طائرات الدرون (Drone) وهي الطائرات بدون طيار التي تكتب اختصارًا بـ( UAV )، ويشغل هذا النوع من الطائرات مكانةً عاليةً في مجالات البرمجة والتحكم عن بعد، وقد تمّ استخدامها بكثرةٍ في المجالات العسكريّة خلال السنوات الأخيرة، وتُصنّع طائرات الدرون من مواد محددة وهي:

  • مركباتٍ تحوي ألياف الكربون وهي( CRFCs ).
  • اللدائن الحراريّة مثل البوليستر والنايلون وغيرها.
  • الألومنيوم.
  • بطاريات ليثيوم أيون.

أمّا طريقة التصنيع ففتتم من خلال التركيز على جعل قدرة الطائرة على توليد طاقة تصاعدية كافية للتغلب على وزنها، لذلك يتمّ اختيار مواد تصنيع تساهم في تقليل كتلة الطائرة وتسمى هذه العملية بالوزن الخفيف أي اختيار مواد ذات كثافةٍ منخفضة، ولهذا السبب تعدّ هذه الأجهزة ذات تركيبٍ معقدٍ فكلّ جزءٍٍ منها يؤدي مهام مختلفة عن غيره والتي تتلخص بما يلي:

  • الإطار: وهذا القسم يعطي الطائرة شكلها ويحمل كل الأنظمة الفرعيّة فيها كونه يملك وظائف ميكانيكيّة، لذلك يجب أن يتصف الإطار بالقوة والمتانة وعادةً ما يتمّ اختياره من اللدائن الحراريّة مثل البوليستر والنايلون كونها مواد غير مكلفة وذات كثافةٍ منخفضةٍ إضافةً لتمتعها بالقوة، ولكن بعض أنواع الطائرات بدون طيار تستخدم المركبات المدعمة بألياف الكربون والتي تتميز أيضًا بالقوة العالية والكثافة المنخفضة.
  • المحركات والمراوح: تساهم في عملية إقلاع الطائرات بدون طيار باعتبارها هي مصدر الدفع لها وبدونها لن تستطيع الطائرة أن تُقلع، والمحركات تكون كهربائيّة وتقليديّة الصنع أي تحوي على لفائف من النحاس إضافةً للمغناطيس الدائم، وتغلف المحركات باللدائن الحرارية أو سبائك الألمنيوم والتي تعمل على تخفيف الوزن، بالإضافة إلى دور الألومنيوم في عملية تبريد المحرك، أمّا المراوح فتكون لها القدرة على الدوران بسرعات عالية، وعندما تصنع من مركبات مدعمة بألياف الكربون فغالبًا ما تتعرض للتلف أو التحطم لذلك يتمّ تصنيعها من اللدائن الحرارية للتقليل من تكلفة استبدالها.
  • البطاريات: تساهم في قدرة الطائرة على الطيران وقد أُجريت عليها تحسينات في تقنية عملها مما جعلها من المكونات الأساسية الهامة في الطائرات بدون طيار ذات المحركات المتعددة الحديثة، ويقاس أداء البطارية بنفس الطريقة التي تؤخذ فيها نسبة القوة إلى الوزن بعين الإعتبار في عملية صنع المكونات الميكانيكية أي يقاس الأداء من خلال وزن البطارية، فقديمًا استخدمت بطاريات الرصاص الحمضية ولكنها كانت تزن قيمة كبيرة من وزن مكونات الطائرة وبالتالي تساعدها على التحليق لفترة طويلة ولكن إن تمكنت الطائرة من الإرتفاع، فتمّ استبدالها ببطاريات الليثيوم الحديثة والتي تميزت بطاقتها العالية ووزنها الخفيف.
  • أجهزة الإستشعار: تمثل الجهاز العصبي للطائرة التي تكون بدون طيار ذات المحركات المتعددة فبدونها قد تنقلب الطائرة نتيجة عمل أحد المحركات بقوة دفع أكبر من غيره، فلذلك يتمّ استخدامها لتوفير عملية توازن دقيقة للطائرة وبالتالي بقاؤها في الهواء، وتملك أجهزة الإستشعار قسمًا حيويًّا هو مستشعرات الميل والتي تكون مصنعة من خلال عملية الجمع بين عدة أجهزة استشعار جيروسكوبية ومقاييس تسارع وتكون مرتبطة بحلقات التغذية الإرتداديّة مع محرطات الطائرة.
  • وحدات التحكم الدقيقة والكاميرات: وهي تمثل القسم الذكي في الطائرة فتتكون من رقائق دقيقة مشابهة للرقائق الموجودة في الهاتف الذكي والتي تساهم في عملية تحليق الطائرة، ومع تطورها أصبحت قادرةً على القيام بمهام معقدة أكثر من قبل وتدخل أقل من قبل الإنسان في عملية التحكم، إضافةً لوجود كاميرا تصور في ارتفاعات لا يمكن للإنسان الوصول إليها وعند عودتها تقوم بإعادة بث الفيديو المصور فيها إلى الهاتف الذكي أو تكون قد خزنت الصورة في ذاكرتها.

أكمل القراءة

طائرة بدون طيار

أصبح مشهد الطائرة بدون طيار مألوفًا جدًا كما أصبح الحديث عنها متكررًا في يومنا هذا، وسأقدم لك في هذه الإجابة تعريفًا بهذا الاختراع وأهم مكوناته وكيفية صناعته.

تعتبر الطائرات بدون طيار أو ما يُسمى الدرون (Drone) آلاتٍ طائرةً صغيرة الحجم تعمل بآلية التحكم عن بعد وقادرة على التعامل مع مجموعة متنوعة من المهام، حيثُ اقتصر استخدامها في بداية اختراعها على الأغراض العسكرية وبقيت في مهمتها هذه لفترةٍ طويلةٍ من الزمن، ولكن سهولة استخدامها ووصولها لعامة الناس قد لعب دورًا أساسيًّا في انتشارها في العديد من المجالات الأخرى غير العسكرية؛ حيثُ أصبح بعض الفنانين يستخدمون الطائرات بدون طيار للتمكن من تصوير المشاهد الجميلة من أكثر من زاوية وخاصةً الزوايا التي لا يستطيع الإنسان الوصول إليها، كما باتت تُستخدم الدرونات لتصوير السباقات أو الهوايات الرياضية المتطرفة كتسلق الجبال الشاهقة أو الطيران المظلي، كما دخلت المجال الصناعي والزراعي للتحقق من المحاصيل، وتُستخدم لمراقبة واستكشاف الأماكن التي يصعب على البشر الوصول إليها.

يوجد الكثير من الأشكال والأنواع للطائرات بدون طيار، والتي تختلف فيما بينها بالخصائص والميزات والأحجام والدقة في التصنيع، ويُمكن لجميع الناس أن يشتروها من أي متجر متخصص ببيعها ولكن قد يُفضل بعض الأشخاص صنعها بأنفسهم من الصفر من باب التحدي أو الاستمتاع، وعندها سيتطلب الأمر منهم العثور على القطع الضرورية وتخيل هيكل الطائرة ورسمه والإلمام بالمعلومات المهمة في عالم التكنولوجيا والهندسة الكهربائية، وإليك والأجزاء الأساسية التي تحتاجها لصناعة طائرة من دون طيار من نوع كوادكوبتر DIY:

  • الإطار: هو القطعة التي تُحدد الشكل العام للطائرة ويحمل القطع الأخرى، ومن المهم جدًّا أن يكون صلبًا كفايةً للوقوف بوجه العوامل الجوية وعوائق الرحلة، وأن يكون قادرًا على حمل بقية أجزاء الطائرة. وأمامك عدة خيارات لإطار طائرتك؛ فلديك الشرائح الخشبية أو البلاستيكية أو المعدنية الخفيفة طبعًا كما يمكن أن تجد الإطارات المصنوعة من النايلون أو بولي أميد أو الألياف الزجاجية أو صفائح الألمنيوم أو ألياف الكربون التي تتمتع بخصائص فيزيائية مناسبة للطيران في الارتفاعات العالية، ولكن عيبها الوحيد أنها تميل لإرسال إشارات لا سلكية في الهواء مما قد يؤثر على الهدف من الرحلة.
  • المحرك: يُعتبر المصدر الأساسي للدفع وتحريك الطائرة، ويتم وضعه مباشرةً أسفل المروحة ليتحكم في دورانها وسرعتها، وبالنسبة لطائرتنا هذه فسيكون لديها أربعة محركات صغيرة يتحرك اثنان منها عكس عقارب الساعة بينما يتحرك الآخران مع عقارب الساعة، فاختيار المحرك يتبع لنوع الطائرة المُصنعة ووزنها الإجمالي، ويجب اختيار المحرك بعد اختيار المراوح بحيث يكونان مناسبين للعمل معًا. ويوجد العديد من أنواع المحركات ولكن تشترك جميعها بنفس آلية العمل التقليدية فهي تعمل على الطاقة الكهربائية التي تزودها بها البطاريات.
  • المراوح: تجعل المراوح الصغيرة طائرتك تُحلّق بسرعة أكبر، وبذلك تكون مناسبة لتصوير السباقات. ولكن في الحقيقة فإنها تُخفّض كفاءة الرحلة، بينما تعطي المراوح الأطول الثبات للطائرة وتجعلها قادرة على حمل أوزان أكبر.
  • جهاز التحكم في الطيران: وهو عبارة عن لوحة دائرية صغيرة تُثبَّت على إطار الطائرة وتنقل إلى المحرك أوامر المستخدم أو المشغل الأساسي بالتوقف أو بدء الإقلاع، وتكون متصلة بجهاز التحكم الإلكتروني في السرعة ESC.
  • البطاريات: يجب أن يتم اختيارها بحيث يتناسب وزنها وحجمها وعددها مع هيكل الطائرة، ويوجد عدة أنواع من البطاريات فمنها القابل لإعادة الشحن ومنها القابل للاستبدال، وتعتبر بطارية الليثيوم أيون بوليمير أفضل أنواع البطاريات وأخفها كما توفر معدلات تفريغ عالية.
  • مراقب البطارية: وهو ليس عنصرًا أساسيًا ولكن وضعه يُشكل إضافة مميزة لطائرتك بحيث يظهر على شاشته تنبيهًا معينًا عند اقتراب طاقة بطاريتك من الانتهاء.
  • المُخمِّد المطاطي والكرة المقاومة للصدمات.
  • وسادة التركيب: التي تُقلل الاهتزازات، وهي مفيدة جدًا إذا كان الغرض من الطائرة هو التقاط الصور الدقيقة.
  • مستقبل RC: ستحتاج طائرتك لجهاز استقبال مثبت عليها لاستقبال الإشارة من الجهاز المُرسل.
  • أسلاك التوصيل: والتي تحتاجها لربط الأجزاء مع بعضها وخاصة لربط لوحة توزيع الطاقة مع أجهزة التحكم بالسرعة والبطارية، كما ستحتاج إلى أسلاك سيليكون وكابلات سلك سيرفو من الرصاص.
  • الكاميرات: وتختلف دقتها ونوعها حسب الغرض من استخدام الطائرة بدون طيار، وأجودها تلك التي يُمكنها التقاط الفيديو بجودة 4K.

أما عن خطوات صنع الطائرة بدون طيار فسأختصرها بالآتي:

  1. اقطع اللوح الذي ستستخدمه كإطار بطول حوالي 60 سم وسماكة حوالي 30 مم وصالبه مع لوح آخر بنفس القياسات بشكل حرف X، وأحضر قطعة مستطيلة صغيرة بطول 15 سم وعرض 6 سم وثبتها في منتصف التصالب (هذه الأبعاد ليست إلزامية وإنما مُفضلة).
  2. احفر الثقوب في الإطار للمحركات.
  3. ركب أدوات التحكم الإلكترونية في السرعة التي يوصى بتوصيلها أسفل الإطار وركب المراوح والمحركات.
  4. أضِف التروس الأرضية لتقليل الصدمة عند الهبوط.
  5. ركب جهاز التحكم في الطيران على الجزء العلوي من الإطار مع وضع قطعة إسفنجية صغيرة تحته لتمتص الاهتزازات.
  6. وصِّل جهاز التحكم بالطيران بجهاز التحكم الإلكترونية بالسرعة مع المحركات وصلها بالبطارية.
  7. ضع الكاميرا على الجزء العلوي من الإطار وصلها بالبطارية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف تصنع طائرة بدون طيار"؟