מערבולת קצה כנף

מערבולת קצה כנף (בערבול שובל; באנגלית: wake turbulence) היא זרימת אוויר סביב כנף בעלת סוף, שבה האוויר זורם מקומת הכנף התחתונה אל מעליה בקצה. זרימה זו פוגשת את חלקי הכנף הסמוכים ויוצרת מערבולת אוויר שמעמידה במקום ולעתים נשארת כמה דקות אחרי מעבר המטוס.

התופעה נובעת מהפרשי לחצים בין מתחת הכנף ומעליה. הפרש הלחצים הזה יוצר את כוח העילוי (הכוח שמרים את המטוס). כשהפרש הלחצים גדול יותר, המערבולות בקצה הכנף חזקות יותר. הזרימה הנוצרת פוגשת את זרימת האוויר שנכנסת לכנף בגלל תנועת המטוס ויוצרת מהירות זרימה שקולה (downwash) שפונה כלפי מטה. כתוצאה מכך כוח העילוי מוטה לאחור ויש לו רכיב של גרר מושרה, גרר זה הוא חלק חשוב מהגרר הכולל.

עוצמת המערבולות תלויה ביחס בין אורך הכנף לרוחב קצה הכנף (יחס מימדים שנקרא יחס ממדי). כשהיחס גדל, התופעה נחלשת. לכן מטוסים ישנים כגון בואינג 707 ייצרו מערבולות קצה חזקות, ולעתים זה מנע נחיתות מידיות של מטוס שני אחרי הראשון. פתרון נפוץ הוא כנפונים (winglets), קצה כנף שעומד כמעט בניצב לכנף. כנפונים במטוסי תובלה יכולים לחסוך עד כ-5% עילוי.

מערבולת קצה כנף היא זרם אוויר מסתובב ליד קצה הכנף. האוויר זורם מתחת הכנף למעלה בקצה וזה יוצר גל מסתובב. המערבולת יכולה להישאר באוויר כמה דקות אחרי שעבר מטוס.

זה קורה כי יש לחץ שונה מתחת ומעל הכנף. הבדל הלחצים יוצר עילוי (כוח שמרים את המטוס). כשההבדל גדול יותר, המערבולות חזקות יותר. המערבולות גם דוחפות אוויר כלפי מטה. זה מגרד חלק מהעילוי וגורם לגרר (כוח שמעכב את המטוס).

לכנף ארוכה יחסית יש מערבולות חלשות יותר. מטוסים ישנים כמו בואינג 707 עשויים לעשות מערבולות חזקות. כדי להפחית את זה שמים כנפונים, קצוות מיוחדים בכנף. הם יכולים לחסוך עד כ-5% עילוי.