עומס כנף

בעבודת אווירודינמיקה, עומס כנף הוא היחס בין משקל הגוף, כמו מטוס או ציפור, לבין שטח הכנף שלו. עילוי הוא הכוח שמנפח את המטוס כלפי מעלה.

עומסי כנף טיפוסיים במטוסים נעים מסביבות 100 ק"ג למ"ר במטוסים רגילים ועד 390, 585 ק"ג למ"ר במטוסי קרב מהירים. לציפורים הגבול הכרוך בעוף הוא כ־25 ק"ג למ"ר.

כנף גדולה יוצרת יותר עילוי כי זורם מעליה יותר אוויר. לכן מטוס עם שטח כנף גדול ביחס למשקלו, כלומר עומס כנף נמוך, יפיק יותר עילוי במהירות נתונה. משמעות הדבר היא מהירויות המראה ונחיתה נמוכות יותר, יכולת נשיאת מטען גדולה יותר וקצב טיפוס גבוה יותר. מטוס כזה יכול להיות גם יעיל יותר בשיוט, כי דרוש לו פחות דחף לשמירה על עילוי.

בעת פנייה המטוס מתגלגל: כנף אחת יורדת והשנייה עולה. הכנף הנמוכה מאבדת חלק מהעילוי והמטוס שואף לרדת. הטייס שומר על כיוון האף בעזרת הגה הגובה. בנוסף, העלאת זוית ההתקפה של הכנף בזמן הפנייה יוצרת גרר גדול יותר. ככל שהפנייה חדה יותר, נוצר גרר רב יותר.


מטוסים בעלי עומס כנף נמוך מסוגלים לבצע פניות ממושכות טוב יותר. הם מייצרים יותר עילוי עבור אותה כמות דחף מנוע. יחד עם זאת, כנף גדולה נוטה להיות כבדה יותר וליצור גרר מושרה רב. זה מפחית את התאוצה ומקשה על הטיסה במהירויות גבוהות.

מבחינים בין שתי יכולות תמרון: "יכולת ביצוע פנייה מיידית", היכולת לשנות כיוון במהירות, ו"יכולת פנייה ממושכת", היכולת להמשיך לפנות לאורך זמן. מטוסים עם עומס כנף גבוה וכנפיים קטנות בדרך כלל מגיבים מהר לפקודות הטייס, ולכן הם טובים בפניות מיידיות. אך היכולת שלהם להמשיך לפנות לאורך זמן חלשה. דוגמה מוכרת היא ה‑F‑104 עם כנף קטנה מאוד. להיפך, מטוסים ענקיים עם כנף גדולה, כמו ה‑Convair B‑36, יש להם עומס כנף נמוך ולעיתים נראו כזריזים בגבהים גדולים.

יש מטוסים שבהם הכנף והגוף מתמזגים ויוצרים עילוי גם מהגוף. דגמים כמו F‑16 ו‑MiG‑29 מפיקים עילוי זה מהגוף, ומשפרים את עומס הכנף מבלי להגדיל את שטח הכנף בלבד.

כנף קטנה ודקה יוצרת פחות גרר, ולכן היא עדיפה למהירויות גבוהות. אבל היא דורשת מהירות המראה גבוהה יותר ופוגעת בביצועי הפנייה לטווח ארוך. בנוסף, עומס כנף גבוה מקנה פחות השפעה של משבי רוח ומחזיר טיסה יציבה יותר בתנאים קשים.

מעשית קשה לשנות את שטח הכנף בדגם קיים. מטוסים נוטים "להתעבות" עם השנים בגלל הוספת ציוד ושריון, והמשקל הנוסף מעלה את עומס הכנף. אפשר לשדרג מנועים כדי לקבל יותר דחף, אבל זה לא פותר בקלות את הבעיות של ירידה ביכולת הפנייה ובהמראה. דוגמה היסטורית היא השוני בין הספיטפייר למסרשמיט Bf 109: דגמי ה‑Bf 109 המאוחרים היו כבדים יותר, מה שהגדיל את עומס הכנף ופגע ביכולת התמרון שלהם ביחס לספיטפייר.

עומס כנף הוא כמה המטוס שוקל חלקי שטח הכנף שלו. עילוי הוא הכוח שמרים את המטוס באוויר.

מטוסים רגילים עומסם סביב 100 ק"ג למ"ר. מטוסי קרב מהירים יכולים להגיע ל־390, 585 ק"ג למ"ר. ציפור יכולה לעוף אם עומס הכנף שלה בסביבות 25 ק"ג למ"ר.

כנפיים גדולות מפרישות יותר עילוי. לכן מטוס עם כנפיים גדולות יכול להמריא ולהנחית לאט יותר. הוא גם יכול לטפס מהר יותר ולשאת מטען גדול.

כשהמטוס פונה הוא מתגלגל: כנף אחת יורדת והשנייה עולה. אז הכנף הנמוכה מפסידה עילוי. הטייס שומר על גובה בעזרת הגה הגובה. פנייה חדה יוצרת יותר גרר, וזה מקשה על המטוס.


מטוס עם עומס כנף נמוך טוב בפניות ארוכות. אבל כנפיים גדולות הן כבדות ויוצרות יותר גרר. כנפיים קטנות עושות את המטוס מהיר יותר, אבל הוא יצטרך מקום רחב להמריא.

שינוי שטח הכנף קשה בהנדסה. כשהוסיפו ציוד ומקלעים למטוסים, הם נעשו כבדים יותר. זה הגדיל את עומס הכנף ופגם ביכולתם לפנות. דוגמה לכך היא שה‑Bf 109 המאוחר הפך לפחות פונה לעומת הספיטפייר.