ما هي التحديات التقنية في تصنيع طائرات بدون طيار موثوقة للإقلاع والهبوط العمودي مع القدرة على الطيران لمسافات طويلة

كان الطيران حلمًا كبيرًا للبشرية منذ القدم. كنا نشاهد الطائرات تحلق على ارتفاعات آلاف الأقدام، لكن من المستحيل أن نحلق من خلالها. يستخدم البعض الطائرات بدون طيار لأعمال مهمة جدًا، مثل توصيل الدواء للأشخاص الذين يحتاجون إليه، أو أخذ الصور في الأماكن التي تكون خطيرة جدًا على البشر لزيارتها.

اليوم نحن ننظر إلى نوع معين من الطائرات بدون طيار — وهي طائرة بدون طيار تقلع وتهبط عموديًا (VTOL). وهذا ما يجعل هذه الطائرات بدون طيار خاصة للغاية بقدرات مذهلة!

ما هي طائرات VTOL؟

تقلع وتهبط الطائرات بدون طيار VTOL بشكل مباشر لأعلى، مثلما تفعل المروحية. هذه ميزة مفيدة جدًا، لأنها تمكنها من الطيران في أماكن ضيقة، والتعليق في مكان واحد، ورفع أو وضع الحمولة دون الحاجة إلى مدرج طويل. هذا يكون مفيدًا بشكل خاص في الأماكن الضيقة أو المناطق المزدحمة. لكن بناء طائرات بدون طيار VTOL أكثر صعوبة بكثير من بناء العادية الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة المستخدمة في الرسم البياني أو الطائرات.

يجب أن تكون المحركات والمراوح والبطاريات قوية بما يكفي لرفع الطائرة بدون طيار عن الأرض وإبقائها في الجو، وكذلك التحكم بها في الهواء باتجاهات البوصلة الأربعة. ومع ذلك، تلعب المستشعرات والكاميرات وأنظمة GPS دورًا مهمًا أيضًا. يجب أن تكون هذه العناصر موثوقة وتقدم معلومات في الوقت الفعلي حول مكان تحليق الطائرة وما هو قريب منها. يجب أن تكون البرمجيات - التعليمات المكتوبة التي تخبر الطائرة بدون طيار بما يجب عليها القيام به - ذكية ومُستعدة للتكيّف. هذا يسمح للطائرة بالتحليق على مسار معين في الهواء والتصرف بشكل حدسي لتفادي أي عوائق. بعد ذلك، يجب تصميم جميع هذه المكونات بدقة وعناية لحمايتها وضمان عملها معًا بكفاءة.

الطيران بأمان

تحتاج طائرات VTOL إلى الكثير من الحذر أثناء الطيران والهبوط. إذا انحرفت عن المسار أو لم يتم ضبط المراوح بشكل صحيح - فقد يؤدي ذلك إلى تحطمها أفضل طائرة بدون طيار ذات جناحين ثابتين , وهو ما ليس جيدًا. لذلك، يحتاجون إلى أنظمة تحكم أكثر تطورًا. يمكن لهذه الأنظمة تعديل سرعة وقوة دوران كل مروحة بشكل مستقل، وهو أمر حيوي للحفاظ على التوازن والتحليق في خط مستقيم. كما تُستخدم أجهزة استشعار خاصة لمساعدة الطائرة بدون طيار على اكتشاف التغييرات الصغيرة في حركتها. بهذه الطريقة، يمكنها تصحيح مسارها بسرعة والبقاء على المسار الصحيح. وكذلك عندما يحين وقت الهبوط، يجب على الطائرة بدون طيار أن تهبط بهدوء وتؤنّب دون أن تتلف نفسها أو تسبب ضررًا لما حولها.

قد يحتاجون إلى العمل في درجات حرارة تتجاوز الحدود القابلة للتحمّل، وعلى ارتفاعات شاهقة، وفي رياح قوية، وأمطار غزيرة، أو ظروف مليئة بالغبار. ولذلك، يجب أن تكون هذه الطائرات متينة للغاية وتستمر لفترة طويلة. كما أن الطائرة بدون طيار تحتاج أيضًا لأن تكون خفيفة، لكن لا أحد يريد طائرة ورقية لن تتحمل نسيمة هواء قوية، لذلك فإن الهدف هو تحقيق التوازن. بالإضافة إلى ذلك، يجب إغلاق جميع أجزاء الطائرة بدون طيار بشكل جيد لمنع دخول الماء، الغبار، أو المواد الضارة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج الطائرات VTOL إلى أنظمة احتياطية - وهذه هي الفائضيات. هذه الأنظمة تمنع حدوث مشاكل كبيرة، وتتأكد من أنه إذا حدث خطأ ما، يمكن للطائرة العودة إلى المنزل على أي حال.

التنقل باستخدام طائرات VTOL

تواجه طائرات VTOL تحديات فريدة فيما يتعلق بالتنقل. عادةً ما تحلق طائرات VTOL منخفضة فوق الأرض، أو حتى داخل/حول المباني الشاهقة، وهو الأمر الذي لا يُقال عن أنواع أخرى من الطائرات العادية الطائرات ذات الجناحين الثابتين الكبيرة أو الطائرات لأنها تطير فوق السماء على ارتفاع أعلى. وهذا يعني أنه من الصعب أكثر على إشارات GPS الوصول إليهم والحصول على بيانات دقيقة حول موقعهم. كما أن طائرات VTOL也需要 القدرة على تجنب العوائق والتحليق في مساحات ضيقة، وهو جهد يتطلب تقنية استشعار متقدمة.