פתחי שפת התקפה סגורים

תאים סגורים – הסבר מזווית ראייה של מתכנן מצנחים

 

---

 

קצת היסטוריה תחילה

 

מעט מאוד רעיונות הם באמת חדשים בעולם מצנחי הרחיפה, ותאים  סגורים בשפת התקפה, הם לא רעיון חדש כלל וכלל. בפעם הראשונה שהתוודעתי לחופה בעלת תאים סגורים, זה הייה בשנת 1993. החופה ההיא הייתה מתוצרת צ'כית, כמדומני, והיא הכילה תאים סגורים ופתוחים לסירוגין, לאורך שפת ההתקפה. אני זוכר את הטייס מדגיש עבורי עובדה, והיא שהוא נתקל בבעיה בהנפה ובניפוח החופה, דבר שלא הפתיע אותי כלל. מאז, התפיסה הזו נשכחה, ולא שמעתי עליה יותר.

 

על כל פנים, במשך השנים התפתחה התפיסה של סגירת יותר ויותר תאים בקצות הכנפיים. בשנת 1990, רוב החופות הכילו אך ורק שני תאים סגורים לחלוטין בקצותיהן. מספר התאים הסגורים בקצות הכנפיים עלה ועלה, ועל פי הבנתי הדגם של נובה Argon, לדוגמא, מכיל 8 תאים סגורים לחלוטין בכל קצה. הבעיה עם סגירה של יותר תאים, היא שבזמן קריסה, החלק של החופה עם התאים הסגורים אינו יכול לקרוס, ובמקום זאת נשאר מנופח. אם החלק הזה של החופה נשארת מנופח, הוא מסתבך במיתרים הרופפים, דבר העלול לגרום להתפתחות של גרר עצום, העשוי להוביל לסבסוב אלים מייד לאחר הקריסה, לסחרור או אף לחזייה (Cravat). זו הסיבה אשר בעטייה הגיעו המתכננים לקצה גבול היכולת בסגירת תאים בקצו הכנפיים.

 

התעוררות

 

התפיסה הזו, קיבלה תנופה מחודשת באביב 2000 כאשר יצרן בשם Advance, הוציא לשוק דגמים של אבי טיפוס תחרותיים Omega 5, אשר הכילו מספר תאים סגורים בשפת ההתקפה לאורך כל הכנף. בידיו של הטייס Andy Hediger, לקח אב טיפוס כזה את אליפות העולם לשנת 2000 – PWC. 

לא בכדי גרם הדבר להצתה מחודשת של התעניינות בין מעצבים ומתכננים בכל העולם. אף אחד, לא הייה מסוגל לקבוע את מידת התרומה של התאים הסגורים, ובהסכמת כולם, הם בוודאי נראו טוב לעין.

 

מדוע תאים סגורים ?

 

ללא כל ספק, תא סגור שהתנפח, הוא מבחינה אווירודינאמית יעיל יותר מתא פתוח. אם מבחינה אווירודינאמית הוא נקי יותר, הגרר שהוא מייצר קטן יותר, דבר המביא לביצועים טובים יותר ויציבות נוספת.

בכל מקרה, אין זו משימה קלה כלל ועיקר לסגור מחצית או אפילו שליש מכלל התאים לאורך שפת ההתקפה. קיימות מספר בעיות תכנון טכניות שיש לפתור כאשר נגשים לעצב חופה בעלת תאים סגורים.

תחילה, קיימת בעיית ההנפה והניפוח של התאים, כפי ששמענו מהחבר הצ'כי לראשונה ב- 1993. אם אנו סוגרים תאים רבים יותר ויותר, אנו מערימים קושי רב יותר ביכולת לגרום לכמות אוויר מספקת להיכנס לתאים כדי לגרום לניפוחם במהירות סבירה, במיוחד במרכז החופה.

הבעיה השנייה היא הקושי להשיג חלוקת מתח שווה לרוחב שפת ההתקפה עם תאים סגורים.

 

ווריאציות שונות

 

מעניין לראות את הדרכים השונות בהן השתמשו יצרנים שונים כדי לפתור בעיות אלו. הדגם של Advance, Omega 5 מכיל פתחים בצורת חצי עיגול, חלק מהם סגורים, כאשר כל המתח לרוחב שפת ההתקפה נשאר ממוקד בחלקם העליון של הפתחים. כדי לאפשר לעוד מספר תאים פתוחים לקבל ניפוח קל בהנפה, הושארו פתחים נוספים ללא סגירה, במקומות מפתח מסוימים, במיוחד במרכז החופה, המאפשרים כניסת כמות אוויר גדולה יותר, ובכך ניפוח והנפה מהירים יותר.

דגם נוסף  ה -  Edel Excel, מכיל תא סגור כל תא שלישי לפי הסדר לרוחב שפת ההתקפה. כדי לחלק באופן שווה את המתח לאורך שפת ההתקפה, הוספו תמיכות בד מוקשה במרכז הפתחים, וכדי לאפשר כניסת כמות אוויר מספקת לכל הכנף, הגדיל המתכנן את פתח כניסת האוויר למידה הגדולה מזו שנהוג בחופות תחרותיות.

וקיימת הדוגמא , של החופה שאני תכננתי ה- Magic, בעלת פתח מרכזי גדול אחד בכל החלק המרכזי של שפת ההתקפה, וכן תאים הפתוחים בצורה אלכסונית היוצרים צורת טרפז לפתחים. בצורה זו של פתחים, ניתן להשיג חלוקת מתח שווה לרוחב שפת ההתקפה, והפתח המרכזי הגדול, מאפשר כמות אוויר גדולה ומספקת לניפוח בהנפה.

כמובן, שבצניעותי, אני חושב שהפיתרון שלי הוא הטוב ביותר, אך אני מצפה לראות כיצד יצרנים אחרים בעולם נגשים לפתרון הבעיות הללו. מתכננים רבים אחרים מתבוננים בבעיה מזוויות שונות. אני אישית מפיק הנאה מרב הגוניות של הניסיונות השונים לפתור בעיות אלו.

 

מה בנוגע להתאוששות מקריסה ?

 

טייסים רבים מצאו לנכון לשאול אותי לגבי אופן הפתיחה של החופה לאחר קריסה. האם הפתיחה היא אלימה יותר ? האם הדבר עשוי לגרום לכשל מיתרים ?

התשובה היא לא פשוטה כזו ברמה של כן או לא. הרשו נא לי להסביר יותר בפרוטרוט. קיימים שני סוגי התאוששות מקריסה:

1. ניפוח הדרגתי
2. ניפוח אלים

ניפוח הדרגתי מתחיל בחלק החופה שלא קרס. האוויר זורם מהתאים המנופחים במעברים שבין התאים ובתוכם, בסמוך לשפת הזרימה, ובאופן הדרגתי מנפח בחזרה את התאים שקרסו. סוג זה של התאוששות מקריסה הוא מתון וחלק, והחופה תשוב לטיסה רגילה ללא כל תגובה אלימה. מאחר והתאוששות הדרגתית זו מתחילה מתאים מנופחים שלא קרסו, תאי שפת התקפה סגורים, אינם משפיעים על תהליך ההתאוששות.

התאוששות אלימה, לעומת זאת שונה במהותה. היא קוראת בדרך כלל כאשר חלק מהכנף שקרסה פוגש שוב את זרימת האוויר, והקריסה מתנפחת בצורה אלימה.

בדרך כלל, סוג זה של התאוששות קריסה, אינו מהווה בעיה, אך בחופות מסוימות ההתאוששות היא כה אלימה, שהכנף קורסת שוב מייד לאחר מכן, ולעיתים אף יגרום הדבר לחזייה (Cravat). על פי הבנתי, תאים סגורים עשויים להפחית את הסיכוי להתאוששות אלימה מקריסה, אך על פי שיחות שניהלתי עם טייסי ניסוי, התברר לי שרבים מהם משוכנעים שההיפך הוא הנכון, ותאים סגורים מחריפים את מידת האלימות שבניפוח.

אם אתה מבצע טיסת ניסוי בחופה בעלת תאים סגורים, אזי עצתי לך היא לא לקפוץ למסקנות נמהרות על פיהן מידת האלימות הכרוכה מתאוששות מקריסה, היא תוצאה של הימצאות תאים סגורים. עלינו לזכור שהתנהגות של כל חופה חדשה היא פועל יוצא מעשרות משתנים. תאים סגורים או פתוחים בשפת התקפה, מהווים משתנה בודד מתוך כל האחרים. הדרך היחידה לברר את השפעת התאים הסגורים על התנהגות החופה, היא לטוס על שתי חופות זהות לחלוטין, אשר אחת מהן מכילה תאים סגורים, ואחת עם פתחים ללא כל סגירה לאורך שפת ההתקפה.

אני ביצעתי את הניסו הנ"ל, וההתרשמות שלי מכל הניסויים שביצעתי בחופות בעלות תאים סגורים או פתוחים היא, שאין הבדל משמעותי באופן ההתאוששות מקריסה. למעשה, ההבדל המשמעותי היחידי בין שני סוגי החופות, היא ברמת היציבות של שפת ההתקפה במהירויות גבוהות: חופה בעלת תאים סגורים מייצרת באופו וודאי, רמת יציבות גבוהה יותר במהירויות גבוהות.

 

שנת 2001 היא לבטח, שנת החופות בעלות התאים הסגורים. כאשר יצרנים רבים בעול מוציאים לשוק חופות חדשות בעלות תאים סגורים, בכל רמות הבטיחות.

כמו רוב ההתפתחויות החדשות בתחום מצנחי הרחיפה, היתרונות הטמונים במספר תאים סגורים בשפת ההתקפה, אינם באמת משמעותיים בצורה דרמטית, אך אם יתחוור לנו שגם אין כל חסרונות בדבר, לאחר שנתגבר על הבעיות הטכניות בתכנון, אזי משוכנע אני, שנראה יותר ויותר חופות מסוג זה בעתיד הקרוב.

 

Bruce Goldsmith. 2001