فالطائرات التي يمكن أن تقلع وتهبط مباشرة دون الحاجة إلى مدرج – مثل المروحيات أو المروحيات – تكون جذابة للتطبيقات الشخصية والتجارية والعسكرية لأنها تتطلب مساحة وبنية تحتية أقل مقارنة بطائرات الأجنحة الثابتة التقليدية. حقق فريق من الجامعة الوطنية في سنغافورة (NUS) خطوة كبيرة إلى الأمام في توسيع قدرات الطائرات بدون طيار quadcopter عن طريق تشغيل الرحلة فقط من ضوء الشمس الطبيعي.
يمكن تشغيل الطائرة بدون طيار بدون طيار التي تم تطويرها من قبل فريق NUS Engineering بواسطة أشعة الشمس فقط وقد طارت فوق 10 أمتار في رحلات تجريبية.
أول نموذج في آسيا ، النموذج الأولي الحالي قد طار فوق 10 أمتار في رحلات تجريبية – أعلى من مبنى نموذجي من ثلاثة طوابق – باستخدام الطاقة الشمسية بدون بطارية أو تخزين طاقة آخر على متن الطائرة.
يمكن لهذه الطائرة بدون طيار التي تعمل بالطاقة الشمسية ، والتي تم تطويرها كمشروع طلابي في إطار برنامج الابتكار والتصميم (IDP) في كلية الهندسة في جامعة سنغافورة الوطنية ، الإقلاع والهبوط رأسياً بدون مدرج. بنيت بدون طيار باستخدام مواد ألياف الكربون ، والطائرات بدون طيار quadcopter يزن فقط 2.6 كجم ، وتبلغ مساحة سطحها حوالي 4 متر مربع. وهي مزودة بـ 148 خلية شمسية من السيليكون تتميز بشكل فردي ومدعومة بإطار مجهز بأربعة دوارات.
A طيران كبرى الفذ
الطائرات ذات الأجنحة الدوارة أقل كفاءة بشكل ملحوظ في توليد الرافعة مقارنة بنظيراتها من الأجنحة الثابتة. ومن ثم ، ففي حين كانت هناك أمثلة للطائرات الشمسية في السنوات الأخيرة ، لا تزال طائرة دوارة بالطاقة الشمسية قابلة للاستمرار بنسبة 100 في المائة قادرة على الإقلاع والأرض عموديا تحديا هندسيا رئيسيا حتى الآن.
“إن طائرتنا خفيفة الوزن للغاية لحجمها ، ويمكنها الطيران طالما أن هناك ضوء الشمس ، حتى لساعات. على عكس الطائرات بدون طيار التقليدية بدون طيار ، لا تعتمد طائرتنا على البطاريات الموجودة على متن الطائرة ، وبالتالي فهي لا تقتصر على وقت الطيران. وقال البروفيسور آرون دانر من قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب بكلية الهندسة في جامعة ولاية نيويورك ، الذي أشرف على أن قدرته على الهبوط على أي سطح مستو وطرده من التأثير الأرضي بطريقة مضبوطة يجعله أيضاً مناسباً للتنفيذ العملي. مشروع.
يمكن التحكم في الطائرة بدون طيار التي تعمل بالطاقة الشمسية بواسطة التحكم عن بعد أو برمجتها للطيران بشكل مستقل باستخدام نظام GPS المدمج في الطائرة. يمكن استخدام الطائرة ك “لوحة شمسية تحلق” لتوفير الطاقة الشمسية الطارئة لمناطق الكوارث ، وكذلك للتصوير الفوتوغرافي ، تسليم الطرود الصغيرة ، المراقبة والتفتيش. يمكن دمج البطاريات لتزويد الطائرة بالطاقة عندما لا يكون هناك ضوء شمس أو لشحنها أثناء الطيران لتمكين تشغيلها عندما تكون غائمة أو مظلمة. يمكن أيضًا تضمين أجهزة أخرى مثل الكاميرات لتطبيقات محددة.
منذ عام 2012 ، قامت ثمانية فرق طلابية من NUS بعمل تحسينات متتالية في التصميم وعملت نحو طائرة تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل تحت إشراف Assoc Prof Danner ، الذي يحمل أيضًا تعيينًا مشتركًا في معهد أبحاث الطاقة الشمسية بسنغافورة في NUS. أول طائرة بدون طيار بدون طيار مدعومة بالطاقة الشمسية طورها الطلاب في عام 2012 يمكن أن تحقق 45 في المائة فقط من طاقة الطيران من الخلايا الشمسية والباقي من بطاريات المركبة.
أحدث الفريق ، الذي يضم طلاب هندسة NUS في نهاية هذا العام ، السيد Goh Chong Swee ، والسيد Kuan Jun Ren ، والسيد Yeo Jun Han ، إجراء مزيد من التحسينات على النماذج الأولية السابقة للطائرة بدون طيار. في نهاية المطاف حققوا رحلة تعمل بالطاقة الشمسية مع أحدث طراز لها. أعضاء الفريق ، الذين تخرجوا للتو من جامعة سنغافورة الوطنية في يوليو عام 2018 ، أشرف عليهم السيد براين شوي تيو من برنامج iDP الخاص بهذا المشروع.
وقال السيد Yeo ، “لقد واجهنا العديد من التحديات الهندسية عند بناء الطائرة بدون طيار. تضمن ذلك العثور على العدد الأمثل من الخلايا الشمسية بكفاءة وخفة بما يكفي لتشغيل نظام الدفع ، والذي يجب أن يكون خفيفًا وفي الوقت نفسه قادرًا على إنتاج قوة دفع كافية لرفع الطائرة. وشملت القضايا الأخرى التي واجهناها ضبط ومعايرة ضوابط الطيران لتعزيز استقرار الرحلة ، فضلا عن تصميم إطار خفيف الوزن ولكن صارم بما فيه الكفاية. لقد كانت هذه فرصة تعليمية ممتازة لنا “.
“إن القدرة على جعل شيء ما تحت السيطرة لفترة طويلة هي مشكلة هندسية معقدة للغاية. حقق طلابنا رحلة في أنقى صورها ، مدعومًا بأشعة الشمس الطبيعية. “هذا إنجاز رائع” قال السيد تيو.
سيستمر الفريق في تحسين الطائرة لزيادة تحسين كفاءتها. مع هذه التحسينات ، يأملون في تقريب التكنولوجيا إلى التسويق.
