پهپاد چگونه کنترل می‌شود؟

رویداد۲۴ حسین فلاحی: از ساخت فیلم و تحویل بسته گرفته تا حضور موثر در عرصه‌های نظامی، پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین هر روز پیشرفته‌تر می‌شوند. FAA هواپیماهای بدون سرنشین یا وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) را به عنوان هر سیستم هواپیمایی بدون خدمه پرواز تعریف می‌کند. به این ترتیب، پهپادها می‌توانند از پهپادهای نظامی بزرگ تا پهپادهای کوچک‌تر تعریف شوند. ویژگی بارز پهپاد این است که بدون سرنشین است.

در حالی که بیشتر مردم چیزهای زیادی در مورد پهپادها و تاثیر آن‌ها شنیده‌اند، با این حال، همه جزئیات مربوط به فناوری هواپیماهای بدون سرنشین و نحوه عملکرد هواپیماهای بدون سرنشین را نمی‌دانند. در این مطلب به فناوری هواپیماهای بدون سرنشین، نحوه عملکرد و پرواز آنها خواهیم پرداخت.

پهپادها چگونه کار می کنند؟

هواپیماهای بدون سرنشین در دو نوع اصلی وجود دارند: بال ثابت و چرخشی. پلتفرم بال ثابت دقیقاً همانطور که از اسمش پیدا است ثابت هستند: بال ها به بدنه (بدنه هواپیما) ثابت می شوند. به عنوان مثال، بوئینگ 737 یک جت تجاری با بال ثابت است: بال ها به بدنه متصل هستند و نمی‌توانند حرکت کنند. در یک پلتفرم بال ثابت، با حرکت هواپیما به جلو و فشار بال‌ها در هوا، جابجایی ایجاد می شود.

پیکربندی پلتفرم چرخشی با پیکربندی پلتفرم بال ثابت بسیار متفاوت است. یک پلتفرم دوار دارای یک بال دوار (یعنی یک پروانه) است که به یک موتور ثابت است. در یک پلت فرم دوار، موتور بال دوار را در مقابل هوا می‌چرخاند تا بالابر ایجاد کند. یکی از رایج‌ترین انواع پهپادهای چرخشی کوادکوپتر نام دارد. یک کوادکوپتر دارای چهار موتور و چهار پروانه است.

پهپادها چگونه پرواز می کنند؟

از آنجایی که کوادکوپترها بسیار محبوب هستند، ما از آن‌ها به عنوان مثال اصلی برای توضیح نحوه پرواز پهپادها استفاده خواهیم کرد. هنگامی که یک کوادکوپتر پرواز می‌کند، موتورها ملخ‌ها را می‌چرخانند و ملخ‌ها به مولکول‌های هوا فشار می‌آورند تا پهپاد را حرکت دهند. شما حتما تابحال شنا کرده‌اید. چگونه به جلو حرکت می‌کنید؟ دست خود را حرکت می‌دهید و از آن برای فشار به آب استفاده می‌کنید تا بدن شما را به جلو جابجا کند. این روند با نحوه پرواز هواپیماهای بدون سرنشین تفاوت چندانی ندارد.

به گزارش رویداد۲۴ همانطور که ملخ‌ها می‌چرخند، مولکول‌های هوا را به سمت پایین فشار می‌دهند که پهپاد را به سمت بالا می‌کشد. هنگامی که پهپاد در حال پرواز است، می‌تواند با چرخش هر یک از 4 ملخ با سرعت متفاوت به جلو، عقب، چپ و راست حرکت کند.

هواپیماهای بدون سرنشین با استفاده از کنترلر یا کنترل کننده پرواز، پرواز می‌کنند. به زبان ساده، کنترلر پرواز «مغز» پهپاد است. اطلاعات ارسال شده توسط کنترل از راه دور، GPS، سنسورهای اجتناب از مانع و سایر اجزا را دریافت می‌کند و سپس سیگنال‌هایی را به موتورها ارسال می‌کند تا به درستی به اطلاعات پاسخ دهند.

بیشتر بخوانید: رتبه بندی قدرت های پهپادی جهان

به عنوان مثال، زمانی که شما یک پهپاد را به پرواز در می‌آورید و قصد دارید تا به جلو حرکت کند، سیگنالی به کنترلر پرواز می‌فرستید تا پهپاد را به جلو حرکت دهد. اگر این یک پهپاد GPS (در حالت GPS) بود، عملاً به رایانه پرواز می‌گفتید که پهپاد را به مکان GPS جلوتر از جایی که اکنون است منتقل کند. کنترلر پرواز برای جمع آوری اطلاعات با GPS چک می‌کند، سپس موتورهای عقب (اگر کوادکوپتر باشد) را روشن می کند تا پهپاد را مستقیماً به جلو حرکت دهد.

کنترل یک پهپاد نیازمند یک سیستم ناوبری قابل اعتماد و دقیق است. برای دستیابی به این هدف، اکنون اکثر پهپادها به سیستم‌های GPS (سیستم موقعیت‌یابی جهانی) مجهز شده‌اند که به اپراتورها امکان می‌دهد مکان پهپاد را دقیقاً مشخص کرده و حرکات آن را کنترل کنند.

سیستم GPS به سیستم کنترل پهپاد متصل است و به اپراتور پهپاد اجازه می‌دهد تا حرکات پهپاد را با دقت کنترل کند. سیستم GPS قادر است موقعیت و ارتفاع دقیق پهپاد و همچنین سرعت و جهت حرکت آن را تشخیص دهد. با استفاده از این اطلاعات، اپراتور می‌تواند دستوراتی را به سیستم کنترل پهپاد وارد کند تا مسیر پرواز آن را تنظیم کند.

علاوه بر کمک به اپراتور در کنترل حرکات پهپاد، سیستم GPS می‌تواند برای اهداف ایمنی نیز مورد استفاده قرار گیرد. اگر سیستم کنترل پهپاد تشخیص دهد که پهپاد در مکانی ناامن است یا در جهت ناامن حرکت می‌کند، می‌توان از سیستم GPS برای هدایت خودکار پهپاد به مکان امن استفاده کرد. این تضمین می کند که پهپاد در محدوده مقررات ایمنی باقی می‌ماند و مسیر پرواز آن به خطر نمی‌افتد.

به طور کلی، سیستم‌های GPS اجزای ضروری سیستم‌های کنترل پهپاد هستند. با پیوند دادن این دو سیستم به یکدیگر، اپراتورها می‌توانند پهپادهای خود را با دقت و ایمنی کنترل کنند و به آنها اجازه می‌دهد تا وظایف خود را با اطمینان کامل انجام دهند.

استفاده از پهپادها به عنوان وسیله‌ای برای عکاسی هوایی، نظارت و تحویل به طور فزاینده‌ای محبوب می‌شود. با این حال، کنترل این هواپیماهای بدون سرنشین (پهپاد) کار آسانی نیست. کنترل هواپیماهای بدون سرنشین به یک سیستم پیچیده نیاز دارد که شامل سیگنال‌های رادیویی، حسگرها و یک سیستم خلبان خودکار پیچیده با رایانه است. درک اصول اولیه سیستم های کنترل از راه دور برای هر کسی که به دنبال استفاده ایمن و موثر از یک پهپاد است ضروری است.

در هسته خود، کنترل پهپاد بر اساس علم سیگنال‌های رادیویی است. سیگنال های رادیویی برای برقراری ارتباط با پهپاد و ارسال دستورات برای رصد  پهپاد استفاده می‌شود. فرستنده که به عنوان کنترل از راه دور نیز شناخته می‌شود، معمولاً به تلفن هوشمند یا رایانه متصل است و به کاربر اجازه می‌دهد سیگنال هایی را از راه دور به پهپاد ارسال کند. این فرستنده همچنین برای دریافت اطلاعات از پهپاد مانند موقعیت، ارتفاع و سرعت آن استفاده می‌شود.

علاوه بر سیگنال‌های رادیویی، پهپادها از انواع حسگرها و سیستم‌های خلبان خودکار برای جهت‌یابی و پاسخگویی به محیط خود استفاده می‌کنند. حسگرهایی مانند ژیروسکوپ، شتاب‌سنج و مغناطیس‌سنج اطلاعاتی را در مورد موقعیت و جهت‌گیری پهپاد ارائه می‌دهند. سپس این اطلاعات توسط سیستم خلبان خودکار برای محاسبه بهترین مسیر عمل و تنظیم سرعت و جهت پهپاد بر اساس آن استفاده می شود.