוסים הראשונה בעלת סיפון טיסה מלא

נושאת המטוסים הראשונה שהייתה בעלת האיפיונים של נושאות המטוסים המודרניות הייתה אה"מ ארגוס. זו הייתה אוניית נוסעים שהוסבה לנושאת מטוסים על ידי התקנת סיפון טיסה מעץ לכל אורכה, ללא כל מבנה עילי שהיה עלול ליצור הפרעות בזרימת האוויר במהלך ההמראות והנחיתות. מכיוון שלא היו לאונייה ארובות (כדי לא לגרום להפרעות על סיפון הטיסה) נפלטו גזי הפליטה של המנועים ממפלטים מתחת לסיפון הטיסה בחלקה האחורי של האונייה, דבר שגרם ל"קפיצה" לא רצויה של המטוסים דווקא בעת הגישה הסופית לנחיתה. מרכיב נוסף שלא היה על הסיפון, בשל הרצון לשמור אותו נקי מהפרעות, היה צריח היגוי (Conning tower), שלהיעדרו לא נמצא פתרון משביע רצון. נעשו כמה ניסיונות לפתור את הבעיה, ובהם התקנת מבנה עילי בצידו הימני של סיפון הטיסה. הבחירה בצד זה הייתה בשל העובדה שמנועי הבוכנה של המטוסים באותה תקופה יצרו מומנט פיתול שגרם למטוס לפנות שמאלה, והביא לסבסוב של המטוסים לשמאל בעת המראה. בשל כך הוצב המבנה העילי מימין, כדי למנוע התנגשות של המטוסים בו. "ארגוס" נותרה בסופו של דבר ללא מבנה עילי, אך בנושאות המטוסים הבאות שנבנו עבור הצי הבריטי, אה"מ הרמס ואה"מ איגל נבנה מבנה עילי בצידו הימני של סיפון הטיסה.

לאחר מלחמת העולם הראשונה הוסבו סיירות מערכה לנושאות מטוסים. אוניות אלה התאימו לתפקיד מכמה היבטים: ראשית, אמנת וושינגטון שנחתמה ב-1922 הגבילה את מספרן של אוניות השטח הגדולות שהיה מותר לכל מדינה להחזיק, אולם לא הטילה מגבלות על בניית נושאות מטוסים. מכיוון שכך, הסבתן של סיירות מערכה לנושאות מטוסים הייתה פתרון יעיל, במקום להוציאן מהשירות. שנית, מהירותן וגודלן התאימו מאד לתפקיד. מכיוון שיעילותן ותפקודן של נושאות המטוסים בעת קרב לא היו ידועות, הוחלט להשאיר בהן את התותחים שהותקנו בהן, כדי לאפשר לאוניות יכולת התגוננות. תותחים אלה הוסרו במהלך מלחמת העולם השנייה, והוחלפו בתותחים נגד מטוסים, כאשר הוברר שההגנה הטובה ביותר לנושאת מטוסים היא אש הנ"מ של אוניות הליווי שלה והכוח האווירי שעל סיפונה.

באוניות מוסבות אלה היה סיפון ההאנגר חלק אינטגרלי מגוף האונייה, ואילו ההאנגר עצמו וסיפון הטיסה שמעליו נחשבו חלק מהמבנה העילי. תצורת מבנה זו, שבה סיפון ההאנגר הוא המהווה חלק מגוף האונייה ולא סיפון הטיסה שימשה עד אמצע שנות ה-40 של המאה ה-20, ועל פי תצורה זו נבנו נושאות המטוסים מסדרת אסקס. לעומת זאת, בסוף 1936 החל הצי המלכותי הבריטי בבניית נושאות המטוסים מסדרת אילוסטריוס, ובהן סיפון הטיסה היה המרכיב המבני המהותי. סיפון זה נשא את העומסים המבניים כחלק מגוף האונייה העיקרי. בסדרה זו היה סיפון הטיסה ממוגן ונועד לספק מיגון לאונייה ולמרכיב האווירי שנשאה.

סיפוני טיסה משוריינים

ההבדל בבניית נושאות המטוסים בין הצי הבריטי לצי ארצות הברית נבע מהבדל עקרוני בתפיסת העולם של שני הציים. הצי הבריטי העדיף מיגון, על חשבון מספר המטוסים שהייתה האונייה יכולה לשאת, ואילו צי ארצות הברית העידף מספר גדול ככל האפשר של מטוסים. מיגון סיפון הטיסה כלל את מיגון צידי ההאנגר, משני צידי האונייה וגם בחרטום ובירכתיים, אך בשל משקלו הרב היה עלול להביא לחוסר יציבות של האונייה, שמרכז הכובד שלה ממוקם גבוה מדי. בשל כך נאלצו המתכננים הבריטיים לצמצם את גובהו של ההאנגר שמתחת לסיפון הטיסה כדי להקטין את גובהו של מרכז הגובה. אילוץ זה הביא להגבלה בסוגי המטוסים אותה יכולה הייתה נושאת המטוסים להפעיל. בנוסף, היה צורך לקצר את אורכו של הסיפון הממוגן ובשל כך ניתן היה להפעיל ממנו פחות מטוסים.

עד 1943 לא החזיקו נושאות המטוסים של הצי המלכותי מטוסים על סיפון הטיסה באופן קבוע אלא רק בהאנגר, ולפיכך ניתן היה לשאת על האוניות מטוסים רק על פי קיבולת ההאנגר שלהן. נושאות המטוסים מסדרת אילוסטריוס, שהיו בעלות הדחק של 23,000 טון, נשאו כנף שמנתה 36 מטוסים מדגם פיירי סורדפיש או מטוסים אחרים בגודל דומה, ועל סיפונן נשאו עוד 57 מטוסים. סדרת נושאות המטוסים הבריטית הבאה, סדרת אימפלאקבל, שהיו בעלות הדחק של 23,400 טון נשאו בשני ההאנגרים שהיו באוניותיה 52 מטוסי סורדפיש (או מטוסים בגודל דומה) ועד 81 מטוסים על הסיפון. לעומתן, נושאות המטוסים מסדרת אסקס של צי ארצות הברית, בעלות הדחק של 27,000 טון, נשאו בסך הכל 104 מטוסים, בהאנגר ועל סיפון הטיסה. ואולם, הניסיון שנצבר בארצות הברית במהלך מלחמת העולם השנייה הביא לשינוי בתפיסתו, ולמעבר לסיפוני טיסה משוריינים. סדרת נושאות המטוסים הבאה של צי ארצות הברית, סדרת מידוויי, שנבנתה לקראת תום המלחמה (אם כי האוניות בסדרה לא הספיקו ליטול בה חלק) היו בעלות סיפון טיסה משוריין, וכך היה בכל נושאות המטוסים שנבנו מאז בארצות הברית.

סיפוני טיסה מודרניים

סיפון טיסה זוויתי

אנימציה של סיפון טיסה זוויתי, ללא שינוי מבני: מסלול המראה הזוויתי מסומן בזווית של 6° לציר האורך של האונייה. מטוס קרב מדגם דה הבילנד סי ויקסן ממריא ממעוט על המסלול הראשי (בצד ימין), ואילו מטוס תקיפה מדגם בלקבורן בוקניר מדגים נחיתה לא מוצלחת על המסלול הזוויתי (בצד שמאל)

אנימציה של סיפון טיסה עם מסלול זוויתי מובנה, בזווית של 9° לציר האורך. מטוס קרב מדגם מקדונל דאגלס F/A-18 סופר הורנט ממריא מן המעוט בקדמת האונייה (מצד ימין); מטוס לוחמה נגד צוללות לוקהיד S-3 ויקינג מנסה לנחות על המסלול הזוויתי, לא מצליח להיעצר וממריא שוב ("ברחן"); מטוס E-2 הוקאיי להתראה מוקדמת ממריא ממעוט מס' 2 (מצד ימין), ולבסוף מטוס ללוחמה אלקטרונית מדגם EA-6B פראולר מבצע נחיתה מוצלחת על המסלול הזוויתי.

לקראת סיומה של מלחמת העולם השנייה, כאשר התברר שעתיד מטוסי הקרב הוא מטוסי סילון, הסתבר שיש צורך בהתאמות לנושאות המטוסים הקיימות, וזאת בשל מהירותם הרבה של מטוסי הסילון ומשקלם הגדול יחסית למטוסי הבוכנתיים. מטוס סילון נוחת במהירות גבוהה בהרבה מזו של מטוס בעל מנוע בוכנה, ולפיכך זקוק למרחק עצירה התופס חלק גדול בהרבה של סיפון הטיסה. הפתרון שהוצע היה בניית מסלול נחיתה נוסף, הממוקם בזווית למסלול הטיסה הרגיל לאורכה של האונייה. מכאן שמו, סיפון טיסה זוויתי (באנגלית: angled flight deck). חידוש זה הומצא בחורף 1944–1945 על ידי קפטן (לימים אדמירל משנה) דניס קמפבל, איש הצי המלכותי הבריטי, כתוצר של דיונים סביב עתידה של התעופה הימית.

לסיפון הזוויתי יתרונות רבים: ניתן לקיים בו המראות ונחיתות באותה עת, כאשר מטוסים יכולים להמריא מהסיפון שלאורך האונייה בעוד מטוסים אחרים נוחתים על המסלול הזוויתי. יתרון נוסף הוא באפשרות למטוס שלא הצליח להיעצר על ידי אחד מכבלי העצירה (שנקרא בעגה להמריא מחדש לניסיון נוסף, בלי לפגוע במטוסים החונים בחלקה הקדמי של האונייה או במטוסים בשלבי המראה.

שדרוג הסיפון לסיפון זוויתי איפשר שינויים שינויים מבניים ומבצעיים נוספים. ניתן היה להגדיל את ה"אי", המבנה העילי שעל הסיפון, ובכך להקל על ניהוג ותפעול האונייה ולאפשר בקרת טיסה טובה יותר. ניהול תנועת המטוסים על הסיפון השתפר והוקל מאד, כאשר המראות נעשות מחלקה הקדמי של האונייה על ציר האורך של האונייה ונחיתות מתבצעות על הסיפון הזוויתי. השטח שבין שני המסלולים, באמצע האונייה, נותר פנוי לחימוש המטוסים ולתדלוק. סיפון טיסה זוויתי מקובל היום בכל נושאות המטוסים הפועלות על פי עקרונות STOBAR ‏(Short Take-Off But Arrested Recovery, המראה קצרה אך נחיתה באמצעות כבל עצירה) או CATOBAR ‏(Catapult Assisted Take-Off But Arrested Recovery, המראה בעזרת מעוט אך נחיתה באמצעות כבל עצירה).

סיפון טיסה זוויתי נוסה לראשונה ב-1952. על נושאת המטוסים הבריטית טריומף. השינוי לא היה מבני, והתבטא בצביעה מחדש של מסלול נוסף, בזווית לציר האורך של האונייה. ניסיון דומה נעשה באותה שנה גם בנושאת המטוסים מידוויי. בשני המקרים נותרו כבלי העצירה ומחסומי הרשת מיושרים לפי ציר האורך. ניסיון ראשון לשינוי מבני נעשה בנושאת המטוסים אנטיאטם (CV-36) בין ספטמבר לדצמבר באותה שנה, בה הותקנה מעין בליטה ועליה סיפון זוויתי. על סיפון זה נעשו ניסויים בנחיתות עם כבלי עצירה, שהוכחו כמוצלחות. ב-1953 השתתפה האונייה בתרגילים עם אוניות מציי ארצות הברית ובריטניה, בהם הוכחה יעילותו של סיפון כזה. בשנים שלאחר מכן שודרגו נושאות המטוסים בשני הציים, והותקנו בהן סיפוני טיסה זוויתיים. שדרוג כזה היה חלק מתוכנית SCB-125 שהוטמעה בחלק גדול מנושאות המטוסים מסדרת אסקס ומתוכנית SCB-110/110A שהוטמעה בנושאות המטוסים מסדרת מידווי. נושאת המטוסים הראשונה שנבנתה מלכתחילה עם סיפון טיסה זוויתי הייתה האונייה הבריטית ארק רויאל, ב-1955, ולאחריה נושאות המטוסים מסדרת מג'סטיק הבריטיות ונושאות המטוסים מסדרת פורסטל של צי ארצות הברית.

"מקפצת סקי"

סוחוי Su-33 ממריא מ"מקפצת סקי" על סיפון הטיסה של נושאת המטוסים אדמירל קוזנצוב של הצי הרוסי

שיפור נוסף בסיפוני טיסה, בעיקר בנושאות מטוסים קטנות יותר, הוא מעין רמפה, כֶּבֶשׁ בקצה הסיפון, המכונה "מקפצת סקי". מקפצה זו הופכת חלק מהתנועה קדימה של המטוס לתנועה כלפי מעלה, והמטוס מתחיל את הטיסה כאשר הוא נמצא בקצב טיפוס חיובי. כוח המשיכה מקטין במהירות את המהירות כלפי מעלה, אך במקביל לכך מפצה על כך המטוס בתאוצה שיוצרים מנועיו, ומגיע לתנועה מהירה דיה כדי שיוכל להגיע לטיסה יציבה. מקפצת הסקי מאפשרת למטוסים להמריא למרות שכח העילוי שלהם קטן יחסית. מבנה זה מתאים לנושאות מטוסים הפועלות בתצורת STOBAR, וכן מאפשר למטוסי המראה ונחיתה אנכית או קצרה להמריא עם מטען כבד יותר.

הפעלת סיפון טיסה

המראות

ערך מורחב – מעוט

אורכו של סיפון הטיסה של נושאות המטוסים הגדולות ביותר כיום (2017) הוא כ-330 מטרים, לעומת אורכם של מסלולי המראה בבסיסים קרקעיים, שאורך הקצרים שבהם הוא כ-900 מטרים, ובדרך כלל אורכם 2,000 מטרים ויותר - פי שישה ויותר. כדי לאפשר את המראתם של מטוסי קרב ותקיפה סילוניים נמצא על סיפון הטיסה מתקן הנקרא מעוט, קטפולטה, בשבאמצעותו מתבצעת ההמראה. המעוט פועל באמצעות קיטור בלחץ גבוה הנוצר במנועי האונייה. המטוס מחובר למעוט, ועם קבלת האישור נעה זרוע המעוט במהירות רבה קדימה ובתוך 2 - 4 שניות מספקת למטוס את המהירות הנדרשת להמראה. בדרך כלל נמצאים על סיפוני טיסה שניים עד ארבעה מעוטים.

נחיתות על נושאות מטוסים

מטוס מכלית מדגם KA-6D בנחיתה על סיפון הטיסה של נושאת המטוסים אייזנהאור, מיד לפני לכידת כבל העצירה על ידי וו העצירה

הנחיתה על נושאות המטוסים הראשונות היו פשוטות מאד, וכללו צוות של ימאים שהיו רצים אל המטוס הנוחת ואוחזים בכנפיו כדי להאט אותו. מכיוון שמהירותם ומשקלם של המטוסים הראשונים הייתה נמוכה היה נוהל מסוכן זה אפשרי. בנוסף הותקנו באוניות רשתות שנועדו לסייע בעצירת המטוס אם נוהל ההאטה הידנית היה נכשל, אך בלימה ברשתות כאלה הייתה עלולה לגרום לנזקים למטוס הנוחת.

מטוסים מודרניים, שמהירותם ומשקלם גדולים בהרבה, נעזרים בכבל עצירה כדי לבלום את נחיתתם. כאשר המטוס מתקרב לנחיתה נשלף וו עצירה בחלקו האחורי של המטוס, וזה נתפס באחד הכבלים ומביא לעצירת המטוס. באוניות מוקדמות היה מספר רב של כבלי עצירה על סיפון הטיסה, אך כיום באוניות של צי ארצות הברית ישם ארבעה כבלים המתוחים לרוחב הסיפון, במרחק של 6.1 מטרים זה מזה (20 רגל). כל כבל מחובר בשני קצותיו לצילינדר הידראולי, המאפשר מתיחה מסוימת של כבל העצירה מחד, ומאידך ספיגת האנרגיה ועצירת המטוס. כבלי העצירה בנויים כך שיוכלו לבלום מטוס במשקל עד 24 טון המגיע לנחיתה במהירות 240 קמ"ש בתוך 98 מטרים. במקרי חירום, כאשר המטוס אינו יכול להסתייע בכבל עצירה, נמצאת על סיפון הטיסה רשת עצירה, שתכליתה לבלום את המטוס הנוחת.

סימול צבעי אפודי אנשי הסיפון

לבן: קציני טיסה האחראיים על הפעילות בסיפון

צהוב: מכווינים שתפקידם להנחות את הטייסים בעת הנסיעה על הסיפון וכן להזניק את המטוסים לאחר שהסתיימו כל ההכנות

ירוק: אחראיים לתפעל את ציוד ההאצה והעצירה בסיפון וכן להתאים את מהירות ההזנקה למשקל המטוס

אדום: אחראיים על חימוש המטוס ועל כיבוי אש

חום: אחראיים על תחזוקת המטוסים

סגול: אחראיים על תדלוק המטוסים בהתאם למשימה ולציוד הנמצא עליהם

כחול: אחראיים לשינוע המטוסים בסיפון הטיסה

כסוף: חילוץ אנשי צוות טיסה בעת התרסקות

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא סיפון טיסה בוויקישיתוף

• How Aircraft Carriers Work באתר How Stuff Works - Science

הערות שוליים

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

22589402סיפון טיסה