בדיקות אווירודינמיות לכטב"מים לטווח ארוך: MALE, HALE ו-VTOL בעלי כנף קבועה

המונח 'כטב"ם' מקיף שני שווקים שכמעט ואינם דומים זה לזה. מצד אחד – רחפנים מרובי-להבים (מולטיקופטרים) ופלטפורמות FPV קטנות: חשמליים, מסוגלים לרחף, ומשקלם נמדד בקילוגרמים. מצד שני – כלי טיס בעלי כנף קבועה, המשייטים במשך יממה ויותר, טסים בגבהים שבהם האוויר דליל משמעותית מאשר בגובה הקרקע, ועלותם דומה לזו של תעופה מאוישת. זאת משום שכמעט בכל פרמטר שרלוונטי עבור מנהרת רוח, הם למעשה תעופה מאוישת ללא תא טייס.

כטב"מים לטווח ארוך – מקטגוריות MALE, HALE ו-VTOL – מהווים את השוק השני, וזהו השוק שבאמת תואם את הייעוד שלשמו נבנית מנהרת רוח גדולה ומותאמת אישית.

---

1. המשמעות האמיתית של MALE, HALE ו-VTOL

אלו אינן תוויות שיווקיות – נאט"ו (NATO) משתמשת בהן כסיווג רשמי. הטקסונומיה של נאט"ו לכטב"מים מאגדת כלים לשהייה ממושכת בגובה בינוני (MALE ) ולשהייה ממושכת בגובה רב (HALE ) תחת Class III – הקטגוריה הגדולה ביותר, הנפרדת מ-Class I הקטן ו-Class II הטקטי.

כלי טיס אמיתיים ממחישים את הגבולות מבחינת גובה ומשך שהייה:

VTOL – מהווה ציר נפרד, ולא מדרגה שלישית של גובה: מספר הולך וגדל של תוכניות MALE וכלים טקטיים הם כלי טיס בעלי כנף קבועה הממריאים ונוחתים אנכית, מטה-רוטור (tiltrotor) או מטיפוס tailsitter, אשר ממירים חלק ממשך השהייה ויכולת נשיאת המטען של תצורת כנף קבועה טהורה, בתמורה לאי-תלות במסלול המראה. גרסת VTOL של פלטפורמת MALE נשארת פלטפורמת MALE – היא פשוט מוסיפה שלב מעבר למעטפת הטיסה.

---

2. מדוע אווירודינמיקה היא דיסציפלינה שונה, ולא רק גרסה מוגדלת של אותו הדבר

• יחס עילוי-גרר בשיוט הוא משתנה כלכלי. משימת MALE או HALE נמכרת במונחים של שעות שהייה וטווח, ושני הנתונים הללו נגזרים כמעט ישירות מיחס העילוי-גרר (L/D) בשיוט. כנף בעלת מנת ממדים גדולה – יחס המוטה למיתר ב-Global Hawk קרוב הרבה יותר לזה של דאון מאשר לזרוע של מולטיקופטר – קיימת בדיוק למען הנתון הזה, וסטיות קטנות בתחזית הגרר מתורגמות ישירות לחוסר בשעות שהייה במשימה.
• מספרי ריינולדס גבוהים בסדר גודל. כטב"ם לטווח ארוך טס מהר יותר ובקנה מידה גדול יותר מאשר כלי טיס רוטורי קטן, וכך הוא נמצא במשטר מספרי ריינולדס הקרוב יותר לתעופה כללית או למטוסי מנהלים מאשר לרחפן – עובדה המשנה את סוג איכות הנתונים הנדרשת ממנהרת הרוח ואת אופן בניית המודל.
• הגובה אינו הערת שוליים. כלי טיס מסוג HALE משייטים בגבהים שבהם צפיפות האוויר היא שבריר מזו שבגובה פני הים, מה שמסיט את כל טווח מספרי ריינולדס השימושי כלפי מטה, אפילו עם עלייה במהירות הטיסה האמיתית – זהו משטר בעל היגיון בדיקות משלו, המנותח בפירוט במאמר שלנו על

высотной аэродинамике HALE

.

• שלדת כלי הטיס לרוב גמישה מתוך תכנון. כנף בעלת מנת ממדים גדולה לשהייה ממושכת ממירה קשיחות ביעילות אווירודינמית, וגמישות זו יוצרת אינטראקציה עם האווירודינמיקה באופן שמעולם לא נדרש להילקח בחשבון במודל קשיח של רחפן קטן – נושא המאמר שלנו על

аэроупругость и порывы

.

---

3. מערכת הנעה: סט שונה לחלוטין של אתגרים

כטב"מים רוטוריים קטנים מונעים על ידי מנועים חשמליים המסובבים מדחפים שגודלם נמדד באינצ'ים. פלטפורמות MALE ו-HALE מצוידות בדרך כלל במנועי טורבו-פרופ או מנועי בוכנה הפועלים על דלק כבד , מה שמביא עמו את הצורך בשילוב כונסי אוויר ומערכות פליטה, התמודדות עם הגרר של מערכת הקירור, והאינטראקציה של מדחף בקוטר גדול עם שלדת כלי הטיס במהירות שיוט ובגובה אמיתיים – משימות שפשוט אינן קיימות ברחפן חשמלי ושאינן מכוסות על ידי בדיקת ספסל של מדחף בודד. המאמר שלנו על

турбовинтовые и поршневые силовые установки

מנתח זאת בפירוט.

---

4. מעבר VTOL: מטרת בדיקה שונה מאשר עמידות למשבי רוח עירוניים

פלטפורמות VTOL בעלות כנף קבועה – מטה-רוטור ו-tailsitter בקטגוריית MALE – דורשות בדיקות דרך מסדרון המעבר שבין עילוי אנכי לטיסת שיוט: הנקודה שבה שובל המדחף חוצה את הכנף בכל הזוויות, החל מריחוף ועד לטיסה אופקית, ושבה העילוי עלול לצנוח לפני שהכנף לוקחת על עצמה את נטל הטיסה. זוהי סוגיה הנדסית נפרדת מבדיקות העמידות לרוחות צד ומשבים עירוניים הנידונות במאמר שלנו על eVTOL – קטגוריה שונה של כלי טיס, אופי כשל שונה, ומטריצת בדיקות שונה – והיא מוסברת בנפרד במאמר שלנו על

переходные режимы VTOL самолётного типа

.

---

5. מה המשמעות של כך עבור מפרט מתקן הבדיקה

תוכנית הבדיקות עבור קטגוריה זו מסתמכת על נתונים שונים מאשר התוכנית עבור כלי טיס רוטורי קטן:

• גודל מקטע הבדיקה והמהירות נקבעים על ידי מספר ריינולדס בשיוט, ולא על ידי חסימה (blockage) של שלדה קטנה. המודל בדרך כלל גדול יותר ביחס למקטע הבדיקה, והמהירות הנדרשת היא מהירות השיוט האמיתית או מהירות הצלילה של כלי הטיס, ולא טווח מהירויות הקרוב לריחוף.
• מאזניים המתוכננים למודל כבד ומהיר יותר , ולא מאזניים קלים המותאמים למפרט של בדיקות מקטגוריית FPV.
• הדמיית גובה היכן שפרופיל המשימה דורש זאת – התאמת מספר ריינולדס לגובה השיוט האמיתי, ולא רק לתנאים בגובה פני הים.
• מכשור מבני לצד נתונים אווירודינמיים , אם הכנף גמישה מספיק כדי שלצימוד האווירואלסטי תהיה משמעות.
• שילוב מערכת ההנעה בתוכנית הבדיקות מהיום הראשון – כונס האוויר, מערכת הפליטה והאינטראקציה של המדחף עם שלדת כלי הטיס אינם תוספת לקמפיין MALE/HALE, אלא הליבה שלו.

---

6. מה המשמעות של כך עבור התוכנית שלכם

ציינו בפנינו את קטגוריית כלי הטיס, גובה השיוט וסוג מערכת ההנעה – ואנו נתכנן מתקן בדיקה ומטריצת בדיקות המותאמים לפלטפורמת כנף קבועה לטווח ארוך, ולא כאלו שהותאמו ממתקן המיועד לכלים רוטוריים קטנים. חומרים קשורים:

обледенение и всепогодная сертификация

עבור קטגוריה זו של כלי טיס.

---

מקורות והערות

• סיווג נאט"ו לכטב"מים (קטגוריות I/II/III, כאשר MALE ו-HALE מאוגדים תחת Class III): NATO Joint Air Power Competence Centre, «C-UAS: Introduction».
• טבלת מאפייני כלי טיס (מוטת כנפיים, תקרת שירות, משך שהייה) עבור MQ-1C Gray Eagle, Bayraktar Akıncı, MQ-9A Reaper, Eurodrone, MQ-9B SkyGuardian, RQ-4B Global Hawk ו-PHASA-35: «MALE and HALE drone developments: Evolving existing systems and introducing new aircraft», European Security & Defence, יוני 2025.
• יחס עילוי-גרר בשיוט ומנת ממדים גדולה כגורמים המגדירים את הכדאיות הכלכלית של כטב"מים בעלי כנף קבועה לשהייה ממושכת, וכן משטר מספרי ריינולדס והגובה השונים מאלו של כלים רוטוריים קטנים – פרקטיקה הנדסית של TunnelTech, המפורטת עם נתונים מאומתים במאמרים שלנו על אווירודינמיקה בגובה רב של HALE ועל אווירואלסטיות של כנפיים לשהייה ממושכת.