الدرونز الصغيرة
19 سبتمبر 2002، تم التحديث في
21 سبتمبر 2002
تحديث في 18 يونيو 2005
المصدر:
http://www.aerovironment.com/area-aircraft/prod-serv/bwidpap.pdf
كنت أشعر بدهشة كبيرة عندما اكتشفت على الإنترنت، بفضل صديقي كريستوف تاردي، تطور الدرونز الصغيرة. سيجد القارئ المهتم مقالًا (باللغة الإنجليزية) بصيغة PDF بعنوان "تطوير المركبة الجوية الصغيرة (المرأة البيضاء)". باللغة الإنجليزية تُعرف بـ MAV أو "المركبة الجوية الصغيرة". أداء هذه الأجهزة يتركك... بلا كلمات. من الصحيح أنك تكتشف شيئًا جديدًا كل يوم على الإنترنت. هذه الأشياء تشبه الألعاب، لكنها ليست كذلك على الإطلاق. طول جناح "المرأة البيضاء" هو 15 سم. يشير المقال إلى تجارب أُجريت في أغسطس 2000، أي قبل عامين. الهدف واضح تمامًا هو عسكري.
المرأة البيضاء
تُجرى هذه التجارب في نهاية برنامج تطوير استمر أربع سنوات. مواصفات هذا الجهاز مذهلة:
- طول الجناح: أقل من 15 سم
- الوزن: أقل من 100 جرام
- الحمولة المفيدة: 12 جرامًا
- كاميرا فيديو مدمجة بوزن 2 جرام تُرسل صورًا ملونة عن بُعد
- السرعة: 55 كم/ساعة
- مدة الطيران: 30 دقيقة
- الدفع كهربائي بواسطة بطارية
- نطاق العمل (بخصوص الاتصالات): 2 كم
- نظام تحكم تلقائي مدمج يسمح لشخص غير مدرب بتشغيل الجهاز. التحكم بالطيران بواسطة معالج مدمج
- وزن نظام التحكم بالطيران وإدارة الاتصالات اللاسلكية: 5 جرامات
- المحركات الدقيقة التي تعمل على الجناحين، وجزء أفقي وذيل عمودي مركزي، كل منها يزن نصف جرام
كانت شركة راند هي التي أطلقت دراسة جدوى حول الآلات الميكروية الطائرة في عام 1993. يُذكر أن الجيش يفكر في تطوير أجهزة تصل إلى درجة تكبير هائلة بحيث يمكن أن تكون بحجم حشرة طائرة أو متحركة. وبما أن عصرنا هو عصر التكنولوجيا النانوية، فكيف نتفاجأ بظهور "روبوتات نانوية" و"طيران نانوي"؟ لا توجد حدود فعلية لهذه الانكماش النظري في أحجام الأشياء، سوى الأحجام الجزيئية والذرية. من يملك القدرة على تصنيع "مضخات نانوية" بقطر بضعة ميكرونات، فإن الأجهزة بحجم بضعة مليمترات تبدو له "هائلة".
شارك عدد من الجامعات في هذا البرنامج التطويري للآلات الميكروية، و"الهندسة الجوية الميكروية"، من بينها جامعة فلوريدا وجامعة أريزونا. كانت الأهداف المحددة هي القدرة على نقل حمولة مفيدة بوزن 30 جرامًا إلى هدف على بعد 600 متر، مع بقاء الجهاز في الجو لمدة لا تقل عن دقيقتين. وفي نهاية هذا البرنامج، تم اختبار جهاز بنجاح في أغسطس 2000، بمواصفات التالية:
- الكتلة: 80 جرامًا (...)
- طول الجناح: 15 سم
- الدفع بواسطة محرك كهربائي مرتبط مباشرة بالمروحة (مصنوع من ألياف الكربون، كفاءته 83٪، بينما كفاءة المحرك 70٪)
- مدة الطيران: 30 دقيقة (...)
- السرعة: 55 كم/ساعة، ما يعني مسافة نظرية قابلة للقطع تبلغ 27 كم، ونطاق عمل يبلغ 13 كم
- القدرة على إعادة بث البيانات المُكتسبة على بعد 1.8 كم (حد نطاق عمله الحالي)، عبر 16 قناة
- ارتفاع الطيران: 250 مترًا. هذه ارتفاع نموذجي، لكنها بالتأكيد لا تمثل السقف الأقصى
- وزن جهاز إرسال الفيديو: 1.4 جرام. الدقة في الوضع الملون: 510 × 488 بكسلًا
- الطاقة المطلوبة من هذا الجهاز: 550 ميليواط
- قوة الإشارة: 100 ميليواط عند تردد 2.4 جيجاهرتز
- تردد التحكم عن بعد: 433 ميغاهرتز
- الحمولة المفيدة: 12 جرامًا
- تكلفة إجمالية منخفضة جدًا
البطاريات الليثيومية ذات تكلفة منخفضة جدًا وموثوقة للغاية. يُطير الجهاز في 90٪ من الوقت بسرعة ثابتة، مما يبسط مشاكل التحسين الهوائي. يزن المحرك الكهربائي 7 جرامات. يُنتج وحدة الدفع والمحرك قوة شد تبلغ 10 جرامات عند 5000 دورة في الدقيقة. أُجريت تجارب في ممر هوائي بقطر 50 × 50 سم، وتم قياس كفاءة المروحة بـ 83٪، بينما تنبأت الحسابات الحاسوبية بـ 82٪. الجناح مصنوع من البوليستيرين المُمدد، مع طبقة غطاء وعناصر هيكلية، كلها ملصوقة معًا. الطبقات الخارجية مصنوعة من كيفرل. الأجنحة العمودية مصنوعة من الخشب البقري. تم تصميم نظام جمع ونقل البيانات أثناء الطيران ليشمل 16 قناة. في وضع التخزين، يُمكن تجميع الجهاز كاملاً داخل حقيبة يد (تُذكرك بجيمس بوند).
الصانع الصغير للطيران النموذجي (الذي كنتُه أنا ذات يوم) سيُدهش من شكل الجهاز. لا يوجد جناحان متحركان، جناح بطول محدود جدًا. والإجابة بسيطة: تم تفضيل الحجم الصغير على الأداء الجوي النقي (الذي يتطلب طولًا كبيرًا للجناح). غياب الذيل: الأنظمة المستقلة للتحكّم بالاستقرار الجوي محدودة إلى أدنى حد ممكن. هذه الآلة
غير قابلة للتحكّم يدويًا
. لكن هذا لا ينبغي أن يُدهش، بل هو نتيجة تطور أنظمة التحكم التلقائي والتحكّم في الوضعية. الإنسان يمتلك أداءً محدودًا جدًا في هذا المجال. حسّاساته غير فعّالة، وتأخرها في الاستجابة طويل جدًا. أنت تعرف المثال الذي يُوضع فيه ورقة نقدية كمُشَكّل في الشكل (أ)، ثم تُترك تتساقط، فيعجز الشخص عن التقاطها، ببساطة لأن الفاصل الزمني بين استقبال الإشارة "الورقة في حركة" ووصول الأمر "إغلاق اليد" يفوق زمن سقوط الورقة.
الصورة التالية، في
ب
قارب يُحافظ على ارتفاع ثابت وسرعة كبيرة على جناحين: غير قابل للتحكّم يدويًا من قبل الإنسان.
في
ج روبوت صُنع من قبل صديق منذ عشر سنوات، يُتحكم به بواسطة حاسوب بسيط آنذاك. درجتين من الحرية. على المركبة المتنقلة أنبوب بلاستيكي يحمل كرة بيتانك أو طبقًا مليئًا بالزجاجات. العودة إلى وضع مستقر بسرعة فائقة، دون اهتزازات. قادر على تحمل الاضطرابات الجوية، حتى حدٍ ما. معلومة صغيرة: تم تصميم هذا الروبوت لصناعة الحلويات، لكتابة أسماء الناس بالكريمة على الكعك الذي طلبه العملاء بمناسبة أعياد الميلاد. "كل عام وأنت بخير، مارسيل"، مع اختيار خط الكتابة، إلخ.
بسبب عدم وجود دعم، فشلت الشركة منذ عشر سنوات (وهو أمر طبيعي: كان الأمر بسيطًا جدًا ورخيصًا جدًا).
أنت تجلس أنت نفسك أثناء رحلات الطيران، دون أن تدرك، في آلات لا يمكن للإنسان التحكم بها، أو لا يمكنه التحكم بها بشكل جيد. يمتلك طائرة بوينغ 747 ذيلًا أفقيًا مساحته تساوي مساحة جناحي طائرة عادية الحجم. في الوضع "الاستقرار الجوي"، يكون هذا الذيل "مُنْقِلًا" (مُعَوِّضًا)، ويُوازن العزم الناتج عن الجناح. وهذا يُضاعف استهلاك الديزل بشكل سخيف. لفهم كل هذا، يُرجى الرجوع إلى كتبي المصوّر "الأسبيريسوفل" (أو "لو كان يمكن الطيران؟")، الذي يمكن العثور عليه على
القرص المدمج الذي يحتوي على أكثر من 15 كوميك من سلسلة مغامرات أنسلم لانتورلو
(18 يورو من جيه.بي. بيت، فيلا جان كريستوف، طريق مونتاغنير، 84120 بيرتويس. الشحن مدرج).
"الجناح العادي"، عند حمله، يُنتج عزمًا منخفضًا. الجناح الأفقي (الذيل) المُنْقِل يُوازن هذه الظاهرة...