دافعة

 مراوح الطائرات بدون طيار: المكونات الحيوية للنجاح الجوي

 1. مقدمة
تعتبر مراوح الطائرات بدون طيار (UAV) عناصر أساسية تمكّن الطائرات من تحقيق الطيران. فهي مسؤولة عن توليد الرفع والدفع اللازمين لتمكين الطائرة من الإقلاع، والثبات في الهواء، والمناورة، والهبوط. بدون مراوح تعمل بشكل صحيح، ستبقى الطائرة بدون طيار على الأرض، غير قادرة على أداء المهام المخصصة لها، سواء كانت للتصوير الفوتوغرافي، أو المسح، أو التوصيل، أو تطبيقات أخرى.

 2. التصميم والبنية
- تصميم الشفرات: عادةً ما تحتوي مراوح الطائرات بدون طيار على شفرات من اثنين أو ثلاثة أو أربعة. يتم تصميم شكل كل شفرة بعناية، ليشبه جناح الطائرة في المقطع العرضي. يخلق هذا الشكل الجوي فرقًا في الضغط عندما تدور المروحة. السطح العلوي المنحني للشفرة يتسبب في تدفق الهواء بشكل أسرع، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط، بينما السطح السفلي الأكثر تسطحًا لديه ضغط أعلى. يولد هذا الفرق في الضغط الرفع، مشابهًا لكيفية عمل جناح الطائرة.
- الميل: يشير ميل مروحة الطائرة بدون طيار إلى المسافة التي ستتحرك بها المروحة للأمام في دورة واحدة إذا كانت تتحرك عبر وسط صلب. يعني الميل الأعلى أن المروحة ستتحرك المزيد من الهواء في كل دورة، مما يمكن أن يولد المزيد من الدفع ولكنه قد يتطلب أيضًا طاقة أكبر من المحرك. قد تتطلب تطبيقات الطائرات بدون طيار المختلفة مروحيات بقيم ميل محددة. على سبيل المثال، قد تحتاج الطائرة بدون طيار المستخدمة في مهام الرفع الثقيل إلى مروحة ذات ميل مرتفع نسبيًا لتوليد دفع كافٍ.
- المادة: عادةً ما تُصنع مراوح الطائرات بدون طيار من مواد مثل البلاستيك أو ألياف الكربون أو مزيج من الاثنين. مراوح البلاستيك خفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة، مما يجعلها مناسبة للطائرات بدون طيار الصغيرة من فئة المستهلك. من ناحية أخرى، فإن مراوح ألياف الكربون أقوى وأصلب، ويمكنها تحمل سرعات دوران أعلى. وغالبًا ما تُستخدم في الطائرات بدون طيار من فئة المحترفين والأداء العالي، حيث يمكن أن توفر أداءً أفضل ومتانة تحت ظروف صعبة.

 3. مبدأ العمل
- الدوران وتوليد الدفع: عندما يدور محرك الطائرة بدون طيار المروحة، تقطع الشفرات الهواء. بينما تفعل ذلك، تخلق الشفرات ذات الشكل الجناحي فرق ضغط، مما يدفع الهواء لأسفل (في حالة الطائرة الرباعية، على سبيل المثال). وفقًا لقانون نيوتن الثالث للحركة، لكل فعل هناك رد فعل متساوي ومعاكس. لذا، فإن القوة السفلية للهواء المدفوع تخلق دفعًا لأعلى يرفع الطائرة بدون طيار عن الأرض.
- المناورة: في الطائرات بدون طيار متعددة المراوح مثل الطائرات الرباعية، يمكن التحكم في سرعة كل مروحة بشكل مستقل. من خلال تغيير سرعة المراوح الفردية، يمكن للطائرة بدون طيار تغيير اتجاهها وأداء المناورات. على سبيل المثال، زيادة سرعة المراوح على جانب واحد من الطائرة الرباعية مع تقليل السرعة على الجانب الآخر سيؤدي إلى ميل الطائرة بدون طيار والتحرك في اتجاه معين.

 4. أنواع مروحات الطائرات بدون طيار
- المراوح الثابتة - الزاوية: هذه هي النوع الأكثر شيوعًا من مراوح الطائرات بدون طيار. لديها زاوية ثابتة، مما يعني أن كمية الهواء التي تتحرك بها في كل دورة تظل كما هي. المراوح الثابتة - الزاوية بسيطة نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات الطائرات بدون طيار، خاصة تلك التي تعمل فيها الطائرة بدون طيار ضمن نطاق ضيق نسبيًا من ظروف الطيران.
- مراوح ذات زاوية قابلة للتغيير: على الرغم من أنها أقل شيوعًا في الطائرات بدون طيار الاستهلاكية، إلا أن المراوح ذات الزاوية القابلة للتغيير توفر ميزة ضبط زاوية الميل أثناء الطيران. وهذا يسمح للطائرة بدون طيار بتحسين أدائها لمراحل الطيران المختلفة، مثل الإقلاع، والطيران المستمر، والهبوط. على سبيل المثال، أثناء الإقلاع، يمكن ضبط زاوية ميل أعلى لتوليد مزيد من الدفع، بينما أثناء الطيران المستمر، يمكن استخدام زاوية ميل أقل لتقليل استهلاك الطاقة وزيادة الكفاءة.

 5. الأهمية في عمليات الطائرات بدون طيار
- أداء الطيران: تؤثر جودة وتصميم المراوح بشكل مباشر على أداء الطيران للطائرة بدون طيار. يمكن أن توفر المراوح المصممة بشكل جيد طيرانًا سلسًا ومستقرًا، بينما يمكن أن تتسبب المراوح المصممة بشكل سيء أو التالفة في اهتزازات، وتقليل الرفع، وحتى تؤدي إلى عدم استقرار الطيران.
- سعة الحمولة: تعتمد قدرة الطائرة بدون طيار على حمل الحمولة على الدفع الناتج عن المراوح. تتيح المراوح ذات قدرات الدفع الأعلى للطائرة بدون طيار حمل كاميرات أو حساسات أو معدات أخرى أثقل، مما يوسع نطاق تطبيقاتها.
- كفاءة الطاقة: يمكن للمراوح الفعالة تحويل الطاقة الكهربائية من بطارية الطائرة بدون طيار إلى طاقة ميكانيكية (دفع) مع الحد الأدنى من الفقد. هذا يحسن من وقت طيران الطائرة بدون طيار، حيث يتم إهدار طاقة أقل في عملية توليد الدفع.

 6. الصيانة والاستبدال
- الفحص: الفحص المنتظم لمراوح الطائرات بدون طيار أمر ضروري. يمكن أن تحدث تشققات أو رقائق أو انحناءات بسبب الصدمات أو الاهتزازات أو التآكل. حتى الأضرار الصغيرة في المراوح يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أدائها وقد تؤدي إلى فشل الطيران. يجب إجراء الفحوصات البصرية قبل كل رحلة للتأكد من أن المراوح في حالة جيدة.
- الاستبدال: إذا تم اكتشاف أي ضرر، يجب استبدال المراوح على الفور. يمكن أن يؤدي استخدام المراوح التالفة إلى تعريض سلامة الطيران للخطر وأيضًا إلى زيادة الضغط على محركات الطائرة بدون طيار ومكوناتها الأخرى. من المهم استخدام المراوح المصممة خصيصًا لطراز الطائرة بدون طيار لضمان الملاءمة والأداء المناسبين.