מבנה המטוס ומאמצים – מבחן כללי ומערכות רת״א

חמשת המאמצים

מאמץ	תיאור	דוגמה
מתיחה (Tension)	כוח שמושך ומאריך	כבלי בקרה, החלק התחתון של כנף בטיסה
לחיצה (Compression)	כוח שדוחף ומקצר	החלק העליון של כנף בטיסה, כני נסע בנחיתה
גזירה (Shear)	כוח שמנסה להחליק שכבה על שכבה	מסמרות וברגים בחיבור
כפיפה (Bending)	שילוב של מתיחה בצד אחד ולחיצה בצד השני	קורת הכנף
פיתול (Torsion)	כוח סיבובי	גל ארכובה, כנף תחת פעולת הגאים

מבני גוף (Fuselage)

מסבך (Truss)

מסגרת של צינורות (פלדה או אלומיניום) מרותכים או מחוברים, עם כיסוי בד או פח שלא נושא עומס. נפוץ במטוסים קלים ישנים ובמטוסי ריסוס. פראט (Pratt): צינורות אורך, צינורות אנכיים ואלכסונים, לעיתים עם תילים. וורן (Warren): צינורות אלכסוניים בלבד, בצורת משולשים.

מונוקוק (Monocoque)

הכיסוי עצמו נושא את כל העומס, עם מסגרות לצורה בלבד. חזק אבל כבד – כי העור צריך להיות עבה.

חצי-מונוקוק (Semi-monocoque)

המבנה הנפוץ ביותר היום. העור נושא חלק מהעומס, ויחד איתו:

מסגרות / צלעות גוף (Formers / Frames / Bulkheads): רוחביות, נותנות צורה. מחיצה (Bulkhead) היא מסגרת אטומה – למשל מחיצת לחץ.
מיתרים (Stringers): אורכיים, דקים, תומכים בעור.
קורות אורך (Longerons): אורכיות, חזקות יותר מהמיתרים, נושאות עומס עיקרי.

היתרון: אם חלק אחד נפגע, העומס עובר לחלקים אחרים – Fail-safe.

מבנה הכנף

קורות (Spars): החלק הנושא העיקרי, לאורך הכנף. בדרך כלל קורה קדמית ואחורית. צורות: I, C, קורה מרובעת (Box).
צלעות (Ribs): נותנות לכנף את צורת הפרופיל ומעבירות עומס מהעור לקורות.
מיתרים (Stringers).
עור (Skin): בכנפיים מודרניות – עור נושא (Stressed skin).
מבנה ארגז (Wing box): קורה קדמית, קורה אחורית ועור עליון ותחתון – ארגז חזק לפיתול, שמשמש לעיתים גם כמיכל דלק (Wet wing).

סוג כנף	תיאור
קנטילבר (Cantilever)	בלי תמוכות חיצוניות; כל העומס בתוך הכנף
כנף נתמכת (Semi-cantilever / Strut-braced)	תמוכה (Strut) מחזיקה את הכנף מהגוף – כמו ב-Cessna 172

משטחי זנב (Empennage)

מייצב אופקי, הגה גובה, מייצב אנכי, הגה כיוון, לשוניות. מבנה דומה לכנף: קורות, צלעות ועור.

תאי מנוע (Nacelles) ומכסים

תא מנוע (Nacelle) – מבנה שמכיל את המנוע. כולל קיר אש, מכסי מנוע (Cowling) ונקודות חיבור. מכסים מוחזקים בתפסנים מהירים (Dzus, Camloc, Airloc).

עקרונות תכנון

מושג	הסבר
Fail-safe	אם רכיב נכשל, רכיב אחר נושא את העומס עד שהפגם יתגלה
Safe-life	לרכיב יש זמן חיים מוגדר, ומחליפים אותו לפני שמגיע אליו
Damage tolerance	המבנה מתוכנן כך שסדקים יתגלו בבדיקות לפני שהם מגיעים לגודל מסוכן

מערכת מספור מיקום (Station numbering)

כדי למצוא מקום במטוס משתמשים בקואורדינטות, באינצ׳ים מנקודת ייחוס:

מערכת	כיוון
Fuselage Station (FS / STA)	לאורך הגוף, מנקודת ייחוס (Datum) קדמית
Water Line (WL)	גובה, מקו ייחוס תחתון
Butt Line (BL)	מרחק מקו האמצע, ימין או שמאל
Wing Station (WS)	לאורך הכנף

חלוקה לאזורים (Zones)

לפי תקן ATA, המטוס מחולק לאזורים ממוספרים (למשל 100 – גוף תחתון, 200 – גוף עליון, 500/600 – כנפיים). פתחי גישה מסומנים לפי האזור.

מטען על המבנה

עומס גבול (Limit load): העומס המקסימלי הצפוי בשירות.
עומס סופי (Ultimate load): עומס גבול כפול מקדם בטיחות – בדרך כלל 1.5. המבנה צריך לעמוד בו בלי להישבר.
מקדם עומס (Load factor – G): היחס בין העילוי למשקל. בפנייה של 60° במישור – 2G.

מבנים מרוכבים

מטוסים מודרניים בנויים יותר ויותר מחומרים מרוכבים – פחמן, פיברגלס, קבלר, עם ליבת חלת דבש. ראו את פרק החומרים המרוכבים במבחן מתכות וחומרים.

נקודות למבחן

חצי-מונוקוק – הנפוץ ביותר; מסגרות, מיתרים, קורות אורך ועור.
קורת הכנף נושאת את העומס העיקרי; צלעות נותנות צורה.
Fail-safe – רכיב חלופי נושא עומס.
FS – לאורך; WL – גובה; BL – רוחב.
עומס סופי = עומס גבול × 1.5.