AdsA2

كيف تعمل الطائرات بدون طيّار أو Drones ؟

توجد طائرات درون شخصية متعددة الإستخدامات كالتصوير و الألعاب و غيرها، لكن هل تعلم كيف تعمل ؟ 



كيف تطير الطائرات بدون طيار أو الدرونز Drones ؟ تعرف إلى الطريقة الفيزيائية لتحليق الدرون
كيف تطير الدرون Drone ؟



أصبحت الطائرة بدون طيار (الدرون) Drone في السنوات القليلة الأخيرة شائعة الإستخدام لدرجة أنها اليوم لا تختلف كثيرا عن آلة تصوير خاصة أو هاتف ذكي و جهاز لوحي 
حيث أصبح بإمكان أي شخص و بمبلغ صغير من المال أن يبتاع واحدة من تلك الطائرات المسيّرة من المتاجر الإلكترونية أو العادية و لن يستغرق سوى أيام قليلة حتى يتقن إستخدامها و التحكم بها (هذا طبعا يختلف بين الدول الغربية و بعض الدول العربية التي قد تمنع إستخدامها)
لكن قد لا يعرف أغلب مستخدميها أو محبيها طريقة طيرانها و تحركها في الجو، إليكم القليل من الفيزياء في هذا المقال على موقع مستقبل المعرفة 

لكن يجدر الإشارة هنا أننا نخص بالذكر طائرات الدرونز Drones الخفيفة رباعية المراوح (المحركات) بالإنجليزية (Quadrotor) و هي درونز يمكن إقتناؤها للإستعمال الشخصي أو للتصوير في شركات الإعلام أو للرياضة أو غيره و لا نتحدث عن الطائرات بدون طيار الإستراتيجية المجنّحة و التي تستخدم في المجال العسكري و تختلف طريقة طيرانها عن الدرونز رباعية المراوح، لكن و لأنها تعمل بنفس المبدأ الفيزيائي للطائرات المدنية أو المجنّحة الأخرى يمكنكم متابعة المقال التالي للإستفادة أكثر




إقرأ أيضا في نفس الموضوع   هل تساءلت يوما كيف تطير الطائرة؟ تعرف على الإجابة المبسطة




لا تحتاج الطائرات بدون طيار رباعية المراوح إلى سرعة إرتفاع و لا مدرج مخصص لذلك كما هو الحال بالنسبة للطائرات المدنية أو العسكرية المجنّحة و هي بذلك تشترك في نفس المبادئ الفيزيائية مع المروحيات العمودية الكبيرة و التي ترتفع عموديا من نفس الموقع التي تربض فيه بفضل المروحة الأحادية الكبيرة أو المراوح المتعددة حسب التصميم، لذلك فإن العملية أسهل نوعا ما من عملية الإرتفاع و التحليق الخاصة بالطائرات المجنحّة و فيما يلي تفسير فيزيائي أكثر دقة

الحركات التي يمكن أن تقوم بها الدرون Drone 

1 - الحركات العمودية 

بما أننا نتحدث عن درون رباعية المراوح (مطابقة لطريقة طيران المروحية) فإن طريقة إرتفاعها أصلا تكون عمودية، و بالتالي فإن الحركات العمودية التي تقوم بها الدرون لا تخرج عن 3 أنواع من الحركات و هي الإرتفاع أو التحويم (الثبات في الجو) أو النزول

• الإرتفاع
يتطلب إرتفاع الدرون أن تولّد المراوح الأربعة قوة رفع يمكنها التغلب على قوة الجاذبية (و بالتالي وزن جسم الطائرة) المسلطة على جسم الطائراة المسيّرة حتى ترفعها، تنتج تلك القوة الرافعة عن دوران المراوح الأربعة و التي تدفع الهواء نحو الأسفل و لأن لكل فعل ردة فعل ناتجة فإن الهواء المضغوط للأسفل يقوم بدوره بدفع المراوح نحو الأعلى و هكذا كلما زادت سرعة المراوح زادت قوة الرفع ما يعني أن المتحكم في الدرون يقوم برفع سرعة المراوح إذا ما أراد للطائرة المسيّرة أن تعلو

لكن تبقى هنالك ملاحظة فيزيائية مهمة و هي أن المراوح لا تدور كلها في نفس إتجاه الدوران لأنها إن كانت تدور في نفس الإتجاه فإن ناتج عزم الدوران سيدفع جسم الطائرة المسيّرة إلى الدوران بأكمله ما يؤدي إلى فقدان التوازن، و لحل هذه المعظلة فإن كل زوج من المراوح الأربعة من خلاف أي بشكل قطري (Diagonal) تدور في إتجاه دوران عكس زوج المراوح الأخرى ما ينتج عنه عزم دوران مساو للصفر و بالتالي تكتسب الدرون ثباتها و إستقرارها، فيما يلي صورة توضيحة لطريقة دوران مرواح الدرون Drone الأربعة 


إتجاه دوران المراوح لطائرة مسيّرة رباعية المراوح Drone quadrotor
إتجاه دوران المراوح لطائرة مسيّرة رباعية المراوح Drone quadrotor


• النزول 
بما أن زيادة سرعة دوران المراوح ينتج عنه زيادة قوة الرفع و بالتالي إرتفاع الدرون فإن العكس بالعكس، حيث أن نزول الطائرة المسيّرة و هبوطها أفقيا من الجو لا يتطلب سوى خفض سرعة المراوح و بالتالي خفض قوة الرفع

• التحويم (الثبات في الجو) 
هذا أمر بسيط هو الآخر حيث يتطلب فقط تثبيت سرعة المراوح بما يجعل الطائرة المسيّرة ثابتة في الجو دون حركة نزول و لا إرتفاع

2 - دوران الطائرة المسيّرة (حول محورها) 

عندما ترتفع الدرون Drone في الجو و يريد المتحكم تغيير إتجاها يمينا أو شِمالا لتوجيهها نحو جهة معينة (أي دورانها في موقعها) فإن ما يقع حقيقة هو زيادة سرعة إثنين من المحركات (المراوح) القطرية و خفض سرعة الإثنين الآخرَين ما ينتج عنه زيادة ناتج زخم الدوران (الزخم الزاوي) لزوج من المراوح القطرية و خفضه للزوج الثاني من المراوح و هو ما يدفع الطائرة بدون طيار إلى الدوران وفق إتجاه دوران المراوح التي تم رفع سرعة دورانها رغم تحويم الطائرة و ثباتها في الجو، تابع الصورة التوضيحية


كيف تدور الدرون Drone حول محورها في الجو ؟
كيف تدور الدرون Drone حول محورها في الجو ؟


3 - تغيير إتجاه طيران الدرون Drone 

تبقى لنا أن نذكر كيفية تغيير إتجاه الطائرة بدون طيار Drone و الذي يعني تحليقها نحو إتجاه معين كتوجيهها نحو اليمين مثلا أو نحو الشمال، فإذا كنت تريد أن تتحرك الطائرة بدون طيار Drone للأمام أو للخلف فإن ما تقوم به عبر جهاز التحكم في الواقع هو إبطاء سرعة مروحتين على جانب واحد من الطائرة المسيّرة و تسريع دوران المروحتين اللتين على الجانب الآخر، و بذاك تنحرف الطائرة المسيّرة نحو الجانب الأبطأ و تتحرك في ذلك الإتجاه

من الناحية الفيزيائية فإن هذا خاضع لقانون الحركة الثالث لنيوتن حيث أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في القوة لكنه معاكس في الإتجاه، و بناء عليه فإن تحريك الطائرة بدون طيار بشكل جانبي أو خلفي يعتمد أساسا على نفس هذا المبدأ على الجوانب الأخرى للطائرة، تابع الرسم التوضيحي


تغيير إتجاه طيران الدرون Drone
تغيير إتجاه طيران الدرون Drone


أهمية جهاز التحكم في الطائرة المسيّرة درون Drone 

إن تحكمك في الطائرة المسيّرة عبر زيادة سرعة المراوح أو تخفيضها أو توجيه الدرون نحو جهة معينة و الذي يتطلب كما أسلفنا زيادة سرعة إثنين من المراوح على حساب الأخرتين لا يتم يدويا، لأنه من المستحيل تعديل الزيادة و التخفيض في سرعات المحركات بشكل دقيق إذا لم يتم إستخدام حاسوب لذلك

و من هنا فإن ما نقوم به عبر تحكمنا في طيران الدرون من خلال عصا التحكم عن بعد هو في الواقع زيادة أو خفض الجهد الكهربائي الذي ينتقل من البطارية نحو المحركات حيث أن زيادة الجهد للمحرك يعني دوران المروحة بشكل أسرع، و بشكل عام فإن الوحدة الحاسوبية الدقيقية التي تم تجهيزها في الطائرة بدون طيار و التي تتحكم في طيرانها و تحركها تتلقى الأوامر من جهاز التحكم عن بعد لدى الشخص المتحكم و من ثم يتم التصرف الأوتوماتيكي للطائرة الدرون Drone







وسم : درون 


إقرأ أيضا : 




إرسال تعليق

0 تعليقات