صناعة الطائرات الصغيرة المتحكم فيها عن بعد

[ishak44]

بسم الله الرحمن الرحيم

بعد الموضوع الأول الذي تناولت فيه قوانين الطيران المدني, ها أنا ذا أتناول الآن موضوع صناعة الطائرات الصغيرة المتحكم فيها عن بعد.

و لهذا وضعت منهجية سهلة للذين يفكرون في صناعة طائرة بأنفسهم مبنية على الإجابة عن أسئلة محددة.

لن أتكلم عن الأمور النظرية المفصلة و سأكتفي ببعض العلاقات الرياضية التقريبية و سأدع التطرق إلى التفاصيل أثناء النقاش و الإجابة على الإستفسارات.

قبل كل شيء, دعونا نرى كيف تتمكن الطائرة من التحليق بالرغم من وزنها الكبير (بعبارة أدق, بالرغم من أن كثافة المواد المصنوعة منها أثقل من كثافة الهواء)

أولا يجب تحديد المواصفات المطلوبة التي على أساسها يتم حساب مواصفات الأجهزة

>>قدرات الطائرة و استعمالاتها (هل تريد طائرة بطيئة بدون إمكانية القيام بمناورات مثل الطائرات المستعملة للتصوير أو تريد طائرة سريعة تقوم بمناورات معقدة مثل الطائرات المستعملة في المسابقات الرياضية أو الطائرات الحربية)

>>وزن الطائرة الإجمالي أثناء التحليق (يمكن إجراء حساب أولي للوزن إستنادا على حجم الطائرة و المواد المستعملة في صناعتها مع إضافة معامل أمان 1.2 إلى 1.5 safety factor )

>>سرعة الطائرة أثناء التحليق المستقيم (تقريبا السرعة القصوى)

>>سرعة فقدان التحليق و التي يتم تحديدها على أساس سرعة التحليق المستقيم (و هي تقريبا السرعة الدنيا للهبوطstall speed )

>>نوع المحرك (بنزين أو كهربائي)

>>قدرة الجر للمحرك مع المراوح Thrust force of engine with propeller (تحدد على أساس الوزن الإجمالي للطائرة و قدرات الطائرة أثناء التحليق)

>>أود أن أذكر بأمر هام ألا و هو الكلفة القصوى التي يمكن تحملها و هي التي قد تحدد نوعية المواد المستعملة و الأجهزة و المحرك بالتالي الوزن الإجمالي

ثاتيا حساب مواصفات الأجهزة إستنادا على مواصفات الطائرة

سعة أسطوانة محرك ذو احتراق داخليengine cylinder ( سم3) = 3× وزن الطائرة (كغ)

يمكن استعمال محرك بنزين جزازة العشب أو منشاز السلسلة. عادة تأتي بسعتين30 سم3 أو 50 سم3

محرك 30 سم يمكن ان يستعمل لطائرة تزن 10 كلغ ذات جناح يصل إلى 2 متر مع مروحة 18x10 .

محرك 50 سم يمكن ان يستعمل لطائرة تزن 18 كلغ ذات جناح يصل إلى 3.5 متر مع مروحة 22x10.

محرك كهربائي electric motor: بين 150 و 300 واط لكل كغ من وزن الطائرة. يجب الإشارة إلى أن المحرك الكهربائي يحتاج دارة الكترونية خاصة للتحكم بسرعة دوران المراوح ESC electronic speed controller.

سرعة التحليق (متر/ثانية) = 2.5 إلى 3 × سرعة فقدان التحليق (متر/ثانية)

مساحة الجناحwing area (متر2) = 1.3 × وزن الطائرة (كغ) ÷ سرعة فقدان التحليق2 (متر/ثانية)

قوة الجر يجب أن تختار حسب كفاءة الطائرة و متعلقة اساسا بالمحرك زائد المروحة, عمليا من (0.6 إلى 1.2)× وزن الطائرة

مساحات التحكم control surfaces

جنيحات : طول = أقل من نصف طول الجناح. عرض = ربع إلى ثلث عرض الجناح

دفة التوجيه : طول = 0.8 طول زعنفة الذيل. عرض = نصف عرض زعنفة الذيل

الرافعة الخلفية: طول = 0.8 طول الجناح الخلفي. عرض = نصف عرض الجناح الخلفي

جهاز التحكم radio: يوفر 6 قنوات و من الأفضل يعمل على تردد 2.4 جيغاهرتز

البطاريات batteries = العدد على التسلسل × العدد على التوازي

تحديد تكنولوجيا البطارية NiMH , LiPo ,LiFe

يجب أن توفر 9 فولط من أجل الحصول على 5 فولط ثابتة. من هنا نحسب عدد البطاريات على التسلسل.

شدة التيار تحسب حسب التيار الذي تستهلكه السيرفوموترز مع أخذ بعين الإعتبار معامل أمان 1.2

عادة الطائرة تحتوي على 2 سيرفو للجنيحات1 سيرفو للدفة, 1 أو 2 سيرفو للرافعة الخلفية, 1 سيرفو لمكربن المحرك. في المجموع من 5 إلى 6 سيرفوموترز كل واحد يستهلك بين 0.5 و 2 أمبير.

البطارية يجب أن تكون قادرة على توفير بين 4 أمبير كحد أدنى و 15 أمبير باحتساب معامل الأمان. على أساس شدة التيار نحسب عدد البطاريات على التوازي.

في حالة اختيار محرك كهربائي, يستحسن استعمال بطاريات منفصلة من نوع LiPo.

عدد البطاريات على التسلسل = الجهد المطلوب من المحرك ÷ 3.7

عدد البطاريات على التوازي = التيار الذي يستهلكه المحرك ÷ التيار الذي يمكن ان توفره البطارية

جهد المحرك يحدد حسب سرعة دوران المراوح المطلوبة

شدة تيار المحرك (أمبير) = من 150 إلى 300 (واط/كغ) × وزن الطائرة (كغ) ÷ جهد المحرك(فولط)

المواد التي يمكن استعمالها من الأخف إلى الأكثر كفاءة

صفائح البوليستيران : خفيفة جدا و يمكن صناعة جناح باستعمال القطع بالسلك الساخن (cutting with hot wire) و لكن يجب تعزيز المقاومة الميكانيكية (بإضافة قضيب من الخشب أو من الكربون) و تحسين الكفاءة الأيروديناميكية (بتغطية الجناح بواسطة قماش زجاجي يلصق بالريزين السائل glass cloth and liquid epoxy resin أو بأي قماش أو ورق لاصق أملس)

خشب و اسفنج: و هي الطريقة التقليدية لصناعة هياكل الطائرات. نقوم بتقطيع عدد من القطع المتشابهة للجناح ثم تركب بواسطة قضبان خشبية و تلصق القطع ببعضها بالغراء المناسب بعد ذلك يغطى الجناح بورق لاصق أملس أو يتم حشو الفراغات بالاسفنج ليغطي بعد ذلك بالقماش الزجاجي كما يمكن استبدال الاسفنج بتغطية الجناح بخشب رقيق و يوضع فوقه الورق الأملس أو القماش الزجاجي

قماش الكربون: و هي أحسن المواد و أكثرها كفاءة و هي التقنية التي تستعمل في السيارات الرياضية الفخمة و لكن طبعا هي أعلاها كلفة حيث يجب صنع قالب لشكل الطائرة. أنوه هنا أنه يمكن استعمال قماش الكربون مع قماش الزجاج في الطرق السابقة إلا أنه لا يضيف شيئا كثيرا من حيث المقاومة الميكانيكية إضافة إلى أن قماش الكربون ليس مناسبا لصناعة أو تغطية أجزاء الطائرة التي تحتوي أجهزة الإستقبال أو الإرسال أو الأجزاء التي تحجب الهوائيات.

في الأخير, أعتذر على التأخر في كتابة الموضوع فقد انشغلت في العمل و الدراسة كثيرا.