חלקים ורכיבים

• צינור פיטו / Pitot tube

הוא מכשיר למדידת לחץ המשמש למדידת זרימת נוזל או גז. צינור פיטו משמש בעיקר למדידת מהירות כלי טיס ולמדידת מהירויות של אויר וגז בהתקנים תעשייתיים.

צינור פיטו פשוט הוא צינור דק וחד עם פתחים לכניסת האוויר אשר קצהו מופנה ישירות לכיוון מדידת הזורם (נוזל או גז) והוא מודד את הלחץ הטוטלי, אך הלחץ הטוטלי לבדו אינו מספיק כדי למדוד את מהירות האוויר, על פי עקרון ברנולי הקובע: לחץ טוטלי = לחץ דינמי + לחץ סטטי.

לפיכך, הלחץ הדינמי הוא ההפרש בין הלחץ הטוטלי ללחץ הסטטי. הלחץ הסטטי נמדד באמצעות פתח סטטי (Static ports) הממוקם בצידי גוף המטוס. הלחץ הסטטי נקבע באמצעות סעפת הממוקמת בתוך מכל סגור המקיף אותה. אם האוויר בצידה האחד של הסעפת נמצא בלחץ סטטי והאוויר בצידה השני נמצא בלחץ טוטלי, אז הסטייה של הסעפת תהיה יחסית ללחץ הדינמי באמצעותה ניתן לקבוע את מהירות האוויר של המטוס. מכלול הסעפת נמצא בתוך מד המהירות עצמו אשר ממיר את הלחץ הדינמי למערכת של מנופים מכניים באמצעותם ניתן לקרוא את מהירות המטוס.

במקום להשתמש בפתח סטטי ניתן להשתמש בצינור פיטו-סטטי הכולל צינור קואקסיאלי נוסף המקיף את צינור הפיטו ובצידיו חורים אשר אינם מופנים ישירות לכיוון זרימת האוויר ומודדים את הלחץ הסטטי.

צינור פיטו מותקן בדרך כלל בקצה הכנף או בחרטום המטוס, במקום בו אין הפרעות של זרימת אוויר (לרוב מתחת לחופת תא הטייס) על מנת לא לגרום כוח גרר מיותר. במקרים רבים צינורות פיטו בכלי טיס מצוידים בהתקן חימום כדי למנוע מהם להחסם על ידי קרח.

המגבלות של צינור פיטו:

• המדידה שלו מדויקת רק כאשר הוא נמצא בכוון הטיסה, לכן כאשר המטוס טס בזווית יש סטיה בחישוב המהירות.
• יש להתקין את הצינור במקום בו זרימת האוויר על פני המטוס תאפשר מדידה מדויקת, לכן צינור פיטו הוא מין מוט דק וחד עם פתחים לכניסת האוויר.
• ככל שהמטוס עולה לגובה רב יותר והאוויר נהיה דליל יותר, פחות ופחות אוויר נכנס לצינור הפיטו והלחץ יורד, מה שיוצר מצב שצינור הפיטו משקף מהירות יותר נמוכה מזאת שהמטוס באמת טס בה. ברוב מדי המהירות במטוסים ישנו מתקן שמתקן זאת אוטומטית בהתחשב בגובה בו נמצא המטוס.

דוגמה לצינור פיטו במטוס קרב

דוגמה לצינור פיטו במטוס אזרחי

• מכ"מ דופלר / Doppler Radar

מכ"מ דופלר זהו מכ"מ המבוסס על אפקט דופלר - הסטת תדר כתלות המהירות היחסית בין המכ"ם לעצם הנבדק.

המכ"מ מבצע פעולה של סריקת תדרי המשדר כדי לפענח ולקבוע מרחק.

*למידע נוסף על פרצי רוח עברו לדף "תופעות טבע" שבאתר.

דוגמה לאנטנת מכ"מ הממוקמת באף המטוס
דוגמה לתחנת מכ"מ קרקעית

• הארקה 

כבל הארקה מחובר לשפת הזרימה של כנפי המטוס הוא תפקידו לנתב חשמל סטטי החוצה (לאוויר) במקום לפנים המטוס שם עלול המטען לגרום לשריפה.

במידה ומטוס נפגע מברק - יראו פגיעה ניכרת בכבל ההארקה.

• מחבלים

מחבלי זרימה / משבשי זרימה / ספוילרים (Spoilers) הם משטחים בחלק העליון של הכנף המועדים להקטין את העילוי של הכנפיים ברגע הנגיעה על ידי הקטנת את שטח הכנף אליו צמודה זרימת האוויר, לעיתים מסייע בניהוג בציר הגלגול.

• הקופסה השחורה / Black Box

מקלט, כלומר התקן להקלטת נתוני טיסה, מבצע תיעוד באמצעים אנלוגיים או דיגיטליים של כל שינוי שמבצעים הטייסים בהגאי המטוס (כמו טמפרטורה, לחץ אוויר, מהירות גובה, רוח וכו' ואת הקולות של צוות הטיסה).

מיועד לניתוח מעמיק של הטיסה ועיקר מטרתה לסייע בחקירת תאונות או תקריות אוויריות.

המונח המקצועי של הקופסה השחורה הוא מקליט טיסה (באנגלית: Flight recorder).

למרות שמה, צבעה של הקופסה על פי רוב הנו כתום בהיר והיא בנויה משלוש שכבות של פלדה מחוסמת ובידוד - דבר המקנה לה שרידות גבוהה בהתרסקויות ושריפות. המכשירים חייבים להיות עמידים בפגיעה בעוצמה של 3,400 ג'י ובטמפרטורה של 1,100 מעלות צלזיוס.

מטוסי נוסעים מחויבים לשאת מקלטי טיסה מאז שנות השישים. מקלט הקול (CVR) הראשון הותקן לראשונה באוסטרליה בעקבות התרסקות של מטוס פוקר F27 בשנת 1960. 

כלי טיס מצוידים בשני מקליטי טיסה משני סוגים: מקליט קול בתא הטייס (CVR) ומקליט נתוני טיסה (FDR).
במקרים מסוימים, שתי יחידות ההקלטה משולבות בקופסה אחת (FDR/CVR). 

במקרה של התרסקות מטוס במים, כשמוציאים קופסה שחורה שנמצאה במי מלח, יש לשטוף ולהשרות אותה במים מתוקים עד שהיא מגיעה למעבדה (מכיוון שהמלח והאוויר גורמים לבסוף לחלודה וזו עלולה לפגוע ברכיבים האלקטרוניים של המקלט). ההשריה במים מתוקים מעכבת את הופעת החלודה.

• מקליט קול בתא הטייס / Cockpit Voice Recorder (CVR)

מקליט בארבעה ערוצים במשך שעתיים את השיחות בתוך תא הטייס בין הטייסים לבין עצמם, שיחות רדיו בין הטייסים לבין מטוסים אחרים ובין הטייסים לפקחי הטיסה ומיקרופון נוסף הבנוי בתקרת תא הטייס להקלטת קולות רקע. משנת 2005 דורש מינהל התעופה הפדרלי בארצות הברית (FAA) שזמן ההקלטה יהיה לפחות 30 דקות, אך הוא נמצא בלתי מספק מאחר שבהרבה מקרים קטעים משמעותיים הדרושים לחקירה התרחשו לפני 30 הדקות של תחילת ההקלטה, המינהל הארצי לבטיחות בתחבורה (NTSB) ממליץ על זמן הקלטה של לפחות שעתיים. יחידות הקלטה ישנות ביצעו את ההקלטה בצורה אנלוגית על גבי סרט מגנטי, חלק מהיחידות עשו שימוש בשני סלילים אשר גלגלו את עצמם אוטומטית חזרה לתחילת הסליל כשהם הגיעו לקיצם וחלק עשו שימוש בסליל אחד אשר נע בלולאה מתמשכת ומחק את ההקלטה הישנה כל 30 דקות. שחזור קולות שהוקלטו על גבי סרט מגנטי התגלה לעיתים רבות כמשימה קשה, במיוחד לאחר שהסרט שהה במי ים והמעטפת שלו נפרצה, לכן התקני הקלטה מודרניים עושים שימוש בדיסק אלקטרוני (SSD) ללא חלקים נעים אשר מבצע את ההקלטה בצורה דיגיטלית והוא עמיד הרבה יותר לזעזועים, טלטול ולחות. דרישות אספקת הכוח של הדיסק האלקטרוני מאפשרות לכלול ביחידה סוללה עצמאית, כך שההקלטה יכולה להמשך עד שהטיסה נקטעת, אפילו במקרה שהמערכת החשמלית של המטוס כושלת.

• יחידת כח עזר / (APU) Unit Power Auxiliary

זהו מנוע סילון קטן המונע ע"י מנוע טורבינת גז עצמאית.

מיקומו בד"כ בזנב המטוס תחת מעטה חסין אש ומפחית רעש (אך במקרים מסוימים ממוקם בתא המנוע או בתא הגלגל).

תפקידי יחידה זו:

1. אספקת אויר להפעלת המנועים.

2. אספקת אויר למיזוג בתוך המטוס.

3. אספקה משנית של מתח חילופין (AC).

ה- APU בנוי ממדחס, תא השריפה וטורבינה כמו כל מנוע סילון.

מערכת אויר תפקידה להכניס אויר לתפעול ה-APU.

האויר נכנס דרך דלת צדדית בגוף המטוס (DOOR INLET AIR), דלת זו נמצאת בצד ימין ומופעלת ע"י מפעיל חשמלי.

בתחילת תהליך התנעה הדלת נפתחת (פנימה) ולקראת סוף תהליך הדממת ה-APU הדלת נסגרת.

כאשר הדלת סגורה עדיין נשאר מרווח קטן לכניסת אויר מג"ח (אויר אטמוספרי) הדבר מונע

את סיבוב ה-APU בזמן טיסה כאשר אינו פועל.

אספקת הדלק ל-APU מגיעה ממיכל הדלק בכנף שמאל ע"י משאבות חשמליות.

• מקליט נתוני טיסה / Flight Data Recorder (FDR)

מקבל מידע באמצעות היחידה לאיסוף נתוני טיסה (Flight Data Acquisition Unit או בקיצור: FDAU) המקבלת נתונים ממערכות אוויוניקה ומחיישנים שונים כמו, מצב המטוס (מהירות, גובה, כיוון, שיעור נסיקה, גלגול המטוס, ניווט וכדומה), מצב המנועים, מצב המערכת ההידראולית, מדדי דלק, זמן ועוד. על פי תקנות מינהל התעופה הפדרלי בארצות הברית (FAA), על הקופסה להקליט לפחות 88 פרמטרים שונים (עד שנת 2002 נדרשו רק 29 פרמטרים), אך ישנן מערכות המקליטות משתנים רבים נוספים, כל פרמטר מוקלט מספר פעמים בשנייה. רוב מקליטי נתוני הטיסה מקליטים 17-25 שעות של נתונים בלולאה מתמשכת. 

בשל חשיבותן הקופסאות השחורות נדרשות להיות אטומות למים ובנויות לעמידה בפני כוחות של מכה חזקה של 3,600 ג'י ל-6.5 מילישניות, חום עז של שריפה לוהטת בטמפרטורה של יותר מ-1,000 מעלות צלזיוס ולחץ של מי ים עמוקים. בניגוד לשמן, הקופסאות צבועות בצבע כתום בהיר עמיד לחום כדי שיהיה ניתן למצוא אותן בקלות בין ההריסות ועליהן מופיע הכיתוב "מקליט טיסה לא לפתוח" ("FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN") בצד אחד באנגלית ובצד השני בצרפתית, הקופסאות אסורות לפתיחה שלא לצורך והן מטופלות על ידי אנשי מקצוע מוסמכים. קופסאות שחורות מודרניות בנויות ממעטפת כפולה של פלדת אל-חלד או טיטניום בעלת עמידות לקורוזיה ובידוד פנימי נגד חום גבוה והן ממוקמות לרוב בזנב המטוס, במקום בו סביר יותר שישרדו תאונה קשה. במקרה של תאונה, חילוצן של הקופסאות השחורות היא המשימה השנייה בחשיבותה לאחר הצלת הניצולים ואיסוף ההרוגים.

רוב המטוסים בתעופה הכללית בארצות הברית נדרשים להיות מצוידים במשדר איתור בזמן חירום (ELT), תלוי בסוג המטוס ואזור תפעולו, בעוד שחברות תעופה מסחריות אינן נדרשות לכך. למרות זאת, הקופסאות השחורות במטוסים מסחריים נדרשות להיות מצוידות במשואת איתור תת-מימית (Underwater Locator Beacon או בקיצור: ULB) אשר מופעלת באופן אוטומטי כאשר היא באה במגע עם מים, המשואה משדרת אותות על-קוליים בתדר 37.5 kHz במרווחים של פעימה אחת בשנייה, אותות אלה ניתנים לקליטה על ידי מגוון רחב של מקלטים, המשואה תפעל במשך 30 ימים בעומק של עד 20,000 רגל (6 ק"מ).

החל משנות השבעים רוב מטוסי הסילון המסחריים מצוידים בהתקן הקלטה קל לנגישות (Quick Access Recorder או בקיצור: QAR). התקן זה מקליט נתונים על גבי אמצעי אחסון נייד. הגישה למקליט הקול (CVR) ומקליט הנתונים (FDR) היא מטבעה קשה לגישה מאחר שעליהם להיות עמידים לתאונות, הם גם דורשים ציוד מיוחד להקריאת ההקלטות. ה- QAR ניתן לשליפה בקלות והוא מתוכנן כך שניתן יהיה לקורא את הנתונים המוקלטים באמצעות מחשב שולחני רגיל. חברות תעופה רבות משתמשות בנתונים האלה לחקירת אירועים משמעותיים בעלי פרמטרים החורגים מאלה של טיסה נורמלית. זה מאפשר לגלות ולטפל בבעיות תפעוליות ובכך למנוע את התאונה מראש.

השימוש בנתונים של הקופסאות השחורות הוא בעיקר לצורך חקירת תאונות אך גם לצורך ניתוח מצבים לשיפור בטיחות בתעופה, ניתוח מצבים של התעייפות החומר בדיקת ביצועי המנועים, ניצול אופטימלי של דלק והתנהגות מסוכנת של צוות הטיסה. 

• משדר משיב

נמצא בעיקר במטוסים מסחריים.

זהו מכשיר שמשדר מידע מקודד שלפיו פקחי טיסה קובעים את מיקום המטוס.

• מכ"מ מזג אוויר

מכ"מ זה משדר גלי רדיו, הגלים הנתקלים בענני סופה חוזרים למטוס.

ישנה לפחות התרסקות מטוס אחת שנבעה ממקרה של משקעים רבים במיוחד עלולים הגלים לסטות לצדדים ובהיעדר גלים חוזרים, עלולה מערכת המכ"מ לפרש זאת כנתיב פנוי.

• קנארד

משטח אווירודינמי אופקי (מעיין כנף קטן) המותקן בקדמת המטוס לפני הכנף הראשית ואופייני למטוסים בעלי כנף דלתא. משטחי קנארד מסוגלים לשמש תפקיד דומה לכנף קדמית על ידי הוספת עילוי לפני מרכז המסה במטוסים שנוטים להיות יציבים מדי כמו כן הוא מסוגל לייצב זרימת אוויר על גבי הכנף. 

משטח קנארד מסוגל לסייע במספר תחומים כגון עילוי, יציבות, זרימת אוויר, ואפילו קיזוז. עם כל זאת, משטח קנארד אינו כנף קדמית תפקידו הוא להוסיף מעט עילוי, אבל בעיקר לשפר ביצועים.

משטחי קנארד מסוגלים להוסיף מעט עילוי בקדמת כלי הטיס ובכך להזיז את מרכז העילוי מעט קדימה (יחסית למרכז המסה) ועל ידי כך לתרום למטוסים שנוטים להיות יציבים מדי – כלומר דורשים הטיה גדולה מאוד של משטחי ההיגוי בשביל להגיב ולבצע תמרונים. כמו כן משטח קנארד מייצר מערבולות שניתן לנצלן בשביל לדרבן ולייצב זרימת אוויר מעל הכנף, זה דורש התקנת המשטח בצמוד לכנף ומעט מעליה מה שמכונה קנארד מוצמד.

במהלך נחיתה מטוס בעלת כנף דלתא ללא זנב לרוב לא משתמש במשטחי מדף שכן אלה יטו להוריד את אף המטוס בצורה חדה, משטח קנארד נע מסוגל "לקזז" נטייה זאת על ידי הוספת עילוי שיאזן את פעולת המדף.

חלק מהסיכונים הנובעים ממשטח קנארד הוא שהמשטח חייב להתנהג בצורה עקבית ואחידה עם הכנף של המטוס. אם לדוגמה כנף המטוס מזדקרת אבל הקנארד לא מזדקר, המטוס מסוגל להרים את אפו ולהחמיר את ההזדקרות ולהקשות על היחלצות. בשביל לייצר התנהגות עקבית כזאת ניתן לכוון את משטח הקנארד. לעיתים זה מתבצע על ידי משטח היגוי בשפת הזרימה של המשטח או על ידי הנעת כל הקנארד, אם כי זה דורש מערכת בקרה מורכבת. אבל עם בקרה מתאימה המשטח יכול לשלוט בצורה דינמית על מרכז העילוי ועל ידי זה לסייע ביכולת התמרון במטוסי קרב.

• מקמ"ש

מקלט משדר. 

קופסת בקרה שהיא בעצם ה"כונן" של המערכת – כמו שלמחשב יש צג וכונן כך למכשירי המטוס - יש צג שאלו המחוונים בתא ומהם רואים את הנתונים ויש את המקמ"ש שהוא ה"כונן" של המערכת ואחראי על קליטה ועיבוד הנתונים.

יש גם מקמ"שים שמחוברים להם בוררים ולחצנים ויש כאלה שמחוברים דרך כבלים ללוח "מקשים" בתא הטייס.

דוגמה למקמ"ש של מערכת ADF


מקורות: יובל אלבז.