يوضح الأستاذ طريقة تحكم جديدة في الطائرات بدون ذيل
أظهر فريق بحثي في معهد إلينوي للتكنولوجيا (إلينوي تيك)، بقيادة البروفيسور ديفيد ويليامز، لأول مرة استخدام طريقة تحكم جديدة في طائرة بدون ذيل.
تتيح هذه التقنية للطائرة أن تكون ناعمة وسلسة قدر الإمكان، مما يجعلها أكثر أمانًا للطيران في المناطق الخطرة حيث يقوم الرادار بمسح السماء بحثًا عن الحواف الحادة.
بينما تعتمد الطائرات التقليدية على زعانف بارزة لتمكين التوجيه، يتم التحكم في التصميم اللامع من خلال تدفق الهواء النشط – حيث يتم نفخ نفاثات الهواء على أسطح مختلفة من جسم الطائرة، بما يتوافق مع الاتجاه الذي تتحرك فيه الطائرة.
يمكن استخدام هذه التقنية لجعل الطائرات التجارية أكثر كفاءة في استهلاك الوقود عن طريق إزالة أجزاء التوجيه الحالية التي تخلق قدرًا كبيرًا من السحب.
قاد ويليامز، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية، فريقًا من طلاب إلينوي للتكنولوجيا والمتعاونين في بناء طائرة نفاثة تضم كلاً من أدوات التحكم في التوجيه التقليدية وتطبيقًا جديدًا للتحكم النشط في التدفق.
في أكتوبر 2022، أطلقت المجموعة الطائرة من نطاق نظام الطائرات بدون طيار (UAS) في ولاية أوريغون لرحلتين مدتهما تسع دقائق والتي أظهرت نجاح النظام.
لكل رحلة، أطلق طيار واحد الطائرة باستخدام أدوات التحكم في الطيران التقليدية. بعد ذلك، في منتصف الرحلة، قاموا بتحويل التحكم إلى طيار ثان يقوم بتشغيل نظام التحكم النشط في التدفق.
في الاختبار الأول، وجد الفريق أن نظام التحكم في التدفق النشط يوفر بالفعل طاقة أكبر مما كان متوقعًا من اختبارات نفق الرياح.
يقول ويليامز: “في الهندسة، لا يعمل الأمر بهذه الطريقة أبدًا، فغالبًا ما تحصل على أقل مما كنت تأمل، ولكن في هذه الحالة، حصلنا على المزيد”.
“كان اليوم الأول دراماتيكيًا للغاية. كان قويًا جدًا ومخيفًا للغاية. إذا تجاوزت الطائرة مسافة بعيدة جدًا من جانبها، فقد تخرج عن نطاق السيطرة. في الواقع، تجاوزت درجة الحرارة 90 درجة، لكنها تعافت.”
بمجرد أن يكتسب الطيار الثقة في قدرته على التحكم في المركبة، قام بمناورات التدحرج والميل لاختبار قدرة التحكم النشط في التدفق على توجيه الطائرة في زوايا شديدة الانحدار.
تتمثل ميزة التحكم النشط في التدفق في إمكانية السماح بالمناورات المستحيلة باستخدام أدوات التحكم التقليدية، بما في ذلك المنعطفات السريعة جدًا والقدرة على الطيران في زوايا قد تتسبب في عدم فعالية أدوات التحكم التقليدية.
يقول ويليامز إن القوة غير المتوقعة لنظامهم زادت من ثقته في أنهم سيكونون قادرين على القيام بهذه المناورات الأكثر تقدمًا مع هذه الطائرة.
في رحلتهم الثانية، قلل ويليامز الطاقة إلى نظام التحكم النشط في التدفق من أجل رحلة أكثر أمانًا واستقرارًا، مما سمح لهم بجمع المزيد من البيانات حول كيفية عمل التحكم النشط في التدفق.
يتم تنفيذ التحكم النشط في التدفق باستخدام صمام Coanda الحاصل على براءة اختراع والذي صممه ويليامز وطلابه، وكانت هذه أول فرصة لهم لإظهار نجاح التصميم على متن طائرة.
يقول ويليامز إن الفريق سيجري المزيد من اختبارات الطيران، وسيبني تدريجيًا نحو استخدام التحكم النشط في التدفق أثناء الإقلاع وإجراء المزيد من مناورات التحكم الشديدة. سيتم تقديم أبحاثهم في مؤتمر AIAA للطيران 2023 في سان دييغو.
يقول ويليامز: “لقد حققنا الاختراق الذي كنت أبحث عنه”. “الآن ستبدأ الاختبارات المستقبلية في إضافة الإنجازات والثقة في تصميم الطائرة.
المصدر: techxplore
قد يهمك:
