نصب و راه اندازی سیستم اتوپایلوت بر روی هواپیمای بدون سرنشین

وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپادها) در سراسر جهان در طیف گسترده‌ای از برنامه‌های نظامی و غیرنظامی و همچنین به علت هزینه‌ی کم در تولید و قابل‌اعتماد بودن آن در انجام کارهای محوله کاربرد دارند.امروزه نیاز به خلبان خودکار (اتو پایلوت

) طور محسوسی مشاهده می‌شود به طوری که در گذشته برای هدایت هواپیما و ناوبری از خلبان کمک گرفته می شده و خلبان با توجه به سنسورها و نشانگرها از وضعیت هواپیما آگاه می شده و پس از اتخاذ تصمیم مناسب دستورات کنترلی را به دستگاه پروازی(هواپیما)می‌دادند، ولی در هواپیماهای امروزی هدایت هواپیما و ناوبری و تشخیص مسیر صحیح (هواپیما در مسیر صحیح به سمت مقصد قرار گیرد) را خلبان خودکار بر عهده دارد. سالیان متمادی می‌باشد که هواپیماهای بزرگ و بمب‌افکن‌ها به سیستم خلبان خودکار مجهز گردیده اند تا خلبان بتواند بدون خستگی ساعتها بر فراز قاره ها و اقیانوسها هواپیما را هدایت کند.

۱-۱- انواع دسته بندی هواپیماهای مدل(پهپاد):

الف ـ دسته بندی پهباد ها از نظر نوع هدایت:

۱- پهبادهای رادیوکنترل
: پهبادهایی هستند که توسط سیستم فرستنده و گیرنده رادیوکنترل هدایت میشوند .

۲-
پهباد های کنترل لاین: پهبادهایی هستند که با ریسمان یا سیم متصل به آنها کنترل می شوند .

این پهباد ها فقط می توانند در سطح یک نیمکره به شعاع طول ریسمان که مرکز آن شخص کنترل کننده است پرواز کنند.

۳- پهباد های پرواز آزاد :این پهباد ها پس از پرتاب، بطور آزادانه در هوا پرواز میکنند . مانند گلایدرهای مدل پرواز آزاد و پهباد های موتور کشی.

۲-۱- دسته بندی پهباد های مدل از نظر نوع موتور:

۱- پهبادهای مدل موتور پیستونی : هواپیمای مدلی هستند که از موتورهای پیستونی نوع دو زمانه ، چهار زمانه (که سوختآنها الکل و یا بنزین است ) استفاده می کنند. (شکل۲).

۲- پهبادهای الکتریک : پهبادهایی مدلی که از موتورهای الکتریکی از نوع بریش یا بریشلز استفاده می کنند.

۳- پهبادهای داکتد فن: پهباد های جت مدلی هستند که از موتورهای داکتد فن استفاده می کنند .موتورهای داکتدفن موتور های پیستونی یا الکتریکی هستند که به جای ملخ از فن استفاده نموده و در یک مجرای استوانه‌ای شکل (داکت) قرار می گیرند تا نقش موتور جت را ایفا کنند.

۴- پهبادجت: پهباد هایی هستند که از موتورهای جت کوچک (مینی جت) استفاده می کنند. در شکل۵ نوع نظامی و بزرگ ان که برای مصارف نظامی کاربرد دارد نشان داده شده است.

۳-۱- دسته بندی نوع کیتهای هواپیمای موجود در بازار جهانی

۱-پهباد شرکتی اسباب بازی
: بال و بدنه و کیتهایی هستند که تمام متعلقات لازم بر روی آنها نصب شده و آماده پرواز هستند در این کیتها ، موتور-سرووها و غیره رسیور – لینکهای رابط – باک سوخت و غیره نصب شده اند و خریدار در کمتر از ده دقیقه میتواند آماده پرواز نماید و نیاز چندانی به تخصص در رابطه با نصب قطعات ندارند .

۲- پهباد شرکتی بزرگ پیکر
:کیتهایی هستند که کاملا آماده پرواز نبوده و شما به تجربه مونتاژ و یک تا ۵ روز وقت جهت تکمیل آنها نیاز دارید . در این کیتها ، موتور – سرووها و رسیور – لینکهای رابط – باک سوخت و غیره باید توسط نصاب صحیح نصب شوند.

۳- پهباد های نظامی یا همان پهن پیکر
:این کیتها شامل مجموعه ای از چوب – چوب بالسا – ورق چوب سه لایی و یک نقشه که باید طبق آن قطعات چوبی را به هم متصل کرده وهواپیما را ساخت. معمولا ساخت این نوع از کیتها زمان طولانی ای را از ۲ هفته تا ۲ ماه نیاز دارد. در خلال جنگ جهانی دوم از این سیستم برای هواپیماهای پشتیبانی به این دلیل که میبایستی ماموریتشان رابه طور پیوسته و با عبور از اقیانوسها و قاره ها به انجام می رسانیدند استفاده می گردید امروزه سیستم خلبان خودکار تقریبا بر روی تمام هواپیماها قابل نصب می‌باشد و بر روی هواپیماهای شخصی جهت سهولت پرواز هدایت اسان نیز نضب می گردد یکی از سیستمهای خلبان خودکار سیستم itt است که برگرفته از نام عمومی پرواز می‌باشد سیستم خلبان خودکار itt یک سیستم الکترومکانیکی می‌باشد که ازژیروسکوپها جهت تولید سیگنال الکتریکی استفاده می کنند. واین سیگنالها باعث کارکرد رله های کنترل مربوط به موتورهای فرمان پذیر می‌شود با کارکرد این موتورها سظوح کنترل فرامین به گونه ای حرکت می کند که هواپیما در وضعیت مناسب وکروز قرار گیرد یکی دیگر از سیستم های خلبان خودکار سیستم تراشه خودکار میباشد که در این سیستم ژیروسکوپها به عنوان حساسگر وضعیت هواپیما استفاده می‌شود وسیگنال بوجود می آورند که تصحیح کند حرکت بالابرها شهپرها وسکان عمودی می‌باشد در این روش سیگنال کاربردی تقویت می گردد و جهت تصحیح ان توسط سیستم الکترونیکی به گونه ای انتخاب می‌شود که کنترل کامل جفت کننده تقریب را فراهم نماید این جفت کننده سیگنالهایی تولید میکند که از سیستم ils گرفته شده و هواپیما را در وضیت مناسب نشست قرار می دهد. اساس کار خلبان خودکار نسبتا ساده می‌باشد وتمام نیازمندیهای این سیستم توسط حساسگرها و تولید سیگنال می‌باشد و اگر هواپیما دروضیت و موقیت نامناسب باشد سیگنالی درجهت تصحیح موارد فوق صادرمی نماید و سطوح فرامین جهت تصحیح وضعیت و موقعیت حرکت کنند.

حتما بخوانید  کاشت داشت وبرداشت کیوی

بهترین نوع حساسگر جایرو یا ژیروسکوپ میباشد.

شکل۵-هواپیمای نظامی X-48Bبا موتور جت- شرکت ناسا

۲- پهباد های رادیو کنترل:

اولین نمونه بسیار ابتدایی رادیو کنترل در شهر نیویورک، در سال ۱۸۹۸ به نمایش درآمد. این دستگاه را نیکولا تسلا به عنوان یکی از ۱۱۳ اختراعش به ثبت رسانید. در پی این تحقیقات ارتش به حمایت مالی تسلا برآمد و او طرحهای تحقیقاتی بسیاری را در زمینه رادیو کنترل و سیستمهای مخابراتی برای ارتش انجام داد. او در اواسط سال ۱۹۳۰ یک هواپیمای کوچک رادیو کنترل ابتدایی با موتور گازوئیلی ساخت.

در سال ۱۹۳۶ اولین مسابقه هواپیمای مدل رادیو کنترل برگزار شد که هنوز زود بود. در سال ۱۹۳۷ مسابقات هواپیمای مدل رادیویی ۶ شرکت کننده داشت که فقط یک هواپیما توانست سالم به زمین بنشیند. در سال ۱۹۳۸ یک بار دیگر مسابقات توسط انجمن موتور سیتی آمریکا برگزار شد.

این بار تعداد شرکت کنندگان به ۲۶ نفر افزایش یافت. اما فقط ۶ شرکت کننده توانستند قابلیت پرواز هواپیمایشان را به نمایش بگذارند. در مسابقات سال ۱۹۳۹ داوران به عملکرد رادیو کنترل، چه بر روی زمین، چه در پرواز اهمیت بیشتری داده بودند.

در این مسابقات برادران گود ( والت و بیل ) با بدست آوردن ۸۹ امتیاز از ۱۰۰ امتیاز مقام اول را بدست آوردند. در حالی که نفر دوم تنها ۱۱ امتیاز را بدست آورده بود. برادران گود قبل از مسابقات ۱۹۳۹ بیش از ۶۰ دستگاه رادیو کنترل را آزمایش و بکار گرفته بودند.

آنها بعد از سال ۱۹۴۰ چندین بار مقام اول مسابقات را بدست آوردند و این موفقیتها بعد از جنگ جهانی هم ادامه داشت. تاریخ، تکامل رادیو کنترل و هواپیمای رادیویی را مدیون تلاش و فداکاری بسیار این دو برادر است.

هواپیمای موفق آنها به نام گوف هم اکنون در موزه هوافضای واشنگتن نگهداری می‌شود.یکی دیگر از افراد پیشگام در زمینه هواپیمای مدل رادیو کنترل ، ژوزف راسپانته می‌باشد. او یک طراح و سازنده استثنایی بود. او خیلی زود تکنولوژی الکترونیک و هواپیمای مدل موتوردار را با هم ترکیب کرده و بکار گرفت.

حتما بخوانید  ترفندهایی برای افزایش فروش و جذب مشتری از طریق وب سایت

سیستم رادیو کنترل او که از مکانیسم شماره‌گیر تلفن الهام گرفته بود، دارای عملکرد بهتری نسبت به رقبا بود. او مقام دوم مسابقات سال ۱۹۳۹ و ۱۹۴۰ را بدست آورده بود و سرانجام در سال ۱۹۴۶ مقام اول را بدست آورد.

با پیشرفت علم در زمینه نیمه هادی‌ها و بوجود آمدن ترانزیستورها و مدارات کوچک الکترونیکی، رادیو کنترلها نسبت به گذشته پیچیده‌تر شده‌اند. با نظر به گذشته پی می‌بریم که پیشگامان رادیو کنترل هدیه بسیار بزرگی را با تلاش و پشتکارشان به ما هدیه کرده و کاری به مراتب بزرگتر از چیزی که بتوان آن را فقط ترکیبی از سیستمهای الکترونیکی و مکانیکی دانست، انجام داده‌اند و بدون این تلاشها امروزه بدون شک نمی‌توانستیم به سیستمهای پیشرفته فرستنده و گیرنده‌های رادیو کنترل دست یابیم.

رادیو کنترلهای پیشرفته دیجیتالی، قابلیتهای بسیاری را پیش روی ما قرار داده‌اند و با تنظیمات و ترکیبات نرم‌افزاری می‌توان بازده بسیار بیشتری را با رعایت سادگی و سبکی مجموعه بدست آورد.

۲-۱- پهباد های رادیو کنترل در ایران:

این هنر و صنعت در سال ۱۹۶۴ ( ۱۳۴۳ ) در محل فرودگاه مهرآباد توسط دو نفر انگلیسی به نامهای پیتر کابرول و فیل اسمیت عملاً پا به کشور ایران نهاد.

از آن به بعد باشگاه هواپیمایی کشوری متولی گسترش این فن و ارائه خدمات به جوانان علاقمند شد که برخی فعالیتهای این بخش تاکنون ادامه دارد؛ با این تفاوت که بعد از انقلاب اسلامی بودجه و فعالیت آن به میزان قابل توجهی کاهش یافت و اشخاص عادی علاقمند به این رشته هم اکنون فعالیت بیشتری نسبت به اعضاء باشگاه هواپیمایی کشوری انجام می‌دهند

در ادامه برای آشنایی بیشتر با سیستم اتو پایلوت ابتدا با سیستم رادیو کنترل و اجرای پهباد رادیو کنترلی آشنا می شویم.

۲-۲- اجزای سیستم رادیو کنترل:

پهباد ها از سیستم رادیو کنترل که در قسمت تاریخچه به ان اشاره شد بهره می گیرند در سیستم رادیو کنترل پهباد باید در محدوده ی دید باشد ولی امواج رادیو کنترل قدرت کافی برای فرستادن اطلاعات کنترلی به فاصله های دور را ندارد و تشخیص پارامتر های زیر مشکل یا ناممکن می‌شود.

۱-تشخیص جهت حرکت هواپیما

۲-سرعت هواپیما

۳-تراز بودن هواپیما

مسلما خلبان برای کنترل پهباد باید دارای تجربه ی لازم جهت تشخیص حرکت پهباد یا موارد دیگر باشد تا بتواند به صورت دیداری این موارد را تشخیص دهد و دستورات لازمه را جهت کنترل پهباد به پهباد اعمال کند و پهباد را در وضعیت مناسب جهت پرواز یا اجرای ماموریت قرار دهد.

بعلت وجود مشکل محدودیت خاصی در زمینه کاربردهای نظامی بوجود می آید بعنوان مثال میتوان به حالتی اشاره نمود که در آن یک سرباز ساده در میدان نبرد خلبان پهباد ماهری نیست ولی سرباز لایقی است مسلما از او انتظار هدایت ماهرانه یک پهباد نمی رود و درک این امر بدیهی است.

۲-۲-۱- کنترل کننده ی رادیو کنترل :

این دستگاه ۴ کاناله ،۶ و یا ۹ کاناله می‌باشد که معمولا سیستم ۴ کاناله برای کنترل وضعیت هواپیما در کانال سمت وکانال عرض وکانال طولی است و یک کانال برای دسته گاز است که با این ۴ دستور میتوان پهباد را کنترل نمود لازم به ذکر است که سخت ترین و حساس ترین فاز در زمینه ی کنترل پهباد فاز نشست و برخواست است در شکل ۶ سیستم رادیو کنترل ۹ کاناله نمایش داده شده است که کانالهای دیگر میتوانند دستور باز بسته کردن چرخها و دستور تغییر دهانه بال
و زاویه عقبگرد و غیره را عهده دار باشد. در مورد انواع فرستنده می توان به مدل ۷۲ مگاهرتزی که مدل قدیمی تر ان است اشاره نمود . این مدل دارای مشکلاتی چون تداخل امواج در هنگان روشن کردن را داراست مدل جدید تر ان مدل ۲.۴ گیگاهرتزی است که بخاطر قابلیت های تعبیه شده مشکل تداخل امواج در ان حل شده است و از خروجی رادیو ها عدد سروو ها را بگیریم و از اتو پایلوت در ایستگاه زمینی استفاده کنیم (توضیح حالت تک لینکه) در اکثر فرستنده های رادیویی تعداد سروو هایی که می توانیم فرمان بدهیم الویتور،الرون ، ،تراتل و رادر است و در منو میتوان تعریف کرد که هر کدام از کلید ها چه کاری را انجام دهند (شکل۶) معموله استیک چپ به سمت بالا پایین و چپ و راست مانند استیک راست تواایی حرکت را دارد. محورعمودی استیک چپ معمولا تراتل (دسته گاز) و محور افقی آن معمولا رادر است و استیک راست در راستای محور عمودی معمولا الویتور و محور افقی آن آیلرون است. بقیه کلید ها برحسب نباز قابل برنامه ریزی است که دستوراتی مانند چتر نجات و باز وبسته کردن چرخها و … به آن داده شود.در حالتهای مفروض میتوان به این امر اشاره نمود که در پهپاد ها و هواپیماها و وظیفه تولید ممان ها و گشتاور های آیرودینامیکی مانند شکل (۶ب) است که رادر برای یاو الویتور برای پیچ و الرون برای بنک است.

حتما بخوانید  آموزش بورس در 20 دقیقه-صفحه اول

۲-۲-۲- گیرنده و فرستنده :

گیرنده که درشکل ۷ نمایش داده شده است بر روی پهباد نصب می‌شود و بعد از ان دیتا ها را از رادیو کنترل در یافت کرده و انها را بصورت پالس دیجیتالی به اتو پایلوت می دهد.

همانطور که در شکل ۷ نشان داده شده است برد سیستم گیرنده دارای یک آنتن و و یک سیم است که بوسیله انتن اطلاعات را در یافت و به وسیله سیم انها را به اتو پایلوت می دهد در واقع این برد وظیفه ی تقویت سیگنالهای ورودی و خروجی را داراست و این سیستم واسط بین پرت ورودی از رادیو کنترل و پرت خروجی از اتو پایلوت است.

۲-۲-۳- سروو :

این قطعه دارای ۳ سیم است و داخل ان گیربکسی وجود دارد که وقتی دستورچرخش به ان داده می‌شود چرخیده به طوری که خلاصی ندارد و احتیاج به کنترل ان نیست مثلا اگر دستور چرخش ۵ درجه ای را به داده شود احتیاج به کنترل ان برای جلوگیری از گذر ۵ درجه نیست به عبارت دیگر دستوری برای ایستادن لازم ندارد.

در داخل سیستم سروو گیربکس هایی وجود دارد که حرکت سروو را کند(در اصطلاح امیانه خشک) میکند و چرخش چرخدنده ی ان خشک است این سیستم در( شکل ۸) با دو نما نمایش داده شده است. تمامی اجزا ی ذکر شده تا اینجا اصلی ترین بخش های یک سیستم رادیو کنترل است.

۳- اتو پایلوت:

مهمترین مشکل سیستم رادیو کنترل محدودیت کاربرد ان در محدوده ی بصری است یعنی برای تشخیص پارامتر های پرواز پهباد باید در میدان دید خلبان باشد از طرفی همانطور که در بخش سیستمهای رادیو کنترل اشاره شد تشخیص پارامترهای پرواز خلبان ماهری را می خواهد.برای حل کردن این مشکل و آگاهی از وضعیت پهباد از سیستم اتو پایلوت کمک میگیریم.

۳-۱- معرفی اجزای سیستم اتو پایلوت:

۱- ایستگاه زمینی

۲- کیت اتو پایلوت

۳- سنسورهای اتو پایلوت

۴- سروو های اتو پایلوت(عملگرها)