מהו מרכז כובד ?
מרכז כובד (⊕CG) הוא מינוח פיזיקלי המשמש לתיאור נקודה במרחב אשר מהווה שקול או שווה ערך לכלל משקלי הגוף הנדון (טיסן במקרה שלנו). זו הנקודה שאם תיאורטית היינו מעמידים תחתיה מוט, הוא היה נושא את משקל הגוף בשיווי משקל מוחלט. אחת השאלות התכופות אותן אני נשאל נוגעת לגבי מיקומו של מרכז הכובד של הטיסן . למיקומו של מרכז הכובד השפעה מכרעת על מאפייני הטיסה והתנהגות הטיסן, וזאת מבלי להיכנס להעדפות אישיות של מטיסים שונים, ובמאמר הזה אנסה להאיר מעט את הנושא.
השפעת מרכז הכובד על מאפייני הטיסה
בכלי טיס, יש חשיבות למיקומו של מרכז הכובד ביחס למרכז הלחץ (הנקודה בה פועל שקול כוחות העילוי על הטיסן) – המהווה את הנקודה ממנה כלי הטיס "תלוי" באוויר בעת טיסה. אם מרכז הכוב ממוקם לפני מרכז הלחץ – אנו אומרים כי המטוס עם מרכז כובד קדמי. אם מרכז הכובד ממוקם מאחורי מרכז הלחץ – אנו אומרים כי המטוס עם מרכז כובד אחורי, ואם מרכז הכובד נמצא בדיוק מתחת למרכז הלחץ – אנו אומרים כי המטוס עם מרכז כובד ניטראלי. בכלי טיס בתצורה הקלאסית של כנף – זנב, מרכז הכוב ממוקם לרוב סביב 33%-36% מהמיתר האוירודינאמי הממוצע (MAC%) שהוא – בתרגום ל"טיסנאית" – המיתר המהווה ממוצע של אורך המיתר בשורש הכנף ואורכו בקצה הכנף. מיקום מרכז הכובד הראשוני של הטיסן נעשה בהתאם להוראות היצרן, ובהמשך יכול להשתנות עפ"י העדפותיו האישיות של כל מטיס. יש שמעדיפים להטיס טיסן בעל מרכז כובד קדמי ויש שיעדיפו טיסן בעל מרכז כובד אחורי מעט, ובכל מקרה יש לשים לב כי מרכז הכובד הוא דבר סטטי על הקרקע אך דינמי באוויר בעיקר בשל שינוי בכמות הדלק הנותרת במיכל במהלך הטיסה. מרכז כובד קדמי מתבטא בטיסן בעל נטייה לשקוע במהלך טיסה אופקית ישרה, באיבוד חלק מיכולת התימרון שלו, במהירות ההזדקרות גבוהה יחסית אך ביכולת שמירה עדיפה על קו הטיסה הנבחר (Tracking). מרכז כובד אחורי מתבטא בטיסן הנוטה לנסוק במהלך טיסה אופקית ישרה, במהירות הזדקרות נמוכה יחסית, ביכולת תמרון גבוהה יותר אך יציבות פחותה, ובנטייה "להרים" אף עם הירידה במהירות הטיסה, לדוגמה בזמן גישה לנחיתה.
מרכז כובד קדמי
מרכז כובד נטרלי
מרכז כובד אחורי
כיול מרכז כובד
אז איך בעצם מוצאים את מרכז הכובד, וכיצד מכיילים אותו ? רוב יצרני הטיסנים האווירובטיים כיום, מציינים את נקודת מרכז הכובד של הטיסן בחוברת הוראות ההרכבה, ובאופן כללי נמצאת הנקודה בקדמת המוט המחבר את הכנפיים לגוף הטיסן. המדידה המדוייקת מתבצעת בדר"כ מנקודת מרכז הכובד אל שפת ההתקפה של הכנף, לנקודת המפגש בין שורש הכנף לגוף הטיסן, כאשר המידה הרצויה קבועה מראש ע"י היצרן, ובנוסף נראה כי הטיסן שומר על שיווי משקל מושלם כאשר הוא נתמך ע"י שתי נקודות משני צידי הטיסן בלבד. בדיקת מרכז כובד סטטית מתבצעת על הקרקע כאשר מיכל הדלק/עשן ריק מנוזלים.
לאחר שוידאנו כי הטיסן מאוזן (רצוי כי תהיה נטייה קלה לפנים) עולים לאוויר ובודקים את מרכז הכובד באוויר, כאשר המטרה היא להגיע לאיזון של הטיסן ע"י חלוקת משקל אופטימלית ולא ע"י קיזוז רב אשר יגרום לגרר וישפיע על מאפייני הטיסה. בטיסה אופקית ישרה בכחצי מצערת אמור הטיסן לשמור על התקדמות ללא איבוד / צבירת גובה. לאחר שהטיסן קוזז לטיסה ישרה ואופקית, באותו מצב מצערת ובאותו כיוון ביחס לרוח – יש לבדוק את הטיסן בטיסה הפוכה. במידה והטיסן שוקע, הרי שמרכז הכובד הוא קדמי, ולהיפך. במידה ויש לתקן את מיקום מרכז הכובד, פעולה כמו הזחת הסוללות קדימה/אחורה בתוך גוף הטיסן, בדר"כ פותרת את הבעיה. במקרים קיצוניים יותר יש להוסיף משקולות בחרטום או קרוב לזנב, אך פתרון זה אינו אידאלי שכן הוא מוסיף משקל ומפחית מיחס ההספק/משקל של הטיסן. מקרה אופייני שבו אני נתקל הוא הרכבת מנוע גדול מדי לטיסן על מנת להנות מכוח יתר, על חשבון איזון בעייתי… על מנת לבדוק כי הטיסן מאוזן גם על הציר הרוחבי, ניתן לבצע תמרון פשוט: לאחר שבדקנו כי להגאי הגובה (בטיסן בו משטחי הגאי הגובה מחוברים בנפרד) אותן נקודות קצה, ניתן לטפס לגובה ביטחון, ופשוט לצלול בסל"ד סרק בצורה אנכית. לאחר שתיים/שלוש שניות מושכים בהגה הגובה UP ובודקים מה מצב הטיסן: במידה והטיסן התיישר לחלוטין הרי הוא מאוזן, במידה וכנף אחת שקעה יותר מהאחרת הרי שהיא כבדה יותר ויש להוסיף משקל לכנף השניה. שים לב: את התרגיל יש לבצע בגובה רב בכדי להותיר מרווח ביטחון מהקרקע, ואת הוספת המשקולות לתיקון יש לבצע, במידה הצורך, בתוספת של לא יותר מ-5 גרם בכל פעם, היות והמשקל המועמס מוכפל באורך הכנף (חישוב מומנט).
מתקן לכיול מרכז כובד
מתקן לכיול מרכז כובד
מחשבון לחישוב מרכז כובד
