إذا أقلعت مثل البطة وغطست مثل البطة... فلابد أنها طائرة بدون طيار!؟

سفن صغيرة قادرة على العمل في الهواء والماء مستوحاة من الطيور البحرية والحيوانات البحرية

بواسطة: أمير وايس

في الطبيعة هناك حيوانات تعرف كيف تكيف وظيفتها مع الظروف البيئية المختلفة، وتكون قادرة على التحرك بكفاءة بين البيئات المختلفة. على سبيل المثال، يطلق الحبار العملاق نفسه من الماء إلى الهواء باستخدام نفث الماء؛ يستطيع السلمندر المشي على الأرض والسباحة في الماء. مستوحاة من الطبيعة، يتم حاليًا تطوير المنتجات المطلوبة للعمل في ظروف بيئية مختلفة، والتكيف مع التحولات بين البيئات، على سبيل المثال، التحولات بين الهواء والماء، أو الأرض إلى الهواء، أو الماء إلى الأرض.

تختلف البيئة المائية والبيئة الهوائية اختلافاً كبيراً عن بعضهما البعض؛ إن الخصائص التي تتميز بها كل بيئة، على سبيل المثال، الكثافة ودرجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك، تشكل تحديا أمام ما يلي لتطوير أداة قادرة على التحرك بكفاءة بين الهواء والماء والعكس، والعمل بشكل جيد في هاتين البيئتين.

طوّر باحثون من جامعة شيربروك (شيربروك) في كندا طائرة بدون طيار ثابتة الجناحين (SUWAVE) تابعة لجامعة شيربروك، تقلع من البحيرات وتهبط فيها في عملية مصممة مستوحاة من بطة البطة. تعتبر الطائرة ذات الأجنحة الثابتة فعالة في التحليق والبقاء في الجو لفترة طويلة، ولكنها تتطلب عادة بنية تحتية داعمة للإقلاع والهبوط. في المقابل، تم تصميم الطائرة بدون طيار SUWAVE لإجراء "هبوط اغتصاب" متحكم فيه على سطح الماء. يتم شحن الطائرة بدون طيار بالطاقة الشمسية عندما تطفو على الماء، وتقلع من سطح الماء باستخدام آلية ميكانيكية فريدة من نوعها: يحتوي الجزء المركزي من جسم الطائرة بدون طيار على عمود به بطارية على جانب واحد ومروحة على الجانب الآخر. آخر. تؤدي إمالة المحور إلى إمالة جسم الطائرة بدون طيار وإخراج المروحة من الماء. بعد ذلك، يتم تشغيل محرك الطائرة بدون طيار، ويتم محاذاة المحور مع الطائرة بدون طيار في اتجاه الرحلة.

إن قوة هيكل الطائرة بدون طيار وأبعادها الصغيرة – وزنها 580 جرامًا – تسمح لها بتحمل الهبوط العدواني ولكن المتحكم فيه. تم تصميم الطائرة بدون طيار أيضًا لتكون مقاومة للماء وقابلة للطفو.

تم تطوير طائرة بدون طيار أخرى، AquaMAV - Aquatic Micro Air Vehicle، من قبل فريق من الباحثين في الكلية الإمبراطورية في لندن. وهي طائرة تغوص في مصدر مائي مستوحاة من قدرات الطيور البحرية على الغوص، وتدفع نفسها للعمل تحت الماء، ثم تعود للتحليق في الهواء. وسيكون من الممكن استخدام مثل هذه الأداة في المستقبل لإطلاق الغواصة والعودة إليها في نهاية المهمة.

AquaMAV هي أيضًا سفينة صغيرة: تزن حوالي 200 جرام ويبلغ طول جناحيها 60 سم. ولذلك فهو قادر على الغوص في الماء دون أن يتضرر من قوة الارتطام بسطح الماء. عند الغوص، تطوى الأجنحة للخلف بزاوية 90 درجة، على غرار الطريقة التي تغوص بها الطيور البحرية في الماء.

https://www.youtube.com/watch?v=LByD8Hx9s_w

ومن أجل تطوير قدرات الطائرة بدون طيار على الإقلاع من الماء إلى الهواء، قام الفريق بدراسة الحبار المحيطي الطائر، الذي يطلق نفسه في الهواء عن طريق حقن نفث من الماء إلى الخلف. مستوحى من الحبار، تم تركيب خزان ضغط يحتوي على ثاني أكسيد الكربون في هذه الطائرة بدون طيار₂ تستخدم لإطلاق السفينة من الماء.

قام فريق آخر من مختبر أبحاث الروبوتات في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية، بتطوير طائرة بدون طيار صغيرة ذات أجنحة ثابتة - مركبة جوية مائية بدون طيار، مدعومة بنظام دفع واحد يمكن استخدامه في الهواء وفي الماء. تتحرك هذه السفينة من الماء إلى الهواء مستوحاة من مخلوق مائي آخر - سمكة طائرة - تتسارع في الماء، ثم تقفز في الهواء وتستخدم زعانفها الطويلة كأجنحة للطيران.

وتهدف هذه الأدوات إلى إجراء الأبحاث البحرية من خلال تصوير أو جمع عينات من المياه ومعالجتها.