تويت
الطائرات بدون طيار
الطائرات بدون طيار (اختصارًا UAV)، وتُعرف بمسمّى آخر هو الدرون (Drone)، هي في الواقع من الاختراعات الرائدة في الآونة الأخيرة في مجال البرمجة والتحكم عند بعد. وحتى وقتٍ قريب اقتصر توظيف الطائرات بدون طيار على المجالات العسكرية، إلاً أنه وفي السنوات القليلة الماضية تمّ تسخير هذه التكنلوجيا في العديد من المجالات المدنيّة كعمليات البحث والإنقاذ ومراقبة حركات المرور والطقس ومكافحة الحرائق، بالإضافة إلى الاستخدامات المؤسّساتية وحتى الشخصيّة. ولكن كيف تعمل الطائرات بدون طيّر بالضبط وكيف يتم التحكّم بها؟. في مقالنا هذا سنخوض وبشكلٍ مقتضبٍ في تفاصيل وكيفيّة عمل هذه الطائرات.
أنواع الطائرات بدون طيار
في الواقع تتنوع أنواع الطائرات بشكل كبير تبعًا لحجمها وآلية الطيران وكذلك الأهداف المرجوّة منها، فعلى سبيل المثال تكون الطائرات المستخدمة للأغراض العسكرية والحربية كبيرة الحجم وقد تشتمل على أسلحة حربية وكذلك أنظمة تجسسية متقدّمة دون ذكر أجهزة التعقّب والتشويش التي غالبًا ما تكون مزوّدةً بها. في حين أن الطائرات المستخدمة للأغراض المدنية عادةً ما تكون أصغر حجمًا وذات تقنيّة بسيطة نسبيًا. ويمكن تقسيم الطائرات بشكل أساسي إلى نوعين، أولاهما تعتمد على الأجنحة من أجل رفع هيكل الطائرة، في حين أن الأخرى تشتمل على محرّكات مروحية (سواءً تلك الأحادية أو الثنائية أو حتى الثلاثية والرباعيّة) وتُدعى بـ VTOL وهي اختصار لـ “Vertical Take-Off and Landing” والتي تعني أن هذه الطائرة تعتمد مبدأ الإقلاع والهبوط العمودي ولا تحتاج إلى وجود مدرج إقلاع على خلاف نظيرتها ذات الأجنحة.
التقنيات التي تُزوّد بها الطائرات بدون طيّار
عادةً ما تُزوّد الطائرات بدون طيار ذات الأهداف العسكرية أو المؤسساتّية بعدد كبير من الحسّاسات، مثل حساسات المسافة (فوق الصوتية والليزرية) وحساسات التوجيه والتوازن بالإضافة إلى العديد من الحسّاسات التي تتماشى مع وظيفة الطائرة. فعلى سبيل المثال الطائرات المزوّدة بحساسات الحرارة تكون ذات فائدة كبيرة في التطبيقات الأمنية وعمليات المراقبة. في حين أن الطائرات المجهّزة بحساسات طيفيّة تستطيع إنجاز مسح واسع لسطح المنطقة الهدف وتحديد أنواع المعادن وحتى المناطق الصالحة للزراعة فيها.
آلية عمل الطائرات بدون طيار
الطائرات الشخصيّة
ذات التصميم البسيط
العنصر الأساسي لعمل الطائرات بدون طيار ذات التصميمات الأبسط يتمثل في التحكّم الجيّد من قبل المُستخدم، وغالبًا ما يتم السيطرة على حركات الطائرة بواسطة أجهزة التحكم عن بعد، إذ تقوم هذه الأجهزة بإصدار الأوامر الحركية على شكل أمواج راديوية بتواتر 2.4 غيغا هرتز، وتعتمد بعض التصاميم على اتصالات الواي فاي Wi-Fi، لتصل هذه الأمواج إلى حساسات موجودة ضمن الطائرة والتي تترجمها بدورها إلى أوامر حركية تُصدرها إلى محرّكات الطائرة. ويعتمد مبدأ التوازن في الطائرات المروحية على الفعل المتعاكس لمحرّكاتها، بمعنى أن أي خلل في توازن أحد الشفرات المروحية في أيٍّ من المُحركات يتم مُعاكسته تلقائيًا من قبل المحرّكات الأُخرى. وعلى خلاف ذلك فإن الطائرات ذات الأجنحة تعتمد على مبدأ توازن الضغط الهوائي عند أجنحتها من أجل تأمين التوازن والاستقرار اللازم لها.
عادةً ما تشتمل هذه الطائرات على بطاريات بسعة تكفي لمدة طيران تتراوح بين 10 إلى 12 دقيقة. والسبب الكامن وراء عدم قدرة توفير فترة طيران أكبر تتمثل في أنّ زيادة سعة البطارية المُزوِّدة للطاقة سيعني بالضرورة زيادة في حجمها ووزنًا إضافيًّا، الأمر الذي سيؤثر بدوره على قدرة الطائرة الديناميكية، بالإضافة إلى تحميل المحرّكات حملًا إضافيا تستهلك معه طاقةً أكبر من أجل رفع هيكل الطائرة.
الطائرات بدون طيار العسكرية ذات التصميم المعقّد
في الواقع يقتصر التفاعل البشريّ في الطائرات ذات التصميمات الأكثر تعقيدًا على مرحلتي الهبوط والإقلاع فقط. وتُعزى قدرة هذه الطائرات على التحكّم والتوجيه الذاتي إلى وجود خوارزميات معقّدة في برمجيّتها، بالإضافة إلى وجود كاميرات دقيقة توفّر مسحًا شاملًا ثلاثي الأبعاد للبيئة المحيطة، الأمر الذي يساهم في تعرّف الطائرة على البُنى الموجودة حولها وتفادي العقبات التي قد تواجهها. عادةً ما تكون هذه الطائرات مبرمجة قبل الإقلاع لإنجاز مهام مُحددة مسبقًا.
يمكن التحكم في هذا النوع من الطائرات بواسطة عدّة أقمار صناعيّة عبر محطّات أرضيّة، على خلاف الطائرات الأبسط والتي تعتمد على الأمواج الراديوية و الـWi-Fi في التحكّم وإصدار الأوامر لها من قبل المُستخدم.
أنواع الطائرات بدون طيار
في الواقع تتنوع أنواع الطائرات بشكل كبير تبعًا لحجمها وآلية الطيران وكذلك الأهداف المرجوّة منها، فعلى سبيل المثال تكون الطائرات المستخدمة للأغراض العسكرية والحربية كبيرة الحجم وقد تشتمل على أسلحة حربية وكذلك أنظمة تجسسية متقدّمة دون ذكر أجهزة التعقّب والتشويش التي غالبًا ما تكون مزوّدةً بها. في حين أن الطائرات المستخدمة للأغراض المدنية عادةً ما تكون أصغر حجمًا وذات تقنيّة بسيطة نسبيًا. ويمكن تقسيم الطائرات بشكل أساسي إلى نوعين، أولاهما تعتمد على الأجنحة من أجل رفع هيكل الطائرة، في حين أن الأخرى تشتمل على محرّكات مروحية (سواءً تلك الأحادية أو الثنائية أو حتى الثلاثية والرباعيّة) وتُدعى بـ VTOL وهي اختصار لـ “Vertical Take-Off and Landing” والتي تعني أن هذه الطائرة تعتمد مبدأ الإقلاع والهبوط العمودي ولا تحتاج إلى وجود مدرج إقلاع على خلاف نظيرتها ذات الأجنحة.
التقنيات التي تُزوّد بها الطائرات بدون طيّار
عادةً ما تُزوّد الطائرات بدون طيار ذات الأهداف العسكرية أو المؤسساتّية بعدد كبير من الحسّاسات، مثل حساسات المسافة (فوق الصوتية والليزرية) وحساسات التوجيه والتوازن بالإضافة إلى العديد من الحسّاسات التي تتماشى مع وظيفة الطائرة. فعلى سبيل المثال الطائرات المزوّدة بحساسات الحرارة تكون ذات فائدة كبيرة في التطبيقات الأمنية وعمليات المراقبة. في حين أن الطائرات المجهّزة بحساسات طيفيّة تستطيع إنجاز مسح واسع لسطح المنطقة الهدف وتحديد أنواع المعادن وحتى المناطق الصالحة للزراعة فيها.
آلية عمل الطائرات بدون طيار
الطائرات الشخصيّة
ذات التصميم البسيط
العنصر الأساسي لعمل الطائرات بدون طيار ذات التصميمات الأبسط يتمثل في التحكّم الجيّد من قبل المُستخدم، وغالبًا ما يتم السيطرة على حركات الطائرة بواسطة أجهزة التحكم عن بعد، إذ تقوم هذه الأجهزة بإصدار الأوامر الحركية على شكل أمواج راديوية بتواتر 2.4 غيغا هرتز، وتعتمد بعض التصاميم على اتصالات الواي فاي Wi-Fi، لتصل هذه الأمواج إلى حساسات موجودة ضمن الطائرة والتي تترجمها بدورها إلى أوامر حركية تُصدرها إلى محرّكات الطائرة. ويعتمد مبدأ التوازن في الطائرات المروحية على الفعل المتعاكس لمحرّكاتها، بمعنى أن أي خلل في توازن أحد الشفرات المروحية في أيٍّ من المُحركات يتم مُعاكسته تلقائيًا من قبل المحرّكات الأُخرى. وعلى خلاف ذلك فإن الطائرات ذات الأجنحة تعتمد على مبدأ توازن الضغط الهوائي عند أجنحتها من أجل تأمين التوازن والاستقرار اللازم لها.
عادةً ما تشتمل هذه الطائرات على بطاريات بسعة تكفي لمدة طيران تتراوح بين 10 إلى 12 دقيقة. والسبب الكامن وراء عدم قدرة توفير فترة طيران أكبر تتمثل في أنّ زيادة سعة البطارية المُزوِّدة للطاقة سيعني بالضرورة زيادة في حجمها ووزنًا إضافيًّا، الأمر الذي سيؤثر بدوره على قدرة الطائرة الديناميكية، بالإضافة إلى تحميل المحرّكات حملًا إضافيا تستهلك معه طاقةً أكبر من أجل رفع هيكل الطائرة.
الطائرات بدون طيار العسكرية ذات التصميم المعقّد
في الواقع يقتصر التفاعل البشريّ في الطائرات ذات التصميمات الأكثر تعقيدًا على مرحلتي الهبوط والإقلاع فقط. وتُعزى قدرة هذه الطائرات على التحكّم والتوجيه الذاتي إلى وجود خوارزميات معقّدة في برمجيّتها، بالإضافة إلى وجود كاميرات دقيقة توفّر مسحًا شاملًا ثلاثي الأبعاد للبيئة المحيطة، الأمر الذي يساهم في تعرّف الطائرة على البُنى الموجودة حولها وتفادي العقبات التي قد تواجهها. عادةً ما تكون هذه الطائرات مبرمجة قبل الإقلاع لإنجاز مهام مُحددة مسبقًا.
يمكن التحكم في هذا النوع من الطائرات بواسطة عدّة أقمار صناعيّة عبر محطّات أرضيّة، على خلاف الطائرات الأبسط والتي تعتمد على الأمواج الراديوية و الـWi-Fi في التحكّم وإصدار الأوامر لها من قبل المُستخدم.