الطائرات بدون طيار متعددة: العمل ، والمكونات ، والأنواع ، والاختلافات وتطبيقاتها

في الوقت الحالي، الطائرات بدون طيار أصبحت شائعة جدًا في العديد من المجالات مثل رسم الخرائط والسباق والخدمات اللوجستية والمسوحات وغيرها الكثير. إنها مركبة جوية بدون طيار أو نظام طائرة بدون طيار ، وهو روبوت طيران يمكنه الطيران بشكل مستقل أو يتم التحكم فيه عن بُعد. وبالتالي ، فإن هذه الطائرات بدون طيار مضمنة مع رحلة تسيطر عليها البرمجيات والتي تعمل بالاقتران مع أ نظام تحديد المواقع العالمي وأجهزة استشعار. هناك أنواع مختلفة من الطائرات بدون طيار متوفرة في السوق بأحجام مختلفة وتستخدم لأغراض مختلفة مثل الدورات متعددة الدوران ، والأسلاك الواحدة ، والأسلاك الثابتة ، و VTOL الهجينة الثابتة. ومع ذلك ، تلعب الطائرات بدون طيار متعددة الدورات دورًا رئيسيًا بسبب استخدامها على نطاق واسع. يوضح هذا المقال على أ الطائرات بدون طيار متعددة وعملهم وتطبيقاتهم.

ما هي طائرة بدون طيار الدوار؟

الطائرة بدون طيار متعددة الأدوار هي مركبة جوية غير طبيعية أو مستقلة متعددة تستخدم دوارات مختلفة مع شفرات دوارة ثابتة لإنتاج الرفع والدفع من خلال السماح بإقلاع عمودي ، وحوم ، وقدرات الهبوط. لذلك ، يمكن إصلاح زاوية الدوار وغير قابلة للتغيير ، على غرار طائرة هليكوبتر. من خلال تعديل السرعة النسبية بين الدوارات المختلفة ، يمكن تعديل قوة عزم الدوران للدفع للتحكم في مسار الطائرة.

يعتبر الأدوار متعددة الأدوار بسيطة وثابتة إلى حد ما ، ومظهر الطائرة متعددة الدورات أصغر بكثير مقارنة بالطائرة. وبالتالي ، فهو مناسب لاستخدام الترفيه والعمل الصناعي. وبالتالي ، فإن عملية الطائرات بدون طيار متعددة الدورات بسيطة ويمكن أن تقلع رأسياً ، باستثناء المدرج. لذلك ، تعتمد موثوقيتها بشكل أساسي على المحركات بدون فرش ، وبالتالي ، لها موثوقية أعلى.

في نفس الوقت ، تم استخدام الطائرات بدون طيار متعددة الدورات على نطاق واسع في العديد من المجالات الزراعية والصناعية مع التشغيل البسيط والاستقرار القوي. لذلك ، تتميز هذه الطائرات بدون طيار بالدوارين أعلاه ، بما في ذلك التكوينات القياسية مثل Tricopter (ثلاثة) أو Quadcopter (أربعة) أو Hexacopter (ستة) أو أوكتوكوبتر (ثمانية) دوارات.

متعددة الطائرات بدون طيار العمل

تعمل الطائرات بدون طيار متعددة الدورات باستخدام دوارات متعددة ، عادةً 4 أو 6 أو 8 ، لإنتاج رحلة الرفع والتحكم عن طريق تغيير سرعة الدوارات الفردية من خلال السماح بمناورات مثل الصعود ، والتحول ، والانتقال ، والهبوط.

كل دوار يدور لدفع الهواء لأسفل ، مما يجعل قوة رد فعل تصاعدي ترفع الطائرة بدون طيار. عن طريق ضبط سرعة الدوار بالتساوي ، يمكن أن تصعد الطائرة بدون طيار خلاف ذلك. كلما أرجعت التوجه المشترك للدوار ثقل الطائرات بدون طيار ، يمكن أن تطفو.

من خلال جعل الدوارات الخلفية تتحول بشكل أسرع مقارنة بالدوارات الأمامية ، فإن الطائرات بدون طيار تتقدم ، والعكس صحيح. وبالتالي ، فإن جعل دوارات جانب واحد يتحول بشكل أسرع مقارنة بالآخر ، لفات الطائرات بدون طيار في هذا الاتجاه. من خلال جعل الدوارات المعاكسة قطريًا تتحول بشكل أسرع من غيرها ، تتحول هذه الطائرة بدون طيار في هذا الاتجاه.

لذا فإن الدوارات الدوارة تولد عزم دوران ، والذي يتم تصديته داخل الطائرات بدون طيار متعددة الدورات عن طريق جعل بعض الدوارات تتحول في اتجاه عقارب الساعة والبعض الآخر يتحول عكس اتجاه عقارب الساعة ، مما يلغي عزم الدوران بأكمله. تستخدم الطائرات بدون طيار أجهزة الاستشعار وأنظمة تحديد المواقع المحوسبة والجيروسكوبات للحفاظ على الثبات وإيجاد طريقها في الهواء من خلال السماح بمناورات دقيقة.

أنواع الطائرات بدون طيار متعددة

تتوفر طائرات بدون طيار متعددة الدورات في أنواع مختلفة وتستخدم في تطبيقات مختلفة مع اختلافات الأداء في الرشاقة ووقت الرحلة وقدرة الحمولة النافعة واستقرارها.

ثلاثي

يتم تصنيع طائرة Trimotor بدون دوارات لتوليد الطفو ، وتستخدم للحركة والتحكم. وبالتالي فإن مسافة الذراع عمومًا 120 درجة وعادة ما تكون في شكل Y في نفس الوقت في شكل t في بعض الأحيان. فوائد هذا النوع من الطائرات بدون طيار هي التكلفة المنخفضة والمرونة وحجمها للضوء لأنها لا تتطلب سوى ثلاثة دوارات ، وهو تكوين منخفض التكلفة إلى حد ما. في نفس الوقت ، يمكن أن يكون لها أيضًا قوة رفع منخفضة بسبب أرقام المحرك.

الربع

إنه النوع الأكثر شعبية وشائعًا من متعددة المستويات المتوفرة في أشكال X و H. لذلك ، يتم وضع أربع محركات على إطار متماثل ، وكل ذراع عمومًا على بعد 90 درجة داخل تكوين X4. تتحول محركتان في اتجاه عقارب الساعة ، في حين أن الاثنان المتبقيين يدوران في عقارب الساعة في اتجاه عقارب الساعة لإنتاج قوى معاكسة للبقاء متوازنة. وبالتالي ، فإنه يحقق أداءً مثاليًا للاستقرار ووقت الرحلة والسعر.

hexacopter

يتم وضع Hexacopter على إطار متماثل ، وكل ذراع عمومًا 60 درجة. يتضمن HexadeCopter المزيد من المحركات من الرباعي لتعزيز الاستقرار والطاقة. يمكن أن تحسن هذه الطائرة بدون طيار أيضًا وقت التدخل في التكرار العالي ، بحيث حتى إذا فشل محرك الطائرة بدون طيار طوال الرحلة ، يمكن أن تعمل بشكل صحيح في الهواء والأراضي بشكل آمن. لكن، المحركات سيكون لديك المزيد من استهلاك الطاقة ، وبالتالي ، سيتم تقليل وقت الرحلة. لذلك يمكن أن يكون مشابهاً أيضًا لقرع رباعي حيث تتحول ثلاث محركات في اتجاه عقارب الساعة والثلاثة الأخرى CCW لإنتاج قوى عكسية للحفاظ على التوازن.

أوكتوكوبتر

تتضمن طائرة Octocopter بدون طيار ثمانية الدوارات مع الاستقرار القوي والقوة. يستغرق حمولة أكبر مع رياح أقوى مقاومة . تبدو هذه الطائرة بدون طيار مشابهة لرباع الرباعي و hexadecopter. تستخدم هذه في كثير من الأحيان لأغراض المهنية أو الأفلام ويمكن وضعها مع عدسات أثقل وكاميرات. استهلاكها للطاقة سريع ، وحجم إطار الطائرات بدون طيار كبير بسبب الزيادة في عدد المحركات.

محور متعدد الدوران بدون محوري

هذا نوع خاص من الطائرات بدون طيار متعددة الدورات المعروفة باسم طائرة X8 Coansial ، والتي تستخدم ثماني محركات مرتبة على أربعة أذرع. يمكن ترقيته بمزيد من الطاقة ومساحة أقل. ويشمل مجموعة من الدوارات الموجودة على محاور متحدة المركز مع محور دوران مماثل ولكن يدور في اتجاهات عكسية. يتبنى منتجنا MX860 إطار الطائرات بدون طيار Coxial X8 والذي يعكس ميزات الحجم الصغيرة والحمولة الكبيرة.

مكونات الطائرات بدون طيار متعددة

مصنوعة من طائرة بدون طيار متعددة الأدوار مع مختلف عناصر، والتي تشمل المحركات والإطارات والمراوح وأجهزة التحكم الإلكترونية ووحدات التحكم في الطيران ونظام التحكم عن بعد ونظام التحكم عن بُعد ، والتي تمت مناقشتها أدناه.

إطار

يعمل الإطار الموجود في الطائرة بدون طيار مثل العمود الفقري ، والذي يوفر نقاط التثبيت بشكل أساسي لجميع المكونات الأخرى. وهي مصنوعة بشكل خاص من مواد عالية القوة وخفيفة الوزن مثل سبيكة الألومنيوم أو ألياف الكربون. يؤثر تصميمه على الوزن الكلي والاستقرار وحجم الطائرة بدون طيار.

المحركات

تساعد محركات هذه الطائرة بدون طيار في تدوير المراوح من خلال توفير الطاقة وتوليد الرفع والتوجه. هذه الطائرات بدون طيار تستخدم عادة محركات BLDC (DC بدون فرش) للموثوقية والكفاءة. يعتمد نوع وعدد المحركات بشكل أساسي على تكوين الطائرة بدون طيار ، مثل Hexacopter أو Quadcopter.

المراوح

ترتبط المراوح بمحركات الطائرة بدون طيار لإنتاج الرفع والدفع عن طريق السماح للطائرات بدون طيار. وبالتالي فإن شكل وحجم المراوح يؤثر بشكل أساسي على سرعة الطائرات بدون طيار ورفعه وقابلية المناورة. مواد المروحة هي ألياف الكربون أو البلاستيك أو غيرها من المركبات ، اعتمادًا على الاستخدام المقصود للطائرة بدون طيار.

مراقب الطيران

تعمل وحدة التحكم في الطيران مثل دماغ الطائرات بدون طيار متعددة الدورات ، والتي تعالج المعلومات من أجهزة الاستشعار للتحكم في المحرك. لذلك ، فهي مسؤولة عن تثبيت الطائرة بدون طيار متعددة الدورات داخل الرحلة للحفاظ على الارتفاع لتنفيذ الأوامر من جهاز التحكم عن بُعد. تتضمن وحدات التحكم هذه عادةً أنواعًا مختلفة من أجهزة الاستشعار مثل مقاييس التسارع ، وحدات GPS ، الجيروسكوبات ، إلخ.

وحدات تحكم السرعة الإلكترونية

تغير وحدات التحكم الإلكترونية للسرعة اتجاه وسرعة المحركات من خلال ضمان التحكم الدقيق في حركات الطائرة بدون طيار. يتضمن كل محرك عادةً التحكم في السرعة الإلكترونية الخاصة به ، أو يمكن أن تتحكم ESC متعدد القنوات في العديد من المحركات في نفس الوقت.

بطارية

توفر بطارية الطائرات بدون طيار الطاقة لجميع المكونات مثل المحركات وأجهزة الاستشعار ووحدة التحكم في الطيران وما إلى ذلك. لذلك ، تقرر سعة البطارية وقت رحلة الطائرات بدون طيار ، وأنواع مختلفة من البطاريات توفر خصائص عمل متفاوتة.

نظام التحكم عن بعد

يسمح نظام التحكم عن بُعد للمشغل بإرسال إرشادات إلى الطائرة بدون طيار عن طريق التحكم في مسار الرحلة والسرعة والارتفاع. يتضمن جهاز التحكم عن بُعد عادة جهاز إرسال ومستقبل ، يتواصل لاسلكيًا مع الطائرة بدون طيار.

بعض المكونات الأخرى

تشمل بعض المكونات الأخرى لطائرة بدون طيار متعددة الدورات معدات الهبوط ، أو الكاميرا ، أو الكاميرا أو المستشعرات ، والمراوح ، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هوائي ، إلخ.

• يوفر Landing Gear دعمًا مستقرًا لإقلاع الطائرات بدون طيار وهبوطه.
• Gimbal هو نظام تثبيت ميكانيكي يحتوي على كاميرا أو أجهزة استشعار مختلفة تسمح لهم بالبقاء على الرغم من حركة الطائرات بدون طيار.
• تُستخدم الكاميرات أو المستشعرات لالتقاط مقاطع الفيديو أو البيانات أو الصور.
• يتم استخدام هوائي GPS من هذه الطائرة بدون طيار لتحديد المواقع والملاحة الدقيقة.

الجناح الثابت مقابل بدون طيار

وتناقش الفرق بين الطائرات بدون طيار متعددة الأجنحة الثابتة مقابل.

فشل الطائرات بدون طيار متعددة

يمكن أن يكون سبب فشل الطائرات بدون طيار متعددة من مصادر مختلفة مثل ضرر المروحة وفشل المحرك والتحكم في نظام نظام التحكم.

• يمكن أن يحدث فشل المروحة بشكل متكرر بسبب الهبوط القاسي أو التصادم ؛ وبالتالي ، يمكن أن يسبب ضرر الشفرة وتأثير الاستقرار والتحكم.
• يمكن ملاحظة فشل المحرك مع بعض الأساليب مثل أجهزة استشعار كهروضوئية ، مما يساعد على التعرف على تأثير هذه الأعطال وتقليلها.
• يمكن أن يؤدي فشل نظام التحكم إلى رحلة غير متوازنة ، مما يبرز متطلبات أنظمة قوية تتحمل الأخطاء.

عوامل أخرى

تشمل العوامل الأخرى للطائرات بدون طيار المتعددة بشكل رئيسي ما يلي.

• يمكن للظروف البيئية مثل المطر والظروف الجوية والرياح الشديدة أيضًا السبب الرئيسي لفشل الطائرات بدون طيار.
• يمكن أن تؤدي أخطاء المشغل مثل التعامل غير المناسب وتوريد الاتجاه إلى كارثة.

فشل الطائرات بدون طيار

• يعد تنفيذ أنظمة الكشف عن الأعطال في الوقت الفعلي ، مثل أولئك الذين يستخدمون خوارزميات IMU للبيانات والتعلم الآلي ، أمرًا أساسيًا للتحذير المبكر.
• يمكن لتطوير أنظمة التحكم سداد أعطال الحركية أو غيرها من الأخطاء المختلفة ، مما يسمح بالهبوط الآمن على خلاف ذلك مناورات الطوارئ.
• يمكن أن يؤدي الاستفادة من المكونات الزائدة مثل وحدات التحكم في الطيران أو محركات متعددة إلى تحسين السلامة والموثوقية.
• من الضروري صيانة وتفتيش مكونات الطائرات بدون طيار بشكل منتظم لتجنب الإخفاقات.

مزايا وعيوب

ال مزايا الطائرات بدون طيار متعددة الدورات تشمل ما يلي.

• تبرز الطائرات بدون طيار متعددة الدوران في مساحات ضيقة ذات حركة وسيطرة دقيقة ، حتى في الظروف المورقة.
• تصميمها ومساعدة تكنولوجيا الطيران تقصر.
• هذه يمكن أن تقلع عموديا والأرض عن طريق القضاء على متطلبات معدات الإطلاق المتخصصة والممرات.
• يمكن لهذه الطائرات بدون طيار أن تحوم في مكانها ، وتطير في عدة اتجاهات ، وتؤدي المناورات الجوية المعقدة.
• هذه الطائرات بدون طيار أكثر بأسعار معقولة مقارنة بالطائرات بدون طيار الثابتة.
• العديد من الطائرات بدون طيار متعددة المحطات محمولة ومدمجة.
• هذه يمكن أن تحتوي على أجهزة استشعار ومعدات متخصصة.
• فهي قابلة للتطبيق في مجالات مختلفة.
• توفر الدوارات العديدة من هذه الطائرة بدون طيار التكرار من خلال السماح للطائرة بدون طيار بالاستمرار في الطيران حتى لو فشل محرك واحد على الأقل.

ال عيوب الطائرات بدون طيار متعددة الدورات تشمل ما يلي.

• الطائرات بدون طيار متعددة الدورات لها سرعة محدودة وتحمل ، مما يجعلها غير ملائمة لمراقبة التأمين الطويلة ، ورسم الخرائط الجوية على نطاق واسع ، وتفتيشات المسافات الطويلة ، وما إلى ذلك.
• فهي غير فعالة للغاية وتحتاج إلى الكثير من الطاقة لمحاربة الجاذبية والحفاظ عليها داخل الهواء.
• تقتصر هذه على ما يقرب من 20 إلى 30 دقيقة مع تقنية البطارية الحالية أثناء حمل حمولة كاميرا خفيفة الوزن.
• الطائرات بدون طيار متعددة الطائرات بدون طيار لديها سرعات ونطاق أقل ووقت محدود في الرحلة مقارنة بأنواع أخرى من الطائرات بدون طيار.
• هذه حساسة للرياح ، والتي تؤثر على مدى ملاءمتها للبعثات الطويلة أو واسعة النطاق.

تطبيقات الطائرات بدون طيار متعددة

ال تطبيقات الطائرات بدون طيار متعددة الدورات تشمل ما يلي.

• تلتقط الطائرات بدون طيار متعددة الدورات الصور ومقاطع الفيديو عالية الجودة من منظور جوي حصري.
• يقومون بمراقبة وتتبع الحركة والمناطق لتوفير البيانات المرئية في الوقت الفعلي لأغراض السلامة.
• هذه مجهزة بمختلف أجهزة استشعار أن التقاط معلومات جغرافية مفصلة للنماذج ، وإنشاء خرائط وإجراء مسوحات طبوغرافية داخل مختلف المجالات.
• يمكنهم الوصول إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها من خلال تمكين عمليات التفتيش لخطوط الطاقة والجسور والبنى التحتية لخفض التكاليف والمخاطر.
• يمكن استخدامها لمهام مثل رش المبيدات والأسمدة ، ومسح الأراضي داخل الحقول الزراعية ، ومراقبة المحاصيل ،
• هذه الطائرات بدون طيار ذات قيمة لتقييم مجالات الكوارث أو تحديد موقع الأشخاص المفقودين.
• يستخدم الباحثون ذلك لمجموعة متنوعة من الأغراض العلمية مثل الدراسات الاستقصائية الجيولوجية والبحث البيولوجي والدراسات الجوية.

وبالتالي ، هذه لمحة عامة عن طائرات بدون طيار متعددة الدورات ، عملها وتطبيقاتهم. لذا فإن أمثلة الطائرات بدون طيار متعددة الدورات هي: استخدامات Tri-Copters ثلاث دوارات ؛ تستخدم الرباط الرباعي أربعة دوارات ، وتستخدم hexa-copters ستة دوارات ، وتستخدم Octo-Copters ثمانية دوارات. من بينها ، الطائرات بدون طيار Quadcopter هي نوع شائع جدًا من الطائرات بدون طيار. وهكذا ، إليك سؤال لك: ما هي الطائرة بدون طيار؟